電力電纜故障原因及其普通地檢測方法(超全講解)

1、/電力電纜故障原因及常用的檢測方法（超全講解）盲目的進(jìn)行電纜故障查找工作往往費(fèi)時費(fèi)力而且無法準(zhǔn)確的進(jìn)行故障定點(diǎn)判斷，這不是因為電纜故障種類的復(fù)雜造成，而是因為電纜周邊環(huán)境所造成的。1、電力電纜基礎(chǔ)理論我們目前采用的電纜故障查找方法離不開：故障診斷、粗測定點(diǎn)與精確定點(diǎn)三個步驟。但是往往在實際測試中能夠確定故障類型，做到粗測定點(diǎn)，但是卻無法真正精確定點(diǎn)進(jìn)行開（公路或施工處振動噪聲過大等原挖。這種原因的形成是因為客觀存在的我們聽得到的因素 因）和看不到的因素（電纜走向、電纜埋設(shè)深度過深、故障點(diǎn)在積水中、電纜施工時余留不規(guī)范等原因）所造成的。因此在電纜故障查找前通過電纜施工、運(yùn)行管理人員明確電纜長 度

2、、電纜走向、周邊特殊情況、中間頭位置、周邊是否存在施工等要因是電纜故障查找前不 可或缺的準(zhǔn)備工作。2、電纜故障原因及測量儀器了解電纜故障的原因，對于減少電纜的損壞，快速地判定出故障點(diǎn)是十分重要的。*»*f1<nPI -,.rn；L I注：（HZ-TC電纜故障測試儀）電纜故障測試儀是我公司根據(jù)用戶要求，從現(xiàn)場使用考慮，精心設(shè)計和制造的全新一代高質(zhì)量的宗旨，將電纜測試水便攜式電纜故障測試儀器。它秉承我們一貫高科技、高精度、 平提高到一個新境界。電纜故障測試儀（閃測儀）可用于檢測各種電纜的低阻、高阻、短路、開路、泄漏性故障以及閃絡(luò)性故障， 可準(zhǔn)確的檢測地下電纜的故障點(diǎn)位置、電纜長度和

3、電纜的埋設(shè)路徑。具 有測試準(zhǔn)確、智能化程度高、適應(yīng)面廣、性能穩(wěn)定以及輕巧便攜等特點(diǎn)。儀器采用漢字系統(tǒng), 高清晰度顯示，界面友好。電纜尋跡及故障定點(diǎn)是由路徑儀、定點(diǎn)儀、T型探頭、A字架、聽筒等組成。本儀器是 電纜故障定位測試的專用儀表，適用測試對象為具有金屬導(dǎo)體（線對、護(hù)層、屏蔽層）的各 種電纜。其主要功能為對地絕緣不良點(diǎn)的定位測試，線纜路徑的探測以及線纜埋深的測試。注：（HZ-TCD 全智能多次脈沖電纜故障測試儀）全智能多次脈沖電纜故障測試儀是我公司為了迎合電力工業(yè)電力時代的到來,在集成了電纜故障測試行業(yè)的諸多精品方案，以IT時代的快速發(fā)展為契機(jī)，將單片機(jī)及筆記本式的電纜故障測試儀徹底摒棄，在

4、嵌入式計算機(jī)平臺的基礎(chǔ)上打造出適合電纜故障測試行業(yè)自身特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)化電纜故障測試服務(wù)平臺，并且系統(tǒng)化得集成了USB通信技術(shù),觸摸屏技術(shù)，3G通信技術(shù)，極大提高了儀器的使用功能和利用價值以及便捷的現(xiàn)場環(huán)境操作?？紤]到現(xiàn)在地埋電纜日益增多；整套系統(tǒng)滿足中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T849.1DL/T849.3-2004電力設(shè)備專用測試儀器通用技術(shù)條件，該系統(tǒng)測試由系統(tǒng)主機(jī)、多次脈沖產(chǎn)生器、故障定位儀和電纜路徑儀四部分組成，用于電力電纜各類故障的測試， 電纜路徑、電纜埋設(shè)深度的尋測以及鐵路機(jī)場信號控制電纜和路燈電纜故障的精確測試。電纜故障的原因大致可歸納為以下幾類:2.1、機(jī)械損傷機(jī)械損傷引起的電

