本文轉載自【南方電纜網】
在我國電力電纜較普遍使用是上世紀60年代以后。當時為解決電纜故障﹐科研人員研制生產出了以"沖閃法"為原理的電纜故障測試儀。該設備測試電纜故障的方法有三個步驟。
第一步先用具有測距功能的設備測距離。其實﹐先要判斷電纜故障是高阻還是低阻或者是接地﹐根據(jù)這個條件采用不同的測試方法。如果是接地故障﹐就直接用測距儀的低壓脈沖法來測量距離﹔如果是高阻故障就要采用高壓沖擊放電的方法來測距離﹐用高壓沖擊放電的方法測距離時又要許多的輔助設備﹕如高壓脈沖電容﹑放電球﹑限流電阻﹑電感線圈以及信號取樣器等等﹐操作起來既麻煩又不安全﹐具有一定的危險性﹐更為煩瑣的是還要分析采樣波形﹐對測試者的知識要求比較高。
第二步是找到路徑(如果路徑清楚這一步可以省掉)。在找到路徑時﹐要給電纜加一信號(路徑信號發(fā)生器)﹐再用接收機接收這個信號﹐沿著有信號的路徑走一遍﹐就確定了電纜的路徑。但是﹐這個路徑的范圍大致要在1~2m之間﹐不是特別準確。
第三步是根據(jù)測出的距離來精確定位。其依據(jù)是打火放電產生的聲音﹐當從具有定點功能設備的耳機聽到聲音最大的地方時﹐也就是找到了故障點的位置。但是﹐由于是聽聲音﹐所以﹐受環(huán)境噪音的影響﹐找起來相當費時間﹐有時要等到晚上才可以。當遇到交聯(lián)電纜時﹐就更費時間了﹐因為﹐交聯(lián)電纜一般都是內部放電﹐聲音非常小﹐幾乎聽不到﹐最后只有丈量了。
因此﹐用這種方法可以解決大部分的以油浸紙作絕緣材料的電力電纜故障﹐對于近幾年出現(xiàn)的以交聯(lián)材料和聚乙烯材料作絕緣材料的電纜故障﹐測試效果不是太理想﹐原因是打火放電所產生的聲音往往很小(電纜外皮沒有損傷﹐只是電纜內部放電)﹐遇到這種情況時﹐就只有用其它方法來解決了。
雖然有這樣的不足之處﹐但以"沖閃法"原理設計成的電纜故障測試設備在很長一段時間內為企業(yè)解決了不少電纜故障。隨著各行各業(yè)的快速發(fā)展﹐電纜的用途越來越廣泛﹐電纜的種類也不斷增多﹐這樣電纜故障不斷發(fā)生就是一種必然。由于各行業(yè)對所用電纜的等級﹑使用的環(huán)境﹑接線配電的方式﹑絕緣要求各不相同﹐不同電纜的電纜故障特征也有很大的不同之處。目前還主要是“沖閃法"為原理作為解決電纜故障測試的主要方法。然而﹐在有些行業(yè)用"沖閃法"去解決電纜故障﹐準確度低﹐如路燈用的電纜和礦山用的井下電纜就不能直接用"沖閃法"去測試故障。同樣其它行業(yè)用的電纜都有各自的特點﹐在此我們不做詳細介紹。但是﹐隨著科學技術的不斷發(fā)展﹐我們應該能夠找到更加簡便的測試方法﹐把電纜故障進行分類﹐對癥下藥﹐具體問題具體分析﹐這樣我們就會發(fā)現(xiàn)實際有些電纜的故障無“沖閃法"的原理﹐解決起來也十分方便快捷。
在多年的實際工作中﹐對不同高壓電纜和低壓電纜的故障的分析﹐發(fā)現(xiàn)各有許多不同之處﹐高壓電纜故障多以執(zhí)行故障為主﹐且大多數(shù)是高阻故障﹐而高阻故障又分泄露和閃絡兩大型式﹔而低壓電纜故障只有開路﹑短路和斷路三種情況(當然﹐高壓電纜也包括這三種情況)。
另外﹐低壓電纜在實際使用過程中還有以下特點﹕
‧敷設的隨意性比較大﹐路徑不是很明白。
‧敷設時不像高壓電纜那樣填沙加磚后深埋﹐相反埋深較淺﹐易受外力損傷而出現(xiàn)故障。
‧電纜一般較短﹐幾十米到幾百米不等﹐不像高壓電纜往往在幾百米到幾千米。
‧絕緣強度要求低﹐處理故障做接頭時﹐工藝較簡單。
‧絕大多數(shù)電纜在故障點處都有十分明顯的燒焦損壞現(xiàn)象。故障點在電纜外皮沒有留下痕跡的情況﹐十分罕見。
‧所帶負載變化較大﹐而且往往相間不平衡﹐容易發(fā)熱﹐由此引發(fā)的故障多為常見。
