韓國(guó)強(qiáng)

摘 要：隨著電力科技的發(fā)展，電力電纜外護(hù)絕緣層故障定位技術(shù)不斷更新，在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確定位故障具體位置，可以有效提升故障處理速度，恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)于火電廠的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。文章概述了電力電纜外護(hù)層絕緣損壞的原因，介紹了幾種常見的故障定位技術(shù)，并對(duì)火電廠電力電纜外護(hù)層絕緣損壞的故障定位進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：火電廠；電力電纜外護(hù)層；絕緣損壞；故障定位

前言

電力電纜是否具備良好的絕緣性能，直接決定電力系統(tǒng)能否可以正常工作，進(jìn)而決定火電廠能否正常運(yùn)行。如果電力電纜絕緣外護(hù)層發(fā)生損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，首先要做的就是對(duì)故障進(jìn)行定位，只有準(zhǔn)確找到故障位置，后續(xù)搶修工作才能順利開展。

1 電力電纜外護(hù)層絕緣損壞的原因

第一是外護(hù)絕緣層老化變質(zhì)，因?yàn)殡娏﹄娎|的工作環(huán)境比較特殊，一般都是在電磁作用下長(zhǎng)期工作，一些化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械作用會(huì)隨著電磁作用產(chǎn)生，絕緣層或是發(fā)生物理變化，或是發(fā)生化學(xué)變化，絕緣性因此下降，為了防止絕緣老化影響電力系統(tǒng)的正常工作，一般都要對(duì)電力電纜進(jìn)行定期絕緣老化測(cè)試[1]。

第二是絕緣層過(guò)熱，系統(tǒng)正常工作時(shí)電纜絕緣內(nèi)部會(huì)發(fā)生氣隙游離，導(dǎo)致絕緣層內(nèi)部過(guò)熱，造成絕緣炭化的現(xiàn)象。除此之外，如果電纜長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)荷的狀態(tài)下工作，或者是電纜所處的位置不通風(fēng)，或者是電纜與熱力管道距離過(guò)近等都會(huì)導(dǎo)致電纜過(guò)熱，電纜老化的速度因此加快，引起故障。

第三是機(jī)械損傷，就是由外力造成絕緣層破壞，這種原因引起的故障是比較常見的，如果施工過(guò)程中沒(méi)有明確電纜走向，或者說(shuō)沒(méi)有刻意去保護(hù)電纜，就會(huì)對(duì)電纜造成機(jī)械損傷。另外，電纜在安裝時(shí)如果沒(méi)有格外注意就容易留下隱蔽缺陷，尤其是在電纜頭的位置，這些缺陷會(huì)使損壞加劇，甚至直接導(dǎo)致絕緣擊穿。

第四是保護(hù)層被腐蝕，電力電纜大部分都是被埋在地下，如果地下土壤過(guò)酸、過(guò)堿或者是存在雜散電流，絕緣層就會(huì)被腐蝕損壞，這種腐蝕是無(wú)法完全避免的，在施工時(shí)設(shè)置專門的電纜溝道可以緩解這一問(wèn)題，且必須按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)施工[2]。

第五是絕緣受潮，中間接頭和終端頭如果沒(méi)有安裝好，或者是結(jié)構(gòu)上不密封，就容易出現(xiàn)絕緣受潮的問(wèn)題，除了電纜質(zhì)量、安裝質(zhì)量的原因以外，還會(huì)受到安裝環(huán)境的影響。

第六是過(guò)電壓，過(guò)電壓造成的絕緣故障有兩種情況，第一種是大氣過(guò)電壓，第二種是系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓，如果戶外終端接頭發(fā)生故障，一般情況下都是由大氣過(guò)電壓引起，如果電纜本身就存在一些缺陷，故障發(fā)生的可能性就大大增加了。

第七是設(shè)計(jì)與制作的工藝問(wèn)題，工藝的差別會(huì)對(duì)絕緣壽命造成重要影響，尤其是對(duì)于電纜附件來(lái)說(shuō)更是如此，因?yàn)楦郊闹谱饕话愣际窃诂F(xiàn)場(chǎng)。因此，制作過(guò)程會(huì)受到周圍環(huán)境的影響，無(wú)法與制作車間比擬，從很多事故案例可以看出很多電纜發(fā)生絕緣故障的具體位置是電纜終端頭或中間接頭[3]。