5、纜故障占電纜事故很大的比例。有些機(jī)械損傷很輕微，當(dāng)時并沒有造成故障，但在幾個月甚至幾年后損傷部位才發(fā)展成故障。造成電纜機(jī)械損傷的主要有以下幾種原因:(1 )、安裝時損傷：在安裝時不小心碰傷電纜，機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜過度彎曲而損傷電纜;(2)、直接受外力損壞：在安裝后電纜路徑上或電纜附近進(jìn)行城建施工，使電纜受到直接的外力損傷;(3)、行駛車輛的震動或沖擊性負(fù)荷會造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損;(4)、因自然現(xiàn)象造成的損傷：如中間接頭或終端頭內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護(hù)套；因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷;因土地沉降引起過大拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。2. 2、絕緣受潮絕緣

6、受潮后引起故障。造成電纜受潮的主要原因有:(1)、因接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水;(2)、電纜制造不良，金屬護(hù)套有小孔或裂縫;(3)、金屬護(hù)套因被外物刺傷或腐蝕穿孔;2. 3、絕緣老化變質(zhì)電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝酸等化學(xué)生成物， 腐蝕絕緣；絕緣中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生水解，造成絕緣下降。過熱也會引起絕緣老化變質(zhì)。 電纜內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱，使絕緣碳化。電纜過負(fù)荷是電纜過熱很重要的因素。安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處 的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會因本身過熱而使

7、絕緣加 速損壞。2.4、過電壓大氣與內(nèi)部過電壓作用，使電纜絕緣擊穿，形成故障，擊穿點(diǎn)一般是存在缺陷。2. 5、設(shè)計和制作工藝不良中間接頭和終端頭的防水、電場分布設(shè)計不周密,材料選用不當(dāng)，工藝不良、不按規(guī)程要求制作會造成電纜頭故障。2.6、材料缺陷材料缺陷主要表現(xiàn)在三個方面。一是電纜制造的問題，鉛（鋁）護(hù)層留下的缺陷;在包纏絕緣過程中， 紙絕緣上出現(xiàn)褶皺、 裂損、破口和重疊間隙等缺陷；二是電纜附件制造 上的缺陷，如鑄鐵件有砂眼，瓷件的機(jī)械強(qiáng)度不夠，其它零件不符合規(guī)格或組裝時不密封等;三是對絕緣材料的維護(hù)管理不善，造成電纜絕緣受潮、臟污和老化。2.7、護(hù)層的腐蝕由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，使

8、電纜鉛包外皮受腐蝕出現(xiàn)麻點(diǎn)、開裂或穿孔, 造成故障。2.8、電纜的絕緣物流失油浸紙絕緣電纜敷設(shè)時地溝凸凹不平，或處在電桿上的戶外頭， 由于起伏、高低落差懸 殊，高處的絕緣油流向低處。而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。在分析電纜故障發(fā)生的原因以及尋找故障點(diǎn)時,極為重要的是：要特別注意了解高壓電纜敷設(shè)、故障及修復(fù)的情況。 要注意做好電纜安裝敷設(shè)及故障修復(fù)過程中的記錄工作。記錄應(yīng)主要包括以下內(nèi)容:(1)、線路名稱及起止地點(diǎn)。(2)、故障發(fā)生時間。(3)、故障發(fā)生的地點(diǎn)及排除經(jīng)過。(4)、電纜規(guī)范：如電壓等級、型式、導(dǎo)體截面、絕緣方式，制造廠名及購置日期等。(5)、裝置記錄：如安裝日期及氣候，各

9、個對接頭、三通接頭的設(shè)計型式、絕緣種類、熱處理溫度及精確位置。(6)、電纜的埋設(shè)情況：如電纜彎曲半徑的大小，路徑的走向，有無反常的敷設(shè)深度或者有特別的保護(hù)措施， 如鋼板、穿管和排管等；電纜敷設(shè)中的技工和技術(shù)人員的姓名(這也常常是提供重要線索的來源之一)。(7)、電纜周圍環(huán)境情況：如臨近故障處的地面情況，有無新的挖土、打樁或埋管等工程，泥土中有無酸或堿的成分，是否夾有小石塊，附近地區(qū)有無化學(xué)工廠等。(8)、運(yùn)行情況：如電纜線路負(fù)荷及溫度等。(9)、校驗情況：包括試驗電壓、時間、泄漏電流及絕緣電阻的數(shù)值、歷史記錄。由于制造缺陷而造成的電纜故障是不多的，分析了解可能造成電纜故障的原因，對尋找電纜故障

