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电力电缆故障的原因分类
[ 浏览点击:16 ] [ 发布时间:2018-05-07 ] 字体:[ ] [ 返回 ]
地下电力电缆故障复杂多变,引起电力电缆故障的原因分类大致可归纳为以下几类。

1. 机械损伤

由机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例。有些机械损伤很轻微,当时并未造成故障,要在数月甚至数年后损伤才发展成故障。造成电缆的机械损伤的主要原因有:
(1)安装时损伤。安装时不小心碰伤电缆;机械牵引力过大拉伤电缆;过度弯曲折伤电缆。
(2)直接受外力损伤。在安装后的电缆路径上或附近进行土建施工,使电缆直接受外力损伤。
(3)行驶车辆的震动或冲击性负荷也会造成地下电缆的铅(铝)包裂损。
(4)因自然现象造成的损伤。如中间接头或终端头的内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套;装在管口或支架上的电缆外皮擦伤;因土地沉降引起过大拉力,拉断中间接头或导体。

2. 绝缘受潮

绝缘受潮后会引起电缆耐压下降而产生故障。电缆受潮的主要原因有:
(1)因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水。
(2)电缆制造不良,金属护套有小孔或裂缝。
(3)金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔。

3. 绝缘老化变质

绝缘老化会引起电缆耐压下降而产生故障。电缆老化的主要原因有:
(1)电缆介质内部的渣质或气隙,在电场作用下产生游离和水解。
(2)电缆过负荷或电缆沟通风不良,造成局部过热。
(3)油浸纸绝缘电缆的绝缘物流失。
(4)电力电缆超时限使用。

4. 过电压
过电压会使有缺陷的电缆绝缘层发生电击穿,引起电缆故障。其主要原因有:大气过电压(如雷击);内部过电压(如操作过电压)。

5. 设计和制作工艺不良
电缆头与中间设计和制作工艺不良,也会引起电缆故障。其主要原因为:电场分布设计不周密;材料选用不当;工艺不良,不按规程要求制作。

电缆故障的性质与分类

1. 以故障材料特征分类

可分为串联故障、并联故障及复合故障三类。
(1)串联故障
串联故障(金属材料缺陷)是指电缆一个或多个导体(包括铅、铝外皮)断开的故障。它是广义的电缆开路故障。因缆芯的连续性受到破坏,形成断线或不完全断线。不完全断线尤其不容易发现。串联故障具体可分为:一点开断、多点开断、一相断线、多相断线等。
(2)并联故障
并联故障(绝缘材料缺陷)是指导体对外皮或导体之间的绝缘水平下降,不能承受正常运行电压而发生的短路故障。它是广义的电缆短路故障。这类故障由于缆芯之间或缆芯对外皮间的绝缘破坏而形成短路、接地、闪络击穿等现象,在现场出现频率较高。并联故障具体可分为:一相接地、两相接地、两相短路、三相短路等。
(3)复合故障
复合故障(绝缘材料、金属材料都出现了缺陷)是指缆芯与缆芯之间的绝缘均出现故障。它包括一相断线并接地、两相断线并接地、两相短路并接地等。

2. 以故障点绝缘特征分类

根据电缆故障点绝缘电阻Rf与击穿间隙G的情况,电缆故障又可分为开路故障、低阻故障、高阻故障、闪络故障四大类。该分类法为现场电缆故障最基本的分类方法,特别有利于探测方法的选择。
其中,间隙击穿电压UG的大小取决于故障点放电通道(即击穿间隙)的距离G,绝缘电阻Rf 的大小取决于故障点电缆介质碳化程度,分布电容 Cf 的大小取决于故障点受潮程度。
(1)开路故障
电缆金属部分的连续性受到破坏,形成断线,且故障点的绝缘材料也受到不同程度的破坏。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf 为无穷大(∞),但在直流耐压试验时,会出现电击穿;检查芯线导通情况,有断点。现场一般以一相或二相断线并接地的形式出现。
(2)低阻故障
电缆绝缘材料受到损伤,出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf小于10Z0(Z0为电缆的波阻抗,一般取10~40Ω之间)。现场一般低压动力电缆和控制电缆出现低阻故障的几率较高。
(3)高阻故障
电缆绝缘材料受到损伤,出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf 大于10Z0,在直流高压脉冲试验时,会出现电击穿。高阻故障是高压动力电缆(6KV或10KV电力电缆)出现几率最高的电缆故障,可达总故障的80%以上。
现场实测时,笔者一般取Rf =3KΩ为划分高阻与低阻故障的界线。因为Rf =3KΩ时,恰好能得到回线法电桥精确测量所必需的10~50mA的测量电流。
(4)闪络故障
电缆绝缘材料受到损伤,出现闪络故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf为无穷大(∞),但在直流耐压或高压脉冲试验时,会出现闪络性电击穿。闪络性故障比较难测,特别是新敷设的电缆进行预防性试验出现闪络故障时。现场一般使用直流闪络法进行探测。