針對低壓電纜的以上特點以及發(fā)生故障的實際情況等等因素的綜合考慮﹐提出一種新的解決電纜故障測試定位系統(tǒng)問題的思路﹐該系統(tǒng)包括測距系統(tǒng)和定位系統(tǒng)兩部分。該系統(tǒng)的測距功能是完全智能化﹑人性化的設計﹐它自動完成電纜故障點的測試﹐無須人工分析故障波形﹐直接報出故障點距離和故障性質。采用電池供電﹐方便野外工作﹐提供可持續(xù)的工作電源。系統(tǒng)的電纜故障定位功能主要針對直埋低壓電纜的埋設路徑﹐埋深及故障點位置進行同步定位測試。原理依據(jù)是采用電磁感應和跨步電壓原理設計的低壓電纜故障定位系統(tǒng)﹐可以基本上滿足低壓電纜故障測試的全部條件。
另外﹐低壓電纜絕緣要求較低﹐同時執(zhí)行過程中電流較大﹐出現(xiàn)故障后有明顯的特征﹐具體歸類如下﹕
‧第一類故障--整條電纜被燒斷或某一相被燒斷﹐此類故障造成配電柜上的電流繼電器動作﹐電纜在故障處損壞相當嚴重。
‧第二類故障--電纜各相都短路﹐同樣﹐此類故障造成配電柜上的電流繼電器和電壓繼電器都動作﹐電纜在故障點損壞也很嚴重(可能是受外力引起的)。
‧第三類故障--電纜只有一相斷路﹐電流繼電器動作﹐故障點損傷較輕但表露較明顯?赡苁窃撓嚯娏魈蠡蛘呤怯呻娎|品質造成。
‧第四類故障--電纜內部短路﹐外表看不出痕跡﹐此類故障一般是由于電纜品質造成的﹐比較少見。
結合低壓電纜故障定位系統(tǒng)中的測距功能和定位功能﹐可非常方便地完成測試。同時針對不同故障特征及電纜長度也可獨立完成測試。具體如下﹕
‧第一類故障和第二類故障--如果電纜較短時(小于500 m)可直接使用故障定位設備進行故障定位﹐無須測距設備配合。只需手持接收機沿路徑(路徑可邊走邊測)走上一遍﹐即可確定故障點。
‧第三類故障--由于電纜在故障點處損壞較輕﹐發(fā)射機發(fā)出的信號在此泄漏較少﹐用定位設備故障定位時﹐指范例圍較窄﹐這時可先用測距設備測出故障點大概距離﹐再用定位設備定位也很方便。
‧第四類故障--此類故障是目前所有電纜故障中最難測的一種故障﹐此時可用測距設備分別在電纜兩頭對電纜進行測試﹐再拿測試結果和實際長度相比較﹐就可將故障點確定在一個很小的范圍內(1~3m)﹐此時將電纜挖開后再找出可疑點﹐或干脆將這一段電纜鋸掉(因為低壓電纜很便宜﹐絕緣要求低﹐接頭好做)﹐或用具有定位功能的設備﹐在這一段范圍采用音頻定位﹐也可確定故障點。
目前﹐在解決低壓電纜的低阻故障和死接地故障時﹐一般都能用測距儀較方便地粗測出故障點的距離(此類故障點的距離測試是無須高壓放電設備的﹐用的是低壓脈沖法)﹐但故障點定位還是要用打火﹑放電﹑聽聲音這一方法﹐同時該類設備的路徑功能和定點功能是分開的﹐這就造成了找準路徑時無法同步定點﹐而定點時又往往走偏路徑﹐而且該類設備的路徑功能由于原理所限﹐找電纜路徑時﹐很難找到電纜的準確路徑﹐一般是在1~2m的寬度之間。
實際上廣大用電企業(yè)﹑單位在日常生產中很少接觸到高壓電纜的維護﹐因為高壓電纜的維護權一般是由地市級的電力部門專門負責維護的。而低壓電纜的數(shù)量要遠遠大于高壓電纜的數(shù)量﹐對于企業(yè)﹑廠礦單位﹑住宅小區(qū)﹑科研院所﹑較發(fā)達的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農村﹑大專院校﹑一些中小城市﹑縣級供電局來說﹐對低壓電纜故障的解決﹐才是他們最關心的。又因為低壓電纜的絕緣強度較低﹐測試低壓電纜的故障時如果用打火放電的方法來測﹐我們發(fā)現(xiàn)這種方法有時會造成二次故障﹐更為嚴重的是﹐經過打火放電以后會降低電纜的使用壽命﹐使故障發(fā)生率增加﹐這樣就會嚴重影響到正常供電和生產。
新思路的電纜故障定位系統(tǒng)從實用性出發(fā)﹐恰好彌補了上述使用缺陷﹐它可對電纜的"故障點定位﹑埋深﹑路徑"同步進行測試。同時要求具體的設備儀器能夠對故障﹑路徑﹑埋深的指示非常直觀﹐不需要做技術分析﹐也完全不依賴操作者的經驗。使本來繁瑣的故障測試工作變成一件輕松有趣的事﹐在傳統(tǒng)的采用"沖閃法"確定電纜故障的基礎上﹐增加電纜故障定位功能和測距功能﹐通過此原理開發(fā)出的低壓電纜故障測試設備﹐會提高對高壓電纜的低阻﹑斷路等故障的快速定點﹐從而提高工作效率。