10、點(diǎn)是很有幫助的。例如，通過測距知道了電纜的故障距離，而在對應(yīng)位置上，發(fā)現(xiàn)近期進(jìn)行過城建施工，就可以懷疑為在施工的過程中損傷了被測電纜而引起了故障,往往不需要費(fèi)很大功夫，就能很快地對故障進(jìn)行定點(diǎn)。3、電纜故障的性質(zhì)與分類電纜故障從型式上可分為串聯(lián)與并聯(lián)故障。串聯(lián)故障指電纜一個或多個導(dǎo)體（包括鉛、 鋁外皮）斷開；通常在電纜至少一個導(dǎo)體斷路之前，串聯(lián)故障是不容易發(fā)現(xiàn)的。并聯(lián)故障是導(dǎo)體對外皮或?qū)w之間的絕緣下降,不能承受正常運(yùn)行電壓。實際的故障型式組合是很多的,圖1給出了可能性較大的幾種故障形式。例如：圖1.C所示，導(dǎo)體斷路往往是電纜故障電流實際發(fā)生的故障絕大部過大而燒斷的，這種故障一般伴有并聯(lián)接地或

11、相間絕緣下降的情況。分是單相對地絕緣下降故障。圖1 幾種電纜故障形式電纜故障點(diǎn)可用圖2所示電路來等效。Rf代表絕緣電阻，G是擊穿電壓為Vg的擊穿 間隙，Cf代表局部分布電容，上述三個數(shù)值隨不同的故障情況變化很大，并且互相之間并 沒有必然的聯(lián)系。圖2電纜故障等效電路間隙擊穿電壓 Vg的大小取決于放電通道的距離，電阻 Rf的大小取決于電纜介質(zhì)的碳 化程度，而電容 Cf的大小取決于故障點(diǎn)受潮的程度，數(shù)值很小，一般可以忽略。根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況，電纜故障可分為開路、低阻、高阻與閃絡(luò)性故障，女口表 1所示。表1電纜故障性質(zhì)的分類故障性質(zhì)Rf間隙的擊穿情況開路di直流或厲壓脈沖作低阻小 TlOZoR

12、f不是太低時.可用高牡大 T-iozo咼壓脈沖擊穿閃絡(luò)有流或高丿E脈沖擊穿說明：表中Z0為電纜的波阻抗值，電力電纜波阻抗一般在10-40 Q之間。以上分類的目的也是為了選擇測試方法的方便，根據(jù)目前流行的故障測距技術(shù)，開路與低阻故障可用低壓脈沖反射法，高阻故障要用沖擊閃絡(luò)法測試，而閃絡(luò)性故障可用直流閃絡(luò)法測試?，F(xiàn)場人員有把Rf<100K Q的故障稱為低阻故障的習(xí)慣，主要是因為傳統(tǒng)的電橋法可以測量這類故障。智能型電纜故障閃測儀,Rf<1K Q以下的故障，也就是用萬用表能夠直接測量出來絕緣電阻的故障，才可以稱為低阻故障。高壓搖表測試電阻為零，可能還是高阻故障。據(jù)統(tǒng)計，高阻及閃絡(luò)性故障約占

13、整個電纜故障總數(shù)的90%以上。現(xiàn)場是通過試驗方法區(qū)分高阻與閃絡(luò)性故障的。圖3給出了電纜耐壓試驗等效電路，其中Rs為試驗設(shè)備內(nèi)阻，E為設(shè)備所能提供的直流電壓值，電阻 Rf與臨界擊穿電壓為 Vg的間隙并聯(lián)代表故障點(diǎn)。Vg由圖3可知，在對電纜進(jìn)行高壓絕緣試驗時，電纜故障點(diǎn)所能獲得的電壓為:RfRs - Rf對閃絡(luò)性故障來說Rf較大，故障間隙兩端電壓可以增加至很高，當(dāng)試驗電壓升至某一值時，故障點(diǎn)擊穿放電,電流突然升高，電壓突然下降。預(yù)防性試驗中發(fā)生的故障多屬閃絡(luò)性故障。高阻故障的故障點(diǎn)電阻 Rf較小（但大于10Z0，電纜特性阻抗的10倍），導(dǎo)致故障點(diǎn)兩端所加電壓不能升至高于故障點(diǎn)擊穿電壓，也就不能使故

