天津港供電系統(tǒng)電纜故障測(cè)尋分析
【摘 要】供配電系統(tǒng)的電纜敷設(shè)方式已經(jīng)由90年代的架空線敷設(shè)逐漸變?yōu)楫?dāng)今的電纜敷設(shè)。電纜敷設(shè)具有占地面積小、美觀、可靠性高、維護(hù)費(fèi)用小的特點(diǎn)。但是缺點(diǎn)也隨之而來(lái),其中一方面就是電纜線路故障測(cè)尋和修復(fù)時(shí)間比較長(zhǎng)。電力電纜故障探測(cè)是困擾供配電部門正常供電的主要問(wèn)題之一。其主要問(wèn)題在于地埋電纜深埋地下,看不見(jiàn),摸不著,使得故障點(diǎn)的尋找更加困難。文章對(duì)天津港供電系統(tǒng)電纜故障進(jìn)行了測(cè)尋分析。
【關(guān)鍵詞】天津港 供電系統(tǒng) 電纜故障 測(cè)尋
1 電纜故障類型
1.1電纜故障原因
(1)外力破壞
電纜出現(xiàn)外力破壞的原因主要是機(jī)械施工如挖掘機(jī)等直接損壞電纜,從而造成故障發(fā)生短路跳閘或傷及絕緣而留下事故的隱患。由于天津港正處于蓬勃發(fā)展的階段,港區(qū)內(nèi)部施工現(xiàn)場(chǎng)比比皆是,這就表明了整個(gè)港區(qū)電纜故障隱患是非常高的,很容易發(fā)生外力破壞類型的電纜故障。在實(shí)際運(yùn)行中顯示,外力破壞型電纜故障占整個(gè)電纜故障中的一半以上。
(2)電纜的施工質(zhì)量。電纜施工過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題主要分為兩個(gè)方面:一方面是外部環(huán)境因素;另一方面是制作技術(shù)水平。外部環(huán)境因素主要包括電纜埋設(shè)過(guò)淺,導(dǎo)致電纜外露沒(méi)有保護(hù);彎曲半徑過(guò)小;電纜溝內(nèi)雜物積水過(guò)多;電纜敷設(shè)過(guò)程中外皮劃損留下的隱患等。制作技術(shù)水平主要包括電纜頭附件安裝不符合工藝要求;電纜頭熱縮材料烘烤不勻或烘烤過(guò)度,造成絕緣材料熱縮不緊密或熱熔過(guò)度,從而降低本身絕緣程度;或冷縮制作時(shí)沒(méi)有按照技術(shù)作業(yè)書指示制作,沒(méi)有達(dá)到規(guī)定制作工藝。
(3)電纜運(yùn)行問(wèn)題。用戶的過(guò)負(fù)荷用電會(huì)造成電纜絕緣枯干、脆化,使電纜絕緣強(qiáng)度降低、表面溫度過(guò)高,會(huì)造成電纜故障,嚴(yán)重情況下可能引起火災(zāi)。
(4)電纜本身質(zhì)量。
(5)電纜老化。
1.2電纜故障類型
電纜故障的主要類型主要分為低電阻故障、高電阻故障、三相短路故障、斷線故障和閃絡(luò)性故障這幾種類型。通常在故障測(cè)尋前500V~2500V搖表進(jìn)行確定。
2 電纜故障測(cè)尋方法
2.1電橋法
在電纜線路測(cè)試端,將良好相和故障相導(dǎo)體分別作為電橋的兩個(gè)橋臂接在測(cè)試儀器上,將另一端兩相導(dǎo)體跨接以構(gòu)成回路。調(diào)節(jié)電橋,當(dāng)電橋平衡時(shí),對(duì)應(yīng)橋臂電阻乘積相等,而作為電橋兩個(gè)橋臂的電纜導(dǎo)體的電阻值與其長(zhǎng)度成正比,于是可把電纜導(dǎo)體電阻之比轉(zhuǎn)換為電纜長(zhǎng)度之比,根據(jù)電橋上可調(diào)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻數(shù)值,即可計(jì)算出電纜故障點(diǎn)初測(cè)距離。主要用于電阻值在100kΩ以下的單相、兩相、三相以及相間短路(接地)故障。一般不宜用于測(cè)試高阻和閃絡(luò)故障。由于電橋法主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電壓表和電阻比人工計(jì)算電纜故障距離,其準(zhǔn)確度不高,不在港區(qū)范圍內(nèi)使用。
2.2脈沖法
