电缆故障应对措施及探测方法

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针对电网近期出现的多起电缆故障，电气试验室根据工区领导的要求，及时研究电缆故障应对措施，把电缆故障的预测及出现突发事故的查找做为今后一项重要工作来抓。目的：一是使电缆可能出现故障点处能够按计划停电得到及时处理，二是：电缆出现故障后，测试人员到达现场能够以最短的时间，准确地探测出故障点，采取有效处理措施后，能够快速恢复线路供电，以保证矿区电网的安全稳定运行。
, b# I' s" J1 m8 `措施一：预防为主，加强巡查，预测分析，提前处理。导致电缆发生故障的原因是多方面的，现结合电缆线路分析可能出现故障的主要原因归纳如下：
1、机械损伤导致电缆故障
5 n( e( X, K2 _1 a很多故障是由于现场施工的机械损伤而直接引起的电缆损坏故障。有时如果损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位的破坏才发展到铠甲铅皮穿孔，潮气侵入而导致损伤部位彻底崩溃形成电缆接地、相间短路等故障。今年3月27日，隆基集团公司的进线电缆被园林公司的施工挖掘机破坏外皮，造成单相接地故障；6月5日梁柳线被南山集团施工铲车铲破外皮，造成两相短路故障。这种故障多发生在每年的春季破土动工的时期，所以防止这种故障发生的措施是每年春天要加强电缆线路的巡查工作。
2、外皮受电腐蚀导致电缆故障
如果电力电缆埋设在附近有强力地下电场的地面（如大型行车、电力机车轨道附近），往往出现电缆外皮铅包电腐蚀至穿的现象，导致潮气侵入，绝缘降低发展为电缆绝缘破坏现象。去年11月27日，龙口港集团电缆出现的故障属于此现象，此电缆埋于机车轨道旁边，由于地下电场的作用导致电缆外皮铅包电腐蚀，以至发展为电缆绝缘故障，建议电缆砌沟敷设远离轨道。
3、化学腐蚀导致电缆故障
电缆路径在有酸碱作业的地区通过，或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠甲和铅包大面积长距离被腐蚀。目前矿区电缆线路还未出现化学腐蚀导致的电缆故障，不过应该引起注意的是海迪线路位于牟黄公路段的金锋皮革厂周围的环境，其周围的环境腐蚀相当厉害，位于其污水沟旁分接箱的电缆接头表面颜色明显变黑。采取的措施是加强巡查或停电检查接头并处理。
' O: m" R1 t) V+ A7 X5 a4、地面下沉导致电缆故障
此现象往往发生在电缆穿越公路、铁路、高大建筑物以及塌陷地时，由于地面的下沉而使电缆垂直受力形变。导致电缆铠甲、铅包破裂甚至折断而造成电缆接地、相间短路和断相等类型的故障。我们的矿务线从梁家主井变电站至1#塔之间的线路直接埋入煤矿塌陷地，4年来，塌陷地一直处于塌陷阶段，塌陷严重的地段电缆被两侧拉的紧紧的，很容易导致电缆铠甲、铅包破裂甚至折断而造成电缆接地、相间短路和断相等类型的故障。所以建议此段电缆掘出后及时处理，减少地面带来的外力，以免造成突发事故，带来不必要的麻烦。
% E9 \( k/ L* S/ a) g  z& I% g8 N5、电缆绝缘物的流失导致电缆故障
3 U" ~2 K# X9 m电缆敷设时地沟凸凹不平，或处在电杆上的户外头，由于电缆的起伏，高低落差悬殊，高处的电缆油流向低处而使高处电缆绝缘性能下降，导致电缆绝缘击穿故障发生。油浸纸电缆多出现此现象，目前油浸纸电缆慢慢将被淘汰。
3 i3 g: b6 I/ X% P5 E# P6、长期过负荷运行导致电缆故障
# `& f. v: r! A- l" \由于过负荷运行，电缆的温度会随之升高，尤其在炎热的夏季，电缆的温升常常导致电缆薄弱处和对接头处首先被击穿。在夏季和秋季，此类电缆的故障率较高。7月28日海儒线发生的电缆中间头被烧断的故障属于此现象。中间头又为铜铝过度变径的接头，所以这样的薄弱接头很容易被击穿。采取措施是加强电缆中间头的测温工作，及早发现隐患，预防事故的发生。
+ H8 n- I7 J9 Q+ E7、电缆敷设时的野蛮施工导致电缆故障