14、障點(diǎn)擊穿。 因此，可以從在對電纜進(jìn)行高壓絕緣試驗時有無故障點(diǎn)擊穿現(xiàn)象判斷電纜存在高阻還是閃絡(luò)性故障。顯然，高阻與閃絡(luò)性故障的區(qū)分不是絕對的，它與高壓試驗設(shè)備的容量或試驗設(shè)備的內(nèi)阻等因素有關(guān)。實際上還存在一種封閉性故障，它多發(fā)生于電纜接頭或終端頭內(nèi)，特別是多發(fā)生在浸油的電纜頭內(nèi)。發(fā)生這類故障時，有時在某一試驗電壓下絕緣擊穿，待絕緣恢復(fù)，擊穿現(xiàn)象便完全消失，這類故障稱為封閉性故障，因故障不能再現(xiàn)，尋找起來就比較困難。4、電纜故障探測的步驟電纜故障的探測一般要經(jīng)過診斷、測距、定點(diǎn)三個步驟。4. 1.電纜故障性質(zhì)診斷電纜故障性質(zhì)的診斷，即確定故障的類型與嚴(yán)重程度，以便于測試人員對癥下藥，選 擇適當(dāng)?shù)碾?/p>

15、纜故障測距與定點(diǎn)方法。42電纜故障測距電纜故障測距，又叫粗測，在電纜的一端使用儀器確定故障距離，測試現(xiàn)場常用的故 障測距方法有：古典電橋法（高壓電橋、低壓電橋）與現(xiàn)代行波法（脈沖法：低壓脈沖法, 高壓脈沖法）。4.3.電纜故障定點(diǎn)電纜故障定點(diǎn)，又叫精測，即按照故障測距結(jié)果，根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的 大體方位來，在一個很小的范圍內(nèi)，利用放電聲測法或其它方法確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。般來說，成功的電纜故障探測都要經(jīng)過以上三個步驟，否則欲速則不達(dá)。 例如不進(jìn)行探測故障故障測距而利用放電聲測法直接定點(diǎn)，沿著很長的電纜路徑（可能有數(shù)公里長）， 點(diǎn)放電聲是相當(dāng)困難的。如果已知電纜故障距離，確定出一個大

16、體方位來，在很小的一個范 圍內(nèi)（10米左右）來回移動定點(diǎn)儀器探測電纜故障點(diǎn)放電聲，就容易多了。5、電纜故障性質(zhì)的診斷所謂診斷電纜故障的性質(zhì)，就是指確定：故障電阻是高阻還是低阻；是閃絡(luò)還是封閉性 故障；是接地、短路、斷線，還是它們的混合；是單相、兩相，還是三相故障?？梢愿鶕?jù)故障發(fā)生時出現(xiàn)的現(xiàn)象，初步判斷故障的性質(zhì)。 例如，運(yùn)行中的電纜發(fā)生故障繼電保護(hù)過流繼電器動作，出現(xiàn)跳時，若只是給了接地信號，則有可能是單相接地的故障。AB2500AE2500ABBCSBE5BCCA2500CE3CA閘現(xiàn)象，則此時可能發(fā)生了電纜兩相或三相短路或接地故障,或者是發(fā)生了短路與接地混合故障。發(fā)生這些故障時，短路或接地

17、電流燒斷電纜將形成斷線故障。但通過上述判斷不能完全將故障的性質(zhì)確定下來，還必須測量絕緣電阻和進(jìn)行“導(dǎo)通試驗”。測量絕緣電阻時，使用兆歐表 (1千伏以下的電纜，用1000伏的兆歐表；1千伏以上的電纜，用2500伏的兆歐表)來測量電纜線芯之間和線芯對地的絕緣電阻；進(jìn)行“導(dǎo)通試驗”時，將電纜的末端三相短接，用萬用表在電纜的首端測量芯線之間的電阻?，F(xiàn)將一故障電纜的測量結(jié)果列于表2中，供參考。根據(jù)表2所列絕緣電阻之測量結(jié)果，可以分析出此故障是兩相接地；根據(jù)“導(dǎo)通試驗”結(jié)果，以確定三相電纜未發(fā)生斷線。此故障點(diǎn)的狀態(tài)，如圖4所示。表2絕緣電阻的測量與“導(dǎo)通試驗”線與地線間末端二仙m井o B*圖4電纜線路故障