脈沖法是應(yīng)用脈沖波技術(shù)進(jìn)行電纜故障測(cè)距的方法。其中又分為低壓脈沖反射法、直流高壓閃絡(luò)測(cè)試法、沖擊高壓閃絡(luò)測(cè)試法三種。
低壓脈沖法工作原理為,在測(cè)試端注入一低壓脈沖波,脈沖波沿電纜傳播到故障點(diǎn)產(chǎn)生反射再回送到測(cè)試儀器,一起記錄了發(fā)射波脈沖波與反射脈沖波的時(shí)間間隔Δt,已知脈沖波在電纜中傳播速度V,即可計(jì)算出故障點(diǎn)距離。
直閃法工作原理為,在測(cè)試端對(duì)電纜線路故障相施加直流電壓,當(dāng)電壓升到一定值時(shí),故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)放電,利用閃絡(luò)放電產(chǎn)生的脈沖波及其反射波在一起上的記錄的時(shí)間間隔Δt,從而、計(jì)算出故障點(diǎn)距離。
在實(shí)際工作過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn),天津港區(qū)的電纜故障總體來(lái)說(shuō)主要為高電阻故障和低電阻故障。脈沖法中的低壓脈沖法和沖閃法在解決低阻、高阻電纜故障中,精確度高,不受人工因素的影響,所以成為港區(qū)電纜故障測(cè)尋的主要應(yīng)用方法。
3 XF25-1563V.4電纜故障儀的應(yīng)用
3.1脈沖反射
脈沖反射儀發(fā)出的低壓脈沖沿著電纜傳輸。當(dāng)脈沖信號(hào)到達(dá)電纜阻抗發(fā)生變化的位置時(shí),就會(huì)對(duì)這種阻抗發(fā)生變化反射。通過(guò)觀察顯示儀上的這些反射,就可以確定到反射點(diǎn)的距離。電纜脈沖反射儀主要由脈沖發(fā)生器和陰極示波器組成。這種示波器通常要求提供特殊的電路,以確定距離,并針對(duì)不同的距離范圍改變脈沖寬度。
脈沖產(chǎn)生后,被施加在有均勻分布電容的電纜上。當(dāng)阻抗發(fā)生變化時(shí)脈沖反射就發(fā)生了。上升的反射信號(hào)代表高阻抗變化,例如電纜末端,或電纜屏蔽消失的地方。下降的反射信號(hào)代表低阻抗變化,例如電線故障。當(dāng)反射處的阻抗高于電纜特征阻抗時(shí),信號(hào)是上升的。當(dāng)反射處的阻抗低于電纜特征阻抗時(shí),信號(hào)是下降的。
3.2弧反射
由于脈沖反射儀發(fā)出的低脈沖信號(hào)在高阻故障點(diǎn)不發(fā)生反射,而直接到達(dá)電纜末端形成開(kāi)路反射,因而在抵壓情況下只能測(cè)一個(gè)“完好”電纜的軌跡波形。因此對(duì)于高阻故障,利用弧反射方式通過(guò)高壓沖擊器,對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行沖擊放電,使故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧,形成瞬間的短路狀態(tài)(小于50歐姆)。此時(shí),脈沖反射儀通過(guò)耦合器與故障電纜連接,并在產(chǎn)生電弧的時(shí)候,觸發(fā)裝置觸發(fā)脈沖信號(hào),在電弧點(diǎn)(瞬時(shí)短路點(diǎn))形成短路反射,并將故障波形以下降的信號(hào)顯示在脈沖反射儀上。在弧反射法下測(cè)得的短路反射波形與在低壓脈沖法下測(cè)得的開(kāi)路反射波形將自動(dòng)同時(shí)顯示在脈沖反射儀上,兩條軌跡波形在故障點(diǎn)會(huì)有明顯的分離,分離點(diǎn)即為故障點(diǎn),故障點(diǎn)的距離也自動(dòng)顯示在脈沖反射儀上。
故障舉例:
2008年5月21日,我公司所屬北疆2#KB站一環(huán)網(wǎng)柜發(fā)YJV22-8.7/10kV-3*120高壓電纜故障。通過(guò)絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量發(fā)現(xiàn)電纜A相有接地短路現(xiàn)象。隨后用XF25-1563V.4電纜故障儀查找,我們發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)位置和電纜路由圖上一中間接頭點(diǎn)距離相符。經(jīng)過(guò)后來(lái)的高壓沖擊,在測(cè)尋故障點(diǎn)附近聽(tīng)到放電聲音,這就更加確定了故障點(diǎn)的所在位置。最終,在打開(kāi)測(cè)尋故障點(diǎn)電纜溝向東約一米處發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。及時(shí)恢復(fù)了送電。
4 遇到的問(wèn)題及解決方法
在XF25-1563V.4電纜故障儀使用后,我們查找電纜故障的效率比以前有很大的提高。但是隨著使用時(shí)間的增加,我們也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。XF25-1563V.4電纜故障儀在測(cè)尋高壓電纜故障時(shí),準(zhǔn)確度很高,可以達(dá)到90%左右,但是在測(cè)尋低壓電纜方面還有所欠缺。低壓電纜由于絕緣性能和屏蔽性能較高壓電纜相差甚大,所以在使用故障儀測(cè)尋時(shí)經(jīng)常會(huì)受到干擾,導(dǎo)致測(cè)量故障點(diǎn)不明顯,距離誤差大。如使用弧反射沖擊,由于沖擊電壓最低電壓輸出等級(jí)比低壓電纜絕緣強(qiáng)度高,因此有可能在沖擊時(shí)將低壓電纜絕緣擊穿,且影響電纜絕緣強(qiáng)度。2007年5月,南疆14變低壓饋線柜發(fā)生一低壓饋線單相對(duì)地故障,經(jīng)過(guò)儀器測(cè)尋發(fā)現(xiàn)電纜軌跡雜亂,無(wú)明顯逆轉(zhuǎn)周期,無(wú)法找到電纜故障點(diǎn)。最終使用最低沖擊電壓對(duì)故障電纜進(jìn)行弧反射沖擊幾次后,試驗(yàn)人員巡視發(fā)現(xiàn)低壓出線在鐵路旁的過(guò)路管接口處有輕微震動(dòng)現(xiàn)象,確定了電纜故障點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程中,因?yàn)橹車h(huán)境不是很理想,外部噪音比較大,整個(gè)測(cè)尋過(guò)程比較長(zhǎng),且電纜有外絕緣強(qiáng)度損傷的隱患。
通過(guò)這一類問(wèn)題的發(fā)生,我們發(fā)現(xiàn)在電纜故障測(cè)尋的過(guò)程中不能一味的使用技術(shù)設(shè)備,還要結(jié)合平時(shí)實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)。在長(zhǎng)期的電纜故障點(diǎn)測(cè)尋中我們了解到,電纜故障發(fā)生點(diǎn)大多集中在,道路過(guò)路預(yù)埋管兩側(cè)、電纜中間頭位置,施工外力破壞這幾個(gè)方面。這就需要我們?cè)趯ふ译娎|故障之前,弄清楚電纜路由情況,中間頭位置和過(guò)路管位置,進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)測(cè)尋的原則,配合XF25-1563V.4電纜故障儀和S-DAD精定點(diǎn)儀進(jìn)行查找。同時(shí)還要求我們?cè)陔娎|頭制作技術(shù)水平、日常的供電運(yùn)行管理、以及對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)電纜路由的保護(hù)方面嚴(yán)格管理,避免不必要電纜故障的發(fā)生。此外,公司技術(shù)人員還要做好各個(gè)供配電設(shè)施的電纜路由走向圖的編制,和電纜中間頭位置的標(biāo)記,為日后查找電纜故障提前打好基礎(chǔ)。在以后的電纜故障測(cè)尋時(shí),我們應(yīng)用這種方法,查找效率得到了很好的改善,為用戶提供了方便,能夠及時(shí)恢復(fù)送電。

責(zé)任編輯:電力交易小郭
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