电缆敷设时没有按照要求采用电缆支架进行敷设，而是采用绞车或外力沿地面拖拉电缆，造成电缆外皮损伤，长期在潮湿的环境中运行导致电缆绝缘层受潮，进一步造成短路或接地事故。7月31日刚刚发生的海迪电缆线路16#塔至1#分接箱段的电缆正是由于野蛮施工时电缆外皮多处损伤，然而发展为电缆单相接地事故。原始数据显示，A相电缆于2006年4月份敷设时外护套对地绝缘电阻为0 MΩ，经过多处修补后，外护套的绝缘电阻仍然为0 MΩ，这就给投运后埋下了隐患。采取措施是查找原始资料，排查外护套施工时损坏的路段，做到了如指掌，一旦发生事故，及时查寻，准确定点，缩短停电时间。
8、环境潮湿导致电缆故障
由于电缆长期在潮湿的环境中运行导致电缆绝缘层受潮，电缆绝缘性能降低，电缆绝缘层长期受电化腐蚀的作用引发电缆接地或相间短路。特别是有中间接头的电缆长期在潮湿的环境中运行很容易使水蒸汽进入接头内部，引发电缆接地或相间短路。
  }3 B+ H7 O5 t' z# {9、接头制作工艺不当导致的电缆故障
2 ?2 q' }# w$ R% Y8 U5 l在潮湿的气候条件下作电缆接头，使接头封装物内混入水蒸气而耐不住试验电压往往形成闪络性故障。或者，在制作电缆中接头时，由于压接工艺不当或压接质量不高，导致接头在运行中发热，使电缆绝缘逐渐老化引起电缆接地、相间短路或断相等故障。或者，在制作电缆中接头时，由于接头封装物填充工艺不当，使接头不能良好密封，电缆受潮引发电缆接地或相间短路。矿务线几次发生的电缆中间头短路事故都是此种原因造成的。当时的中间头是在下着雨的防雨棚下制作的，又由于制作工艺不当，很容易造成电缆事故。所以以后应禁止下雨天制作电缆接头，避免不必要的麻烦。
/ A( T! t3 ^5 C1 V10、过电压导致绝缘击穿
2 R( M9 s1 \8 |, Z* W在电力系统中出现的雷电过电压和内部过电压可能导致电缆绝缘击穿，这在保护不完善的电缆线路中也时有发生。对实际事故分析表明，许多户外终端头的事故，是由于雷电过电压引起的，电缆本身有缺陷更容易在雷电过电压和内部过电压下发生击穿事故。
  ~8 M& `( c7 l5 H综上所述，导致电缆故障的原因很多，但概括起来主要有三种：即恶劣运行环境所致、施工和检修工艺质量差所致和电缆本身质量差所致。不管哪种原因所致，在正常运行中总是在所难免的。因此，快速准确判断电缆故障，及时处理缺陷，恢复正常运行，是我们探讨和研究的对象。
0 p$ c/ D" ~1 }6 i措施二：掌握多种探测方法，准确判断故障性质，灵活运用，快速定点。
- ]' b( u4 {* c4 s1 R电缆故障的探测方法取决于故障的性质，电缆故障可分为开路故障、低阻故障和高阻故障三种类型。
1、开路故障
如果电缆相间或相对地的绝缘电阻值达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到终端，或虽然终端有电压，但负载能力较差，这类故障称为开路故障。如图1－1所示，在某相H点存在电阻Rk=∞的这种情况称为断线故障，这是开路故障的特殊情况。 7月28日，海儒线发生的电缆故障属于这种断线开路故障，所以这种故障很少发生，但不可忽视。
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8 ~9 `0 M: P) S9 i' M; F0 L2、低阻故障
若电缆相间或相对地的绝缘受损，其绝缘电阻减小到一定程度，能用低压脉冲法测量的故障称为低阻故障。如图所示，用万用表测量某相M点对地绝缘电阻小于100Ω以下时，便认为是低阻故障。
3、高阻故障
1 u8 x  E$ g5 Z9 M- x, X$ k相对于低阻故障，若电缆相间或相对地的故障电阻较大，以致不能采用低压脉冲法进行测量的故障，通称为高阻故障。采用万用表对其芯线和铠装之间进行测量，电阻超过100Ω时，我们认为是高阻故障。
& {: ?% Z( |: Y) p; w8 z电缆故障探测方法：?
& ?9 q7 y* k) P5 O- p故障性质判断后，应根据不同的故障性质运用不同的探测方法。
1、低压脉冲法?
