25-4高压供电系统中电力电缆的测试

高压供电系统中电力电缆的测试摘要针对高压电缆运行中各种类型故障,介绍电缆故障现场测试方法和测试经验。关键词高压电力电缆故障测试定位在城市供电系统中,电力电缆越来越占据重要地位,随之而来的电缆故障的数量也相应增多,从而使供电可靠性受到严重威协。快速而有效地排除电缆故障,显得非常重要。1.导致电缆故障的因素及故障类型1.1导致故障因素a)机械损伤:主要是在施工过程中砸伤或尖锐物将绝缘击损(如镐的刨伤等),以及弯曲作用力过大或由于地层下陷导致拉力过大等等。b)材料缺陷:是由于绝缘物的绝缘强度不够,油浸电缆制作过程中铅包上有小孔,交联电缆内外护套上有裂纹或小孔,以及主绝缘的薄厚不匀,都是引起电缆故障的主要原因。c)施工工艺不良:主要表现在电缆终端头、中间头制作过程中,一是导线压接不好,接触电阻较大,造成送电过程中,局部发热,加速绝缘的老化,最后导致电缆击穿烧毁。二是在进行热缩头制作过程中,烤制技术不过关,造成烤得过火,降低绝缘强度,或是封口不严造成水份或潮气侵入。三是中间头井制作不良,倒塌砸伤电缆头,或防水、排水处理不好,使中间头浸入水中。d)腐蚀:因化学作用使电缆的护套或铅包受到腐蚀,而使绝缘强度降低,导致电缆故障。e)过电压:由于大气与内部过电压的作用,使绝缘击穿,形成故障。1.2电缆故障类型电缆的故障可分为开路型和短路型,而短路型又可分为低阻故障、泄漏性高阻故障和闪络性高阻故障。其中,当电缆相间或相对地绝缘电阻值达到所要求的规定值,但工作电压不能传输到终端,或虽终端有电压,但负载能力较差时,称之为开路。当电缆相间或相对地绝缘受损,其电阻为0欧～n千欧之间为低阻故障。当电缆故障点已形成固定电阻通道,并且相间或相对地泄漏电流随电压升高而加大,但电阻值较高时,称之为泄漏性高阻故障。当故障点没有形成固定的电阻通道,但在一定电压下,突然发生瞬间放电时,称之为闪络性高阻故障。在一定条件下,这两种高阻故障,有可能相互转化。2电缆故障测试2.1测试方法的选择针对不同性质的电缆故障,目前测试方法较多,图1表示出各测试方法与故障类型的关系。通过分析、比较和现场实践,电桥法需要烧穿,驻波法又要求使用人员具有相当丰富的实践经验,都比不上脉冲法操作简单,使用方便,再结合以闪络法,就可以很好地解决电力电缆测试的实际问题。2.2测试过程流程图电缆故障的测试一般可按照图2流程图进行。2.3测试方法a)电缆故障类型的判断可以用摇表、万用表以及直流耐压试验结果来确定。b)粗测方法使用的仪器很多,我们目前使用的是西安四方机电信息研究所生产的SDCA—2型电缆故障测试仪,在使用过程中感觉性能良好,粗测数据比较准确,误差较小。应用此仪器就可以进行脉冲法和闪络法测试,利用其附件可以把闪络法分成电压取样直闪法和电流取样直闪法(主要用于测试闪络性高阻故障)及电压取样冲闪法和电流取样冲闪法(主要用于测试泄漏性高阻故障)。c)精确定位。目前常用的方法多为声测定位法:给电缆的故障相加一冲击高压,强迫故障点闪络放电,产生振动声波,在地面上通过收听这一振动波来判断故障点的准确位置。也有采用音频感应定位的,但应用范围较小,采用不多。图2测试方法流程图对于交联电缆,由于其铜屏蔽层及钢带的传导作用以及外护套较厚,所以放电击穿、烧穿都相当不易,同期放电所产生的声音也较小,判断起来较为困难,这就要求多确定几个疑点,开挖后,用钳形电流表进行卡测,与定点仪配套使用。