2 常用的絕緣故障定位方法

首先是電橋法，就是利用長(zhǎng)度與電阻之間的比例關(guān)系來(lái)確定故障點(diǎn)，采用雙臂電橋的方式測(cè)定電纜芯線的電阻值，然后再測(cè)量電纜實(shí)際長(zhǎng)度，最后計(jì)算出故障點(diǎn)，這種方法適合于以下兩種情況：第一種是電纜芯線之間直接發(fā)生短路，第二種是短路點(diǎn)的接觸電阻在1歐姆以內(nèi)，這種方式判斷出的故障點(diǎn)比較準(zhǔn)確，誤差基本不會(huì)超過(guò)3米，如果故障點(diǎn)接觸電阻在1歐姆以上還想使用這種方法定位故障點(diǎn)，就要想辦法將電阻降在1歐姆以內(nèi)，一般情況下都使用高壓燒穿法。

其次是測(cè)聲法，如果絕緣層內(nèi)有閃絡(luò)放電的現(xiàn)象具比較適合使用測(cè)聲法，主要就是根據(jù)放電聲音查找故障位置。應(yīng)用這種方法時(shí)需要使用直流高壓發(fā)生器，電容器的電壓達(dá)到一定值時(shí)，球間隙就會(huì)放電，發(fā)出明顯的“滋滋”聲，保持外界環(huán)境的安靜，再利用音頻放大裝置就可以找到故障具體位置[4]。

最后是多次脈沖法，就是在故障電纜中施加高壓脈沖，所施加的高壓脈沖要滿足一定的電壓等級(jí)，能量也要符合要求。這樣，在高阻故障點(diǎn)就會(huì)出現(xiàn)擊穿燃弧。與此同時(shí)，就會(huì)在將低壓脈沖加入測(cè)試端，該脈沖達(dá)到故障點(diǎn)以后會(huì)與電弧相遇，發(fā)生反射。燃弧的過(guò)程中故障性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，即從原來(lái)的高阻故障轉(zhuǎn)換為短路故障。因此，低壓脈沖到達(dá)故障點(diǎn)以后會(huì)發(fā)出現(xiàn)阻抗特征變化，測(cè)量者可以通過(guò)波形做出判斷[5]。

3 電力電纜外護(hù)層絕緣損壞的故障定位

3.1 具體步驟

3.1.1 判斷故障性質(zhì)

故障定位的第一步就是確定故障性質(zhì)，只有故障的性質(zhì)確定了，才能選擇合適的定位方法，如果選擇的方法不合適，不僅會(huì)耽誤故障搶修時(shí)間，還會(huì)對(duì)測(cè)試儀器造成較大損傷，具體故障性質(zhì)有以下三種，其一是開路故障，就是電阻值在規(guī)定范圍內(nèi)，但是電壓無(wú)法正常傳到終端，或者是電壓可以傳到終端，但是不穩(wěn)定，負(fù)載能力較差，這種故障一般有兩種情況：一種是中間接頭處出現(xiàn)開路，另一種是由于施工不當(dāng)電纜被挖斷；其二是低阻故障，這種故障的典型特征就是絕緣電阻非常?。黄淙歉咦韫收?，這種故障的絕緣電阻相對(duì)較大，且具有一定的隱蔽性，該種故障有兩種類型，一種是泄露型高阻故障，另一種是閃絡(luò)性高阻故障。根據(jù)以上描述的現(xiàn)象確定故障的性質(zhì)[6]。

3.1.2 故障具體定位

如果故障的性質(zhì)是開路故障，可以選擇兩種方法來(lái)定位故障點(diǎn)，一種是回波法，另一種是二次脈沖法，定位時(shí)會(huì)在故障點(diǎn)發(fā)生全反射。因此波形在故障點(diǎn)處較為清晰，以此判斷出故障點(diǎn)位置。

如果故障的性質(zhì)是低阻故障，一般都使用電橋法定位故障位置，從理論上來(lái)說(shuō)，發(fā)生該種故障以后電纜電阻為零，相當(dāng)于對(duì)地短路，實(shí)際測(cè)量時(shí)電阻也非常小。因此在使用電橋法測(cè)量時(shí)一定要注意精度問(wèn)題，電橋的連接線路要盡量短，線路與電纜芯線連接的時(shí)候應(yīng)該采用焊接或者壓接的方法，由于測(cè)量到的實(shí)際電阻非常小，因此計(jì)算過(guò)程要格外注意，所有小數(shù)的位數(shù)要全部保留，不允許四舍五入，這樣才能保證誤差不會(huì)太大。另外，也可以將脈沖法和聲測(cè)法結(jié)合起來(lái)定位故障位置，前面在介紹技術(shù)方法時(shí)已經(jīng)介紹了這兩種技術(shù)的使用方法，這里就不再贅述，可以通過(guò)脈沖法判斷大體位置，然后用聲測(cè)法再做出具體判斷[7]。