' ~) }1 d4 D2 H* b3 g测试原理
电缆故障一般分为两大类：低阻、开路故障和高阻故障。仪器根据雷达测距原理，向电缆发射一个低压脉冲或高压脉冲。当遇到特性阻抗不匹配的地方时，就会产生反射波，仪器以极高的速度将发射波形和反射波形采集下来并显示在屏幕上，用双游标卡在波形的两个特征拐点上。仪器根据电波在电缆中的传播速度，便可测算出故障点到测试点的距离。
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S：故障点距测试端的距离。
使用低压脉冲法时由于各电缆厂家所采用的绝缘材料有所不同，所以脉冲传播速度不同，所以仪器出厂设定了一个平均波速度，这将给测量带来一定的误差。因此，脉冲法的误差在5%左右，属于粗侧过程。为了确切判定故障的实际位置。需要进行电缆故障的精测，即定点。
3 H% ^9 Z+ `0 E& V. U# d1）声测法
# a6 [% m2 \7 p4 n+ H声测法灵敏可靠，较为常用，除接地电阻特别低（小于50Ω）的接地故障外，都能适用。声测法的原理接线与高压闪络法类似。当粗测了电缆故障点到测试端的距离之后，在故障电缆的一端加冲击高压，使故障点放电。然后沿已知电缆的路径，在粗测范围内，用F-3数显同步定点仪探头接收故障点的放电声波，并将此声波在接收器中经放大器放大，当耳机中听到声响最大时，探头所处的地面位置，即为对应电缆故障点的准确位置。由于断线和闪络性故障常发生在中间接头中，故用声测法定点时，应着重检查中间接头。
- o9 i1 O$ p) y' p! V7 f3 ?2）音频电流感应法
感应法一般用于探测故障电阻小于10Ω的低阻故障。测寻时，用1kHz的音频信号发生器向短路芯线通以音频电流，在地面上用接收线圈接收信号，并将其送入接收机进行放大，而后再用耳机听测信号的变化，直至信号中断，此时探头的地面位置即对应于实际故障点位置。
# S2 S5 g3 \7 o; _5 A3 i( T2、高压闪络法
就是根据故障电缆放电的声音进行查找，。此方法所用设备为直流耐压试验机。该系统由SYB为高压试验变压器，C为高压电容器，ZL为高压整流硅堆，R为限流电阻，Q为放电球间隙，L为电缆芯线。当电容器C充电到一定电压值时，球间隙对电缆故障芯线放电，在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生“滋、滋”的火花放电声，对于明敷设电缆只凭听觉直接查找，使用该方法一定要注意安全，在试验设备端和电缆末端应设专人监视。所以该方法只对于高压电缆芯线对绝缘层闪络放电故障才有效。
% `! O9 ]  u9 B9 _# U( @7 U3、电桥法?
, @4 h* W6 z  u9 c电桥法就是用双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值，再准确测量电缆实际长度，按照电缆长度与电阻的正比例关系，计算出故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻小于1Ω的故障，判断误差一般不大于3m，对于故障点接触电阻大于1Ω的故障，可采用加高电压烧穿的方法使电阻降至1Ω以下，再按此方法测量。采用电桥法时要保证测量精度，电桥连接线要尽量短，线径要足够大，与电缆芯线连接要采用压接或焊接，计算过程中小数位数要全部保留，这种方法只适用于低阻故障。?
8 K0 {( N  J0 f$ e9 T) A3 w4、电容电流测定法?
电缆在运行中，芯线之间、芯线对地都存在电容，该电容是均匀分布的，电容量与电缆长度呈线性比例关系，电容电流测定法就是根据这一原理进行测定的。使用设备为1～2kVA单相调压器一台，0～30V、0.5级交流电压表一只，0～100mA、0.5级交流毫安表一只。?测量过程中，必须保证电压不变，电流表读数准确，电缆总长度测量才精确。这种方法只适应于电缆芯线断线故障的测定。
5、大电流测温法?
这种方法是采用大电流发生器对电缆芯线施加大电流，根据温度高低确定故障点。对于高阻接地故障，如果采用低压脉冲粗测后，电缆表面看不故障点时，可采用大电流发生器加到电缆芯线和铠装之间，然后用测温仪在电缆表面进行测量，温度明显高出其他部分应为故障点。
以上的预防措施和探测方法试验人员必须全面掌握，灵活运用，还要加强平时探测经验的积累，一旦出现电缆故障才能在最短的时间内准确定点。记住西安交大张教授的一句话“电缆故障，十分复杂；多法测量，综合运用；反复印证，再下结论”。
电气试验室在电缆探测方面技术不精，方法运用不灵活，现场探测经验较少，年轻人缺少参与机会，今后的培训工作中加强电缆故障原因的分析，故障类型的判断、探测方法的学习以及现场探测经验的交流方面的培训工作，多给年轻试验员锻炼机会，以培养出一支技术本领过硬、现场经验丰富的专业队伍。