該文著重分析了電纜故障產(chǎn)生的原因,并針對電纜故障的特征,指出了探測該類電纜故障最有效的方法。
電纜故障;絕緣老化;機械損傷;擊穿;測試
1.電纜故障產(chǎn)生的原因
引起電纜故障的原因很多,大致可以分為以下幾種。
機械損傷。由機械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。有些機械損傷很輕微,當時并未造成故障,要在數(shù)月甚至數(shù)年后損傷才發(fā)展成故障。造成電纜機械損傷的主要原因有:
安裝時損傷。安裝時不小心碰傷電纜;機械牽引力過大拉傷電纜;過度彎曲折傷電纜。直接受外力損傷。在安裝后的電纜路徑上或附近進行土建施工,使電纜直接受外力損傷。行駛車輛的震動或沖擊性負荷也會造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損。因自然現(xiàn)象造成的損傷。如中間接頭或終端頭的內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜外套;裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷;因土地沉降引起過大壓力,拉斷接頭或?qū)w。
絕緣受潮。絕緣受潮后會引起電纜耐壓下降而產(chǎn)生故障。電纜受潮的主要原因有:因接頭盒或終端盒結(jié)構不密封或安裝不良而導致進水。電纜制造不良,金屬護套有小孔或裂縫。金屬護套因被外物刺傷或腐蝕穿孔。
絕緣老化變質(zhì)。絕緣老化會引起電纜耐壓下降而產(chǎn)生故障。電纜老化的主要原因有:絕緣介質(zhì)內(nèi)部的渣質(zhì)或氣隙,在電場作用下產(chǎn)生游離和水解。電纜過負荷或電纜溝通風不良,造成局部過熱。油浸紙絕緣電纜的絕緣物流失。電力電纜超時限使用。
過電壓。過電壓會使有缺陷的電纜絕緣層發(fā)生電擊穿,引起電纜故障。其主要原因有:大氣過電壓(如雷電);內(nèi)部過電壓(操作過電壓)。
設計和制造工藝不良。電纜頭與中間頭設計和制作工藝不良,也會引起電纜故障。其主要原因為:電場分布設計不周密;材料選用不當;工藝不良,不按規(guī)程要求制作。
2.特征及測試方法
根據(jù)電力電纜在運行或預防性試驗中,電纜、電纜頭及中間盒出現(xiàn)不同特點的絕緣破壞,可以分為以下幾種情況。
放炮故障。在工礦企業(yè),運行中的電力電纜,由于種種原因,絕緣出現(xiàn)嚴重破壞,產(chǎn)生跳閘的事故,稱為電纜放炮。這類故障的特點是:電纜故障點多數(shù)有鉛包或銅包破裂,外部有不同程度的變形,電纜故障性質(zhì)常表現(xiàn)為兩相短路接地或兩相斷線并接地,其接地電阻一般都較小。解剖故障點,可發(fā)現(xiàn)電弧擊穿的碳化點或樹狀放電碳道與裂痕。電纜放炮故障,其故障特征明顯,大多數(shù)情況下,運行值班人員都能提供放炮大致位置。所以,這類故障除少數(shù)較復雜的情況需測距外,一般只要用萬用表測定故障的具體性質(zhì)(單相接地、短路接地、斷線接地等),可用聲測法直接定點,簡單明了。
擊穿事故。實際工作中,因預防性試驗而觸發(fā)的電纜絕緣破壞事件,習慣稱為電纜擊穿。該類故障均發(fā)生在直流試驗電壓下,其絕緣破壞為電擊穿,接地點一般鉛包或銅皮完好,外部無明顯變形(機械創(chuàng)傷處除外)。電纜擊穿故障多為單純性接地故障,其接地電阻較高,解剖故障點,絕緣材料沒有炭化點,但通過儀器可發(fā)現(xiàn)碳孔和水樹狀老化結(jié)構。對電纜擊穿故障,特別是一些高阻接地性電纜擊穿故障,其測試難點在測距。由于該類故障較為隱蔽,測試的參數(shù)復雜多變,缺少規(guī)律性,所以能否迅速發(fā)現(xiàn)電纜故障點,測距是關鍵?!案邏夯鼐€法”、“電錘法”均是探測該類電纜故障最有效的方法。
運行故障。它是指工廠電力系統(tǒng)在運行中,電纜饋出線,電機、變壓器的電纜引線,其高壓二次回路出現(xiàn)電壓波動或發(fā)現(xiàn)接地信號(有接地保護的電力元件出現(xiàn)接地跳閘),排除其他電力元件故障的可能性而確定的電纜故障。這類故障的最大特點就是不明確。電纜運行故障的極端形式就是電纜放炮(如兩點接地引發(fā)的相間短路);另一部分運行故障在做停電檢查時,由于耐壓通不過而發(fā)展成電纜擊穿故障(如電纜老化、絕緣缺陷等);還有一部分電纜運行故障是由于電纜引出線安裝位置不當(如電纜相間或?qū)Φ鼐嚯x不夠、電纜頭臟污或電機基礎進水等),這些故障只要進行一些簡單處理即可;最不明確的是那些瞬時接地、產(chǎn)生不穩(wěn)定閃絡的電纜運行故障。這類故障在電纜停電后,絕緣電阻測量和直流耐壓試驗有相當部分可以通過,再把電纜投入系統(tǒng)后,也能正常運行一段時間;剩下的就是單相接地電纜故障,它們約占電纜運行故障的40%,這種接地故障一般外部也沒有明顯變形,接地電阻也不太高(一般幾十至幾百歐)。解剖故障點有細微的碳化點。
電纜運行接地故障原因有兩種:由于電纜運行時間較長,絕緣層出現(xiàn)自然老化;電纜在腐蝕環(huán)境中,電纜護層被迅速破壞,腐蝕性氣體侵入絕緣層使其劣化。電纜絕緣層不管出現(xiàn)老化還是劣化,其擊穿電壓都會下降,最終導致額定工頻電壓下的電擊穿,從而產(chǎn)生電纜接地故障。這類故障可用“低壓回線法”探測;用“電錘法”探測,效果也較好。
電纜線路萬一發(fā)生故障后,應立即進行修理,以免因外界原因擴大損壞范圍,要加強責任心,對工作極端負責任,將盡可能避免一些常見故障發(fā)生。為確保電纜線路的安全運行,預防很重要,要做好電纜運行的技術管理,加強巡視和監(jiān)護,嚴格控制電纜和負荷電流及溫度,嚴格執(zhí)行工藝規(guī)程,確保檢修質(zhì)量,使電纜線路得以充分地利用。
[1]安順合.電氣設備安全運行與維修手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1999
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