电缆故障点查找方法

【摘　要】企业电缆因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成短路、接地故障.本文针对电缆不同故障方式提出相应故障定位方法.

【关 键 词】电缆；电缆故障；接地；短路

0.前言

唐山不锈钢有限责任公司作为一个国有股份制冶金企业,拥有110kv变电站3座、35kv变电站2座、高压配电室26个,变压器130余台,为其提供可靠的电力供应,其中高压电缆总长度约10万米,其敷设方式多样,部分电缆因施工、运行等原因,时常发生短路和接地性短路故障,因此迅速找出电缆故障点,并及时进行处理,对降低事故损失,具有重大意义.通过近几年电缆故障处理,我总结、探索出一套寻找电缆故障点迅速而有效的方法,现介绍如下：

1.电缆故障种类

当运行中的电缆发生故障时,首先判别故障的种类.电缆故障种类大致可以分为三种：接地故障、短路故障、断线故障、断线及接地故障.其故障类型常见的有以下几方面：

①三芯电缆单相或两相接地.

②二相间短路.

③三相间短路.

④单相断线或多相断线.

判别电缆故障性质时,首先采用兆欧表法对故障电缆线路进行判定,测量电缆相间及相与地之间的绝缘电阻,根据阻值判定电缆是否断线、短路、接地等.测量的断线的方法是将电缆两相电缆的一头短接,在电缆另一端进行阻值测量,得出结果.短路及接地故障,是将非检测相接地,然后用高压摇表对检测相进行电阻测量,根据阻值情况,判断电缆是短路故障（一般阻值为零）、低阻故障、还是高阻故障.

2.电缆故障点排查方法

确定好电缆故障类型后,采取相应的排查方法,对故障点进行定位,是电缆故障处理中的关键环节,下面由简到繁介绍几种方法：

2.1感官搜寻法

当运行中的电缆发生故障造成断路器报警动作后,先用兆欧表测量判断电缆故障类型,电缆遥测为短路或低阻故障时,表明电缆已经击穿,此类事故暴露较为明显,如果电缆敷设方式及位置便于人员进入观察,且距离不是很长时,可采用感官搜寻法,即采用眼观、手摸、鼻闻等方式进行逐步排查,重点对电缆终端头、中间头部位进行排查.可在较短时间内迅速找到故障点.

2.2分割查找法

分割查找法是将故障电缆线路分段,此方法用于电缆敷设路线较长,中间有串联设备或电缆头采用高压插头连接方式的场合,可以起到缩小排查范围,减小排查难度的作用.

2.3电桥法

电桥法就是双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值,再准确测量电缆实际长度,按照电缆长度与电阻的正比例关系,计算的故障点.用电桥法测寻单相或两相低阻接地故障,原理接线如图一所示.在三相电缆中,将一相绝缘损坏的缆芯和另一相完好的缆芯,两者的一端以跨接线相连,将两者的另一端与电源的两级相接,若已知电缆的长度为L电缆的全部缆芯的截面和材料都相同,则当电桥平衡时,有如下关系：

R1/R2等于(2L-X)/X(1)

X等于2LR/(R1+R2)(2)

如果将已损坏的缆芯也完好的缆芯在电桥上的位置互相调换,当电桥平衡时,有如下关系：

图1　用电桥法测量但想地租接地故障接线图

采用电桥法时应保证测量精度,电桥连接线要尽量短,经径要足够大,与电缆芯线连接要采用压接或焊搂,计算过程中小数位要全部保留.

2.4测声法

所谓测声法就是根据故障电缆放电的声音进行查找,该方法对于高压电缆芯线对绝缘层闪络放电较为有效.当电容器C充电到一定电压值时,球间隙对电缆故障芯线放电,在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生"滋、滋"的火花放电声,再在杂噪声音最小的时候,借助耳聋助听器或医用听诊器等音频放大设备进行查找.查找时,将拾音器贴近地面,沿电缆走向慢慢移动,当听到"滋、滋"放电声最大时,该处即为故障点.使用该方法一定要注意安全,在试验设备端和电缆末端应设专人监视.原理接线如图二所示：

图2　用声测法找故障点接线图

2.5电容电流测定法

电缆在运行中,芯线之间、芯线对地都存在电容,该电容是均匀分布的,电容量与电缆长度呈线性比例关系,电容电流测定法就是根据这一原理进行测定的,对于电缆芯线断线故障的测定非常准确.测量电路如图4所示,使用设备为1～2kVA单相调压器一台,0～30V、0.5级交流电压表一只,0～100mA、0.5级交流毫安表一只.接线图如图三所示：

图3　电容电流测定电缆故障点接线图

测量步骤：

①首先在电缆首端分别测出每相芯线的电容电流(应保持施加电压相等)Ia、Ib、Ic的数值.

②在电缆的末端再测量每相芯线的电容电流Ia′、Ib′、Ic′的数值,以核对完好芯线与断线芯线的电容之比,初步可判断出断线距离近似点.

③根据电容量计算公式C等于1/2πfU可知,在电压U、频率f不变时C与I成正比.因为工频电压的f(频率)不变,测量时只要保证施加电压不变,电容电流之比即为电容量之比.设电缆全长为L,芯线断线点距离为X,则Ia/Ic等于L/X,X等于(Ic/Ia)L.

测量过程中,只要保证电压不变,电流表读数准确,电缆总长度测量精确,其测定误差比较小.

电缆故障排查的方法还有脉冲测量法烧穿法直流高压闪络测量法冲击高压闪络测量法,但文中提到的方法均为易操作、快捷、准确的几种,所需设备基本为冶金企业一般具备的,所以较为经济适用.

【参考文献】

［１］进网作业电工培训教材．辽宁科学技术出版社,1993．

［２］电气设备安全运行与维修手册．北京机械工业出版社,1999．

［３］电机工程手册第五卷．北京工业出版社,1982．