交联电力电缆在我公司配电供电网中大量采用 ,生产运营中 ,有时出现电缆击穿的故障,因此往往需要对故障点进行定位。下面是对击穿故障点定位的一些基本方法。
(1) 电桥法 。用低压电桥测电缆低阻击穿,用电容电桥测电缆开路、断线 ,用高压电桥测泄漏性高阻击穿 。
(2) 驻波法。根据微波传输线原理 ,利用传输线的驻波谐振现象 ,对故障电缆进行测试 ,本法适用于测低阻及开路故障 。
(3) 脉冲法。利用传输线的特性阻抗发生变化时的回波现象 ,在电缆芯线中加上一定的电压 ,使其不击穿而产生放电故障 。
放电脉冲在电缆中传播及反射 , 用数字示波器测出三个脉冲的 位置比例 ,算出故障点的位置 ( 和局放故障点测定的方法一样) 。本法适于高阻击穿 。
(4) 闪络法。用直闪法测闪络性高阻故障 ; 用冲闪法测泄漏性高阻故障 ,即能测试电缆所有故障。此法能解决其他方法难于解决的高阻故障 。
1 故障性质的确认
①该出线电缆退出进行放电后,用2500V兆欧表分别摇测电缆三相对地绝缘电阻值,A、B 相首、末端均为800 MΩ ,仅C 相首、末端为50 MΩ;而相间绝缘电阻值AB 相首、末端为∞,而BC、CA 相首、末端均为850 MΩ。②为进一步确认三相线芯导体的连续性及故障性质,分别测量电缆两端线芯直流电阻,AB 相首、末端均为0Ω,而BC、CA 相首、末端均约018Ω。综合以上检测初步分析判定, 线A、B两相绝缘完好,C 相存在高阻接地故障。
2 故障点的定位
用脉冲电流冲击闪络法和故障测距仪粗略定位。冲击闪络法的基本接线及使用设备见图1.
K:低压电源隔离开关;T1 :调压器(容量:015 kVA ,调压范围:0～250
V) ;T2 :升压变压器(容量:250 VA ,变比:1/ 500) ;D:硅堆; R:保护电阻;C:电容器(容量:4μF) ;L :线性电流耦合器; G: T - 903A 电力电缆故障测距仪;J :球形放电间隙
图1 电缆故障点定位测试接线图
⑴、按图1 接好测试接线后,调节调压器使升压变压器加在电容上的电压逐渐增高。当高压侧电压升至28kV 时,电容对电缆放电,两次间隔时间较长且不稳定。经分析,出现该现象是因电缆故障点并未真正击穿,得不到故障点放电的完整测距波形。
⑵、反复试验仍无法找出故障点,最后凭经验判断是电缆外头（高配室）的问题，经过仔细辨听,发现在电缆外头处有轻微放电声,对此外头进行解剖,发现C相电缆主绝缘有三道较深的竖向划痕(在剥外半导层时留下)约30cm ,在每一划痕处均有几处非常明显的水树,重新制作户外终端头并再次试验后发现高阻故障仍然存在。
⑶、试验过程中出现了以下现象:
a) 当测量时段天气阴、有小雨,空气湿度较大时,在充闪试验后,用摇表测量C 相对地绝缘电阻值升至800 MΩ以上后突然下降至10MΩ ,然后又上升到800MΩ以上(接近∞值) ,C相对地绝缘电阻值始终在10～800MΩ之间重复变化。
b) 当天气晴朗,空气湿度较小时再次测量故障电缆C 相对地绝缘电阻值,上述现象消除,C 相对地绝缘电阻值基本保持50 MΩ。对该相进行直流耐压及泄漏电流试验,直流电压加至35kV ,加压时间3min ,泄漏电流值很大,达850～1200μA。
⑷、故障测距仪测得波形未变。综上可得:
a) 故障点绝缘已受潮气影响,高阻故障点的绝缘性能与刚开始故障时相比出现了下降趋势。
b) 故障点没有完全击穿放电,冲击闪络法及故障测距仪均无法记录有效波形故应设法使故障点完全击穿,使之充分放电。
⑸、基于⑷点考虑,将放电间隙J 的间隙距离缩短,对故障相施加一很小的电压幅值,进行频繁、多次长时间充放电。约15 min 后,放电声突然变大、清脆而且稳定,此时故障点已完全击穿。经摇测,故障电缆C 相对地绝缘电阻值已降至354Ω。
⑹、用故障测距仪定位,此时已记录到明显的放电脉冲。经对击穿和不击穿两个不同放电脉冲波形进行比较,发现在距离测试端约226m处,击穿与不击穿时的波形比较有明显畸变,击穿放电波形在此点出现尖锐的负脉冲,初步确定该点为故障点。
Ⅷ、实测230 m 处的# 1 电缆中间接头并精确定位时,发现该中间接头内有较大且沉闷的放电声。解剖发现,该中间接头内部C 相主绝缘对接地铜带多点放电且较严重。经分析,该电缆中间接头制作工艺不合格,仅用扁铜带恢复两端铜屏蔽层的连接
而没有用铜网恢复,使电缆绝缘表面电场不均匀造成严重放电现象。
⑺、将#1中间接头的接地铜带解开并排除对地放电现象后,再次冲闪试验发现仍有明显放电脉冲,
再用故障测距仪测出故障点在距离测试端约480 m的#2中间接头处,在该处听到了响亮、清脆的击穿放电声音,经确认,主要故障点在此。经解剖发现该中间接头制作工艺同样不合格。
3故障分析
①此次故障探查,查找出了真正的故障击穿点,排除了两个严重的故障隐患,同时也让我们了解到多点大泄漏电流对电力电缆故障探测的影响很大。多点大泄漏分散了击穿能量,从而使得真正的故障点无法获得足够的能量击穿放电,无法查找出真正的故障点,延长了故障定位的时间。本次事故中,电缆户外终端头由于制作时对电缆主绝缘的表面创伤严重,经过六年时间运行在电缆主绝缘长出很多水树并有放电现象,形成了一个大电流泄漏点。而该电缆# 1 中间接头由于制作时未按制作工艺要求恢复电缆主绝缘的内外半导电层以及铜屏蔽层的连接,破坏了中间接头电场的均匀,引起电场畸变,经过长时间运行造成缆芯通过主绝缘表面对接地铜带多点放电,形成另一个大泄漏电流点,这两个泄漏点分散了一大部分击穿能量,造成真正的故障点无法获得足够的能量击穿。
②电缆头施工时不按施工工艺的规范要求进行,破坏了电缆原有电场结构,投入电网运行后,缆芯绝缘表面的局部电场发生畸变,这种畸变引起电场应力高度集中,使得某一绝缘薄弱点击穿、放电,经过长时间运行逐步形成泄漏直至发展成为电缆故障。
③用冲击闪络法对电缆高阻故障进行定位,当存在故障点不能击穿放电或放电不充分时,除利用大电流、高电压进行冲击外,可以将球形放电间隙调整至较小位置,对故障点进行频繁、重复冲击,直至故障点完全击穿放电,这样有利于故障的定位亦避免对电缆本身造成过大损坏。
1、建议对电缆施工人员进行系统的技术培训和考核,施工时要求持证上岗,电缆头制作必须严格按所使用电缆头的制作标准严格规范施工。2、电力电缆高阻故障仍然是一个棘手问题。
电缆本身的表面泄漏电流以及电缆头制作工艺不合格造成的大泄漏电流,很大程度上阻碍了高阻故障的查找定位。使用冲击闪络法进行故障点定位,测距仪记录的放电波形亦较复杂,对分析能力及工作经验的积累要求较高。