高阻故障是最常見的故障類型，定位時(shí)比其他類型難度要大，如果故障的性質(zhì)是高阻故障，普通的定位方法無(wú)法發(fā)揮有效作用，就要先做出燒穿處理，然后采用電橋法定位，電橋中加入了靈敏度較高的檢流計(jì)，這種方法可以有效避免電源的干擾，將電源與電橋合為一個(gè)整體。

3.2 結(jié)緣故障定位時(shí)的注意事項(xiàng)

從以上故障定位的步驟和方法中我們可以看出，電橋法的應(yīng)用是非常廣泛的，這種方法不僅操作簡(jiǎn)單，而且定位的精度也比較高，但是在使用這種方法時(shí)要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

首先是要有效排除定位電流的干擾，因?yàn)榛痣姀S的電力電纜一般截面積都較大。因此在定位時(shí)需要較大電流才可以使檢流計(jì)達(dá)到平衡，如果在定位附近有其他線路正在運(yùn)行，產(chǎn)生工頻大電流，該電流就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)感應(yīng)，對(duì)定位過(guò)程造成干擾，為了改善這一問(wèn)題，可以做出如下處理：一邊將故障相電纜的線芯接地，另一邊將輔助相電纜的線芯接地，也可以直接在兩端將其短接，通過(guò)這些方式形成反向磁場(chǎng)，直接對(duì)抗外界磁場(chǎng)感應(yīng)的干擾。另外，升壓剛剛開始時(shí)，如果故障的性質(zhì)是高電阻故障，那么在擊穿點(diǎn)可能出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，測(cè)試電流因此受到干擾，產(chǎn)生波動(dòng)。因此要將最大燒穿電流保存幾分鐘，等到故障點(diǎn)形成電弧以后，電流就會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，如果時(shí)間緊迫，想要在短時(shí)間內(nèi)提升燒穿功率，可以采用定位電橋以及脈沖源同時(shí)加壓的方法，這樣電流就會(huì)在更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

其次是調(diào)節(jié)電橋靈敏度時(shí)要格外注意，因?yàn)殡娏﹄娎|外護(hù)層的故障電阻大多數(shù)都很大，很少會(huì)出現(xiàn)直接接地的情況，所以不能直接將檢流計(jì)的靈敏度調(diào)到最高檔，而應(yīng)該從低檔逐步向高檔調(diào)，否則容易導(dǎo)致檢流計(jì)不平穩(wěn)，定位也因此不準(zhǔn)確，最后靈敏度最好放在第二檔或者第三檔，而且在調(diào)節(jié)比例的過(guò)程中，每次旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)指針的偏轉(zhuǎn)最好不大于5%[8]。

再次是處理輔助線時(shí)要格外注意，因?yàn)殡娎|中有金屬屏蔽層，受到金屬性質(zhì)的影響，相同長(zhǎng)度下該處電阻會(huì)相對(duì)較小，和接觸電阻相近，其會(huì)對(duì)故障距離的測(cè)定產(chǎn)生直接影響。因此在測(cè)量距離的過(guò)程中要盡量減小接觸電阻。在選擇連接線時(shí)，要盡量選擇那些截面積大的，要求在相同長(zhǎng)度下連接線的電阻要小于故障電阻的二分之一。為了防止高壓電纜的鋁套被腐蝕，一般會(huì)在電纜表面涂上一層瀝青層，在定位過(guò)程中要先將這層瀝青除掉（一般使用汽油），然后使用銼刀打磨鋁套，最后把連接線捆扎起來(lái)，注意捆扎的要緊密，這樣就能夠很好的控制接觸電阻。如果電纜的附件已經(jīng)安裝好，要保證接線夾與連接線之間夾緊，同時(shí)仍然好控制好接觸電阻。

最后，如果一個(gè)回路中的三相同時(shí)出現(xiàn)故障，就最好不要使用電橋法來(lái)定位，因?yàn)檫@種情況沒(méi)有輔助電纜，最好將所有電纜全部裸露，然后用脈沖定位法找出故障位置。

4 結(jié)束語(yǔ)

電力電纜屬于輸電設(shè)備中的一種，是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，絕緣層老化、過(guò)熱、機(jī)械損傷以及絕緣受潮等都是外護(hù)層絕緣損壞的原因，盡早定位故障的具體位置能夠?yàn)楹罄m(xù)的搶修工作打下基礎(chǔ)，對(duì)保持電廠的正常運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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