目前武昌铁路水电段研制的卡钳式故障精确定点仪是在钳形电流表的基础上改制的,效果较为理想。2.4用SDCA—2型电缆故障测试仪检测故障距离2.4.1测试原理在故障查寻过程中,最为关键的一步在于粗测,因为其决定了用时的长短。SDCA-2型故障测试仪测距原理如下:对于低阻和开路故障,可以加一个脉冲信号在故障电缆故障相上,电缆中传输的电脉冲遇到故障点或异常处后,产生一个反射脉冲沿原路径返回到发射端。应用路程公式L=1/2VT式中:L——故障点到测试端的距离;V——电信号在电缆中的传输速度,是一个常数;T——发射信号与返回信号的时间间隔。只要测出时间T就可知道故障点到测试端的距离。对于高阻故障,当电缆故障相所加的直流负电压达到一定幅度时,故障点闪络放电,被电弧短路,从而产生反极性电压反射波,并用t1时刻到达测试端,由于测试端的等效阻抗远大于电缆特性阻抗,因此在测试端又产生同极性电压反射波传入故障点,再经过△t时间于t2时刻到达测试端,只要故障点短路电弧不消失,反射将继续,因此距离L为:L=1/2V△t=1/2Vt1-t2=1/2Vt2-t3==1/2Vt(n-1)-tn。利用上述原理,就可以计算出故障点的距离。我们工作中的电缆故障,一种是运行中击穿故障,此类故障,多为相间或相对地高阻或低阻故障,其中泄漏性高阻故障比较常见。另一种是预试击穿故障,这是由于较高直流高压的作用,使电缆隐患处被击穿,这种情况所造成的故障,多为相对地闪络性高阻故障。因此,对于运行中的故障,一般使用脉冲法和冲闪法,而对于预试性故障,一般使用直闪法较为适宜。2.4.2测试实例及分析例1太原东变电亭—铁路医院10kV油浸电缆,长度300m,故障后用摇表测试,绝缘电阻较高为10k,另两相为500k,经过分析得知故障为高阻故障,用电缆故障测试仪采用冲闪法测试,得出波形如图3。对图3分析得知,此为标准泄漏性高阻故障,取其一个标准波峰、波谷拐点之间的距离经计算机计算得出故障点到测试端之间的距离为140.8m。经使用定点仪沿电缆路径实际查找,故障点距测试端为139m,经开挖发现故障为外力刨伤所致,证明冲闪法测试比较准确。例2太原南配电室—太原客站变电亭10kV油浸电缆,长度700m,运行中击穿,经用摇表测试A、B相对地绝缘电阻为0.5k,C相为2k,用故障测试仪采用脉冲法得出波形如图4。对图4波形分析得知,此为短路故障波形。取其标准脉冲上升、下降拐点之间的距离,经计算机计算得出故障点到测试端之间的距离为528m。使用定点仪沿电缆路径实际查找,故障点距测试端为528m,经开挖发现该处为一中间头,由于浸水,两相已烧坏,证明该故障用脉冲法测试很准确。3.结束语上述两例证明,SDCA-2型电缆故障测试仪能够比较精确地对电缆故障进行测试,再经过精确定点,就可以找出故障点,大大缩短了电缆故障的查寻、处理时间,为迅速恢复供电提供了可靠的保证。在故障寻查过程中,我们也发现,有60%的故障,可以用接线简单使用设备少的脉冲法进行测试,此法能大大简化作业程序。电缆故障测试是一门综合性技术,既要采用先进设备,也必须要有丰富实践经验,经过经验积累,就可以更好地、更全面地分析波形,解决对不标准波形的取样、读数问题,从而可使测试工作的范围更广泛,效果更好。