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6kV电缆故障的分析及故障点的定位

发布日期:2016-01-12    来源:作者:关全红 单位:上海大屯能源股份有限公司      点击数:22505

       电缆是电能最重要的传输设备,发挥着通讯、控制、监控、电力输送等重要作用,电力电缆的安全与否直接关系到电力系统的安全。然而,由于电缆制造工艺的缺陷、电缆的结构材料不符合要求、自然界的外力腐蚀老化、电网过电压、人为破坏等因素,会出现各种各样的不安全状况。
       电缆故障根据绝缘电阻故障性质可分为开路故障、低阻故障、高阻故障3种类型;根据电缆故障发生的方式可分为击穿故障和运行击穿故障。尽管造成电缆故障的原因很多,但根据故障类型的特点采用相应的测试方法,仍然能准确找到故障点并分析出故障原因。
       某厂对6kV高压电缆发生的故障,合理利用电缆故障测试仪进行分析查找定位,及时进行整改,消除隐患,避免了类似的事故发生。
       一、故障经过
       某厂1#、2#机6kV一段母线接地故障报警,1#、2# 机输煤变高压侧6kV断路器电压A相指示电压为零。拉开1#、2# 机输煤变高压侧6kV断路器,母线接地故障消失。操作1#、2# 机输煤变至检修状态,拆除1#、2# 机输煤变高压侧6kV电缆,分别对电缆和变压器遥测绝缘,绝缘电阻为变压器高压侧2500ΜΩ,电缆A相0,电缆B相0,电缆C相2500ΜΩ。
由此判断故障点在1#、2# 机输煤变高压侧6kV电缆A相。
       二、电缆故障分析及故障点的定位
       1、用QJ23A单臂电桥进行粗测
       利用电缆导体电阻与导体长度成正比的原理,测得A相首端对地电阻为1.63Ω,A相尾端对地电阻为0.81Ω。由此推断故障点靠近1#、2#机输煤变室。
       由于单臂电桥测量的误差较大,不能作准确定位故障点的依据,只能判断故障为金属性接地。查阅1#、2#机输煤变相关资料,电缆为交联聚乙烯电缆、截面积95 mm2、长度285 m。沿电缆走向巡查发现两处电缆沟盖板被重车压碎并坍塌,清理这两处发现电缆支架严重变形,多根电缆受挤压严重,电缆外护套多处受损。电缆沟内高压电缆较多并都在运行状态,利用原始的敲击听音法确定出故障电缆。
       由于是金属性接地故障,导体及屏蔽已与地网导通,解开电缆两端屏蔽接地并悬空,测量电缆对地直流电阻,同时晃动电缆受损处,观察电缆对地直流电阻值没有变化,说明电缆接地故障点不在这两处。
       2、利用低压脉冲法进行测量
       故障点为金属性接地,利用F-406电力电缆故障测试仪的低压脉冲法进行测量。选择电缆种类为交联聚乙烯电缆、采用波速172 m/μs,被测电缆的A相接测试线。
       由于电缆长度小于2km,采样频率选择48kHz,点击采样键仪器进入自动采样,数据是连续的,调节仪器的幅度和位移旋钮,使观察采集到的波形幅度、位置及特征最清楚。
       测量完故障相后,在同样的测试条件下选择正常相B相进行测量,并录取波形。由于电缆三相之间长度相同、材料相同、工艺相同、测试条件相同,因此具有非常的可比性。根据正常相发射波与终端开路反射波的时差,测电缆全长为255 m,与现场跨步实测值相近。此时比对故障相与正常相脉冲波形,锁定电缆故障点在电缆距6kV 母线室214m的位置,此位置现场电缆盖板完好,目测无故障现象。
       同时配合使用F-3路径信号发生器与F-3数显同步定点仪,该仪器用特殊结构的声波振动传感器及低噪声专用器件前置放大,在信号处理技术上,用数字显示故障点与传感器探头间的距离。正确操作仪器,维持仪器发出脉冲,带上耳机手持声波振动传感器沿电缆走向慢慢移动,听取声音的清晰度同时观测数显仪显示的数据,仪器显示位置与电缆故障测试仪所测位置基本相符。再次测量故障相对地电阻的同时,晃动电缆可疑点,发现电阻值突变为无穷大,说明故障点就在此处。可以看出,电缆由于长期放置在棱角比较尖锐的角铁上,在各种外力长期作用下,角铁逐渐穿破外护套、钢铠、内护套、主绝缘,最后导致击穿放电形成金属接地。
       利用正确的操作方法,并结合两种检测技术,成功查找出1#、2#机输煤变高压侧电缆的接地故障点,为尽快恢复设备正常运行提供了保障。电缆故障的粗测定位技术非常成熟,但精度很低。低压脉冲法在电缆故障测距中较为先进,对故障点的精确定位可以将误差控制在40 cm之内,但在实际操作中还要注意电缆走向和型号,以便更加准确地找到故障点,提高故障查找的效率。
       三、整改措施
       1、立即对厂内电缆沟内各等级电缆进行安全大检查,及时发现隐患并处理。
       2、加强各等级电缆敷设施工时的监督工作,认真做好项目验收,制定定期巡视电缆沟内电缆的制度。
       四、结语
       该次电缆故障的查找,是电缆故障测试仪的实际运用,并综合运用了两种方法,避免了因故障点不能定位而产生的电缆报废,或利用排除法而导致电缆多断点需重新制作中间接头的大量工作,为设备及时消缺,按时投入正常运行节约了时间,节省了大量的人力、物力和财力。