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常见的电缆故障的性质与分类

时间:2021-07-16 预览:147

  1. 以故障材料特征分类

  可分为串联故障、并联故障及复合故障三类。

  (1)串联故障

  串联故障(金属材料缺陷)是指电缆一个或多个导体(包括铅、铝外皮)断开的故障。它是广义的电缆开路故障。因缆芯的连续性受到破坏,形成断线或不完全断线。不完全断线尤其不容易发现。串联故障具体可分为:一点开断、多点开断、一相断线、多相断线等。

  (2)并联故障

  并联故障(绝缘材料缺陷)是指导体对外皮或导体之间的绝缘水平下降,不能承受正常运行电压而发生的短路故障。它是广义的电缆短路故障。这类故障由于缆芯之间或缆芯对外皮间的绝缘破坏而形成短路、接地、闪络击穿等现象,在现场出现频率较高。并联故障具体可分为:一相接地、两相接地、两相短路、三相短路等。

  (3)复合故障

  复合故障(绝缘材料、金属材料都出现了缺陷)是指缆芯与缆芯之间的绝缘均出现故障。它包括一相断线并接地、两相断线并接地、两相短路并接地等。

常见的电缆故障的性质与分类(图1)

  2. 以故障点绝缘特征分类

  根据电缆故障点绝缘电阻Rf与击穿间隙G的情况,电缆故障又可分为开路故障、低阻故障、高阻故障、闪络故障四大类。该分类法为现场电缆故障最基本的分类方法,特别有利于探测方法的选择。

  其中,间隙击穿电压UG的大小取决于故障点放电通道(即击穿间隙)的距离G,绝缘电阻Rf 的大小取决于故障点电缆介质碳化程度,分布电容 Cf的大小取决于故障点受潮程度。

  (1)开路故障

  电缆金属部分的连续性受到破坏,形成断线,且故障点的绝缘材料也受到不同程度的破坏。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf 为无穷大(∞),但在直流耐压试验时,会出现电击穿;检查芯线导通情况,有断点。现场一般以一相或二相断线并接地的形式出现。

  (2)低阻故障

  电缆绝缘材料受到损伤,出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf小于10Z0(Z0为电缆的波阻抗,一般取10~40Ω之间)。现场一般低压动力电缆和控制电缆出现低阻故障的几率较高。

  (3)高阻故障

  电缆绝缘材料受到损伤,出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf 大于10Z0,在直流高压脉冲试验时,会出现电击穿。高阻故障是高压动力电缆(6KV或10KV电力电缆)出现几率最高的电缆故障,可达总故障的80%以上。

  现场实测时,笔者一般取Rf =3KΩ为划分高阻与低阻故障的界线。因为Rf =3KΩ时,恰好能得到回线法电桥精确测量所必需的10~50mA的测量电流。

  (4)闪络故障

  电缆绝缘材料受到损伤,出现闪络故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf为无穷大(∞),但在直流耐压或高压脉冲试验时,会出现闪络性电击穿。闪络性故障比较难测,特别是新敷设的电缆进行预防性试验出现闪络故障时。现场一般使用直流闪络法进行探测。

  3. 以故障触发原因及故障点特征分类

  根据电力电缆在运行或预防性试验中,电缆、电缆头及中间盒出现不同特点的绝缘破坏,还可分为放炮故障、击穿故障和运行故障三类。

  (1)放炮故障

  在工矿企业,运行中的电力电缆,由于种种原因,绝缘出现严重损坏,产生跳闸的事故。称为电缆放炮。这类故障的特点是:电缆故障点多数有铅包或铜皮破裂,外部有不同程度的变形;电缆故障性质常表现为两相短路接地或两相断线并接地,其接地电阻一般较小,解剖故障点,可发现电弧击穿的碳化点或树状放电碳道与裂痕。电缆放炮故障,其故障特征明显,大多数情况下,运行值班人员都能提供放炮大致位置。所以,这类故障除少数较复杂的情况需测距外,一般只要用万用表测定故障的具体性质(单相接地、短路接地、断线接地等),可用声测法直接定点,简单明了。

  (2)击穿故障

  实际工作中,因预防性试验而触发的电缆绝缘破坏事件,习惯称为电缆击穿。该类故障均发生在直流实验电压下,其绝缘破坏为电击穿,接地点一般铅包或铜皮完好,外部无明显变形(机械创伤除外)。电缆击穿故障多为单纯性接地故障,其接地故障较高,解剖故障点,绝缘材料没有碳化点,但通过仪器可发现碳孔和水树枝老化结构。对电缆击穿故障,特别是一些高阻接地性电缆击穿故障,其测试难点在测距。由于该类故障较为隐蔽,测试参数复杂多变,缺少规律性,所以能否迅速发现电缆故障点,测距是关键。“高压回线法”、“电锤法”均具有探测该类故障最有效的方法。

  (3)运行故障

  它是指工厂电力系统在运行中,电缆馈出线、电机、变压器的电缆引线,其高压二次回路出现电压波动或发现接地信号(有接地保护的电力元件出现接地跳闸),排除其他电力元件故障的可能性而确定的电缆故障。这类故障的最大特点就是不明确。电缆运行故障的极端形式就是电缆放炮(如两点接地引发的相间短路);另一部分运行故障在做停点检查时,由于耐压通不过而发展成电缆击穿故障(如电缆老化、绝缘缺陷等);还有一部分电缆运行故障是由于电缆引出线安装位置不当(如电缆相间或对地距离不够、电缆头脏污或电机基础进水等),这些故障主要进行一些简单处理即可;最不明确的是那些瞬时接地、产生不稳定闪络的电缆运行故障。该类故障在电缆停电后,绝缘电阻测量和直流耐压实验有相当部分可以通过,再把电缆投入系统后,也能正常运行一段时间;剩下的就是单相接地电缆故障,它们约占电缆运行故障的40%,这种接地故障一般外部也没有明显变形,接地电阻也不太高(一般几十至几百欧)。解剖故障点有细微的碳化点。


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