3. 以故障触发原因及故障点特征分类

根据电力电缆在运行或预防性试验中,电缆、电缆头及中间盒出现不同特点的绝缘破坏,还可分为放炮故障、击穿故障和运行故障三类。

(1)放炮故障
在工矿企业,运行中的电力电缆,由于种种原因,绝缘出现严重损坏,产生跳闸的事故。称为电缆放炮。这类故障的特点是:电缆故障点多数有铅包或铜皮破裂,外部有不同程度的变形;电缆故障性质常表现为两相短路接地或两相断线并接地,其接地电阻一般较小,解剖故障点,可发现电弧击穿的碳化点或树状放电碳道与裂痕。电缆放炮故障,其故障特征明显,大多数情况下,运行值班人员都能提供放炮大致位置。所以,这类故障除少数较复杂的情况需测距外,一般只要用万用表测定故障的具体性质(单相接地、短路接地、断线接地等),可用声测法直接定点,简单明了。

(2)击穿故障

实际工作中,因预防性试验而触发的电缆绝缘破坏事件,习惯称为电缆击穿。该类故障均发生在直流实验电压下,其绝缘破坏为电击穿,接地点一般铅包或铜皮完好,外部无明显变形(机械创伤除外)。电缆击穿故障多为单纯性接地故障,其接地故障较高,解剖故障点,绝缘材料没有碳化点,但通过仪器可发现碳孔和水树枝老化结构。对电缆击穿故障,特别是一些高阻接地性电缆击穿故障,其测试难点在测距。由于该类故障较为隐蔽,测试参数复杂多变,缺少规律性,所以能否迅速发现电缆故障点,测距是关键。"高压回线法"、"电锤法"均具有探测该类故障最有效的方法。

(3)运行故障

它是指工厂电力系统在运行中,电缆馈出线、电机、变压器的电缆引线,其高压二次回路出现电压波动或发现接地信号(有接地保护的电力元件出现接地跳闸),排除其他电力元件故障的可能性而确定的电缆故障。这类故障的最大特点就是不明确。电缆运行故障的极端形式就是电缆放炮(如两点接地引发的相间短路);另一部分运行故障在做停点检查时,由于耐压通不过而发展成电缆击穿故障(如电缆老化、绝缘缺陷等);还有一部分电缆运行故障是由于电缆引出线安装位置不当(如电缆相间或对地距离不够、电缆头脏污或电机基础进水等),这些故障主要进行一些简单处理即可;最不明确的是那些瞬时接地、产生不稳定闪络的电缆运行故障。该类故障在电缆停电后,绝缘电阻测量和直流耐压实验有相当部分可以通过,再把电缆投入系统后,也能正常运行一段时间;剩下的就是单相接地电缆故障,它们约占电缆运行故障的40%,这种接地故障一般外部也没有明显变形,接地电阻也不太高(一般几十至几百欧)。解剖故障点有细微的碳化点。
电缆运行接地故障原因有两种:其一,由于电缆运行时间较长,绝缘层出现自然老化;其二,电缆在腐蚀环境中,电缆护套被迅速破坏,腐蚀性气体侵入绝缘层使其劣化。电缆绝缘层不管出现老化还是劣化,其击穿电压都会下降,最终导致额定工频电压下的电击穿,从而产生电缆接地故障。这类故障可用"低压回线法"探测;用"电锤法"探测,效果也较好。
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