18、狀態(tài)圖由于兆歐表分辨率比較差，當(dāng)指示為零時，不能以為故障電阻就是零歐姆，要用萬用 表測量故障電阻的精確值，以確定故障是否是屬于低阻的?？赏ㄟ^耐壓試驗確定高阻與閃絡(luò) 性故障，弄清故障點(diǎn)的擊穿電壓。6、不同的電纜故障探測方法的簡介長期以來，涌現(xiàn)出了許多測量方法與儀器，這些方法與儀器適用于不同故障情況， 各有 優(yōu)缺點(diǎn)，這里就故障測距與定點(diǎn)儀器簡單地做一下評價和比較。6. 1.故障測距(1)、電橋法電橋法是一種最為經(jīng)典測試電纜故障測距方法。如圖5所示:電橋法測試線路的連接如圖5a所示，將被測電纜終端故障相與非故障相短接，電橋兩臂分別接故障相與非故障相，圖5b給出了等效電路圖。仔細(xì)調(diào)節(jié)R2數(shù)值，總可以使

19、電橋平衡，即CD間的電位差為0，無電流流過檢流計，此時根據(jù)電橋平衡原理可得:R3/R4=R1/R2(1.1)R1、R2為已知電阻，設(shè)：R1/R2=K，則R3/R4=K/由于電纜直流電阻與長度成正比，設(shè)電纜導(dǎo)體電阻率為 R0 ,L全長代表電纜全長,LX、L0分別為電纜故障點(diǎn)到測量端及末端的距離，則R2可用(L全長+L0)R0代替，根據(jù)式(1.1 )可推出:L 全長 +LO=KLX而LO=L全長-LX，所以LX=2L 全長 / ( K+1 )電纜斷路故障可用電容電橋測量，原理與上述電阻電橋類似。電橋法優(yōu)點(diǎn)是簡單、方便、精確度高，但它的重要缺點(diǎn)是不適用于高阻與閃絡(luò)性故障,因為故障電阻很高的情況下，電

20、橋里電流很小，一般靈敏度的儀表，很難探測，實際上電纜故障大部分屬于高阻與閃絡(luò)性故障。在用電橋法測量故障距離之前，需用高壓設(shè)備將故障點(diǎn)燒穿,使其故障電阻值降到可以用電橋法進(jìn)行測量的范圍，而故障點(diǎn)燒穿是件十分困難的工作,往往要花費(fèi)數(shù)小時，甚至幾天的時間，十分不方便，有時會出現(xiàn)故障點(diǎn)燒斷，故障電阻反而升高的現(xiàn)象，或是故障電阻燒得太低,呈永久短路，以至不能用放電聲測法進(jìn)行最后定點(diǎn)。電橋法的另一缺點(diǎn)是需要知道電纜的準(zhǔn)確長度等原始技術(shù)資料,當(dāng)一條電纜線路內(nèi)是由導(dǎo)體材料或截面不同的電纜組成時，還要進(jìn)行換算，電橋法還不能測量三相短路或斷路故障?，F(xiàn)在現(xiàn)場上電橋法用的越來越少了，不過一些測試人員，尤其是老的測試人

21、員， 仍然習(xí)慣于使用該方法。特別是對一些特殊的故障沒有明顯的低壓脈沖反射,但又不容易用高壓擊穿，如故障電阻不是太高的話，使用電橋法往往可以解決問題。、低壓脈沖反射法低壓脈沖反射法，又叫雷達(dá)法，是受二次世界大戰(zhàn)雷達(dá)的啟發(fā)而發(fā)明的，它通過觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時間差測距。低壓脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀、不需要知道電纜的準(zhǔn)確長度等原始技術(shù)資料。據(jù)脈沖反射波形還可以容易地識別電纜接頭與分支點(diǎn)的位置。低壓脈沖反射法的缺點(diǎn)是仍不能適用于測量高阻與閃絡(luò)性故障。(3)高壓脈沖電壓法高壓脈沖法，又稱閃測法，是六十年代發(fā)展起來的一種高阻與閃絡(luò)性故障測試方法。在國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)、銷售該原理的電纜故障閃測儀。首先使電纜故障閃測儀，在直流高壓或脈沖高壓信號的作用下?lián)舸┕收宵c(diǎn),然后，通過觀察放電電壓脈沖在測試點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的時間測距。脈沖高壓法的一個重要優(yōu)點(diǎn)是不必將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿，直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號，測試速度快，測量過程也得到簡化，是電纜故障測試技術(shù)的重大進(jìn)步。高壓脈沖電壓法的缺點(diǎn)如下:A.安全性差，儀器通過一電容電阻分壓器分壓測量電壓脈沖信號，儀器與高壓回路有電耦合，很容易發(fā)生高壓信