電力電纜故障測(cè)試技術(shù)系列講座(2)

5、電纜故障的絕緣阻抗上分類(lèi)

可分為開(kāi)路故障、低阻（短路）故障、高阻故障（高壓泄漏性故障、高壓閃絡(luò)性故障），電力電纜故障是由于電纜的絕緣損壞而引起的，一般故障的類(lèi)型大體上分為①低阻（短路）故障和斷路故障；②高阻泄漏故障和閃絡(luò)性故障兩大類(lèi)。

1）低阻故障和開(kāi)路故障

凡是電纜故障點(diǎn)絕緣電阻下降至該電纜的特性阻抗，甚至直流電阻為零的故障均稱(chēng)為低阻故障或短路故障（注：這個(gè)定義是從采用脈沖反射法的角度，考慮到波阻抗不同對(duì)反射脈沖的極性變化的影響而下的。對(duì)于電橋法，低阻故障的定義不受特性阻抗概念的限制。）

這里給出一個(gè)電纜特性阻抗的參考值：
鋁芯240m ㎡截面積的電力電纜的特性阻抗約為10Ω；
鋁芯35m ㎡截面積的電力電纜的特性阻抗約為40Ω。
其余截面積的鋁芯電力電纜的特性阻抗可據(jù)此估算。

凡是電纜絕緣電阻無(wú)窮大或雖正常電纜的絕緣電阻值相同，但電壓卻不能饋至用戶端的故障均稱(chēng)為開(kāi)路（斷路）故障。

2）高阻故障（包括高阻泄漏故障和閃絡(luò)性故障）

電纜故障點(diǎn)的直流電阻大于該電纜的特性阻抗的故障均為高阻故障。

ⅰ.高阻泄漏故障：在作電纜高壓絕緣試驗(yàn)時(shí)，泄漏電流隨試驗(yàn)電壓的增加而增加。在試驗(yàn)電壓升高到額定值時(shí)（有時(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到額定值），泄漏電流超過(guò)允許值，稱(chēng)為高阻泄漏故障。

ⅱ.閃絡(luò)性故障：試驗(yàn)電壓升至某值時(shí)，監(jiān)視泄漏電流的電表指值突然升高，表針且呈閃絡(luò)性擺動(dòng)；電壓稍下降時(shí)，此現(xiàn)象消失，但電纜絕緣仍有極高的阻值，這表明電纜存在有故障。而這種故障點(diǎn)沒(méi)有形成電阻信道，只有放電間隙或閃絡(luò)表面的故障便稱(chēng)為閃絡(luò)性故障。

一般的高阻故障點(diǎn)的性質(zhì)，可用下圖等效電路表示。

高阻故障的表現(xiàn)形式盡管多種多樣，但其本質(zhì)均表現(xiàn)在上圖等效電路中的“高阻泄漏故障”上，“高阻泄漏故障”的阻值直接決定了高阻故障的特性，它們可以或者是“高阻泄漏故障”，或者是“高阻閃絡(luò)性故障”，或者是二者兼有之的故障。

例如：當(dāng)Rs近似無(wú)窮大時(shí)，故障點(diǎn)Js兩端的直流電壓可以增至相當(dāng)高而泄漏電流還不至于超過(guò)額定值，完全可能在電壓升至額定值前Js被擊穿，從而形成閃絡(luò)性故障。

當(dāng)Rs小于一定值，作耐壓試驗(yàn)時(shí)，由于Rs的存在而產(chǎn)生較大的泄漏電流，這樣大的泄漏電流將在高壓電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生較大壓降，而使Js 兩端的電壓無(wú)法升高，Js 可能就不會(huì)被擊穿，欲升高電壓，泄漏電流勢(shì)必增加，因此完全可能因泄漏電流大大超過(guò)允許值而使繼電器保護(hù)動(dòng)作，Js 也就不會(huì)再現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。 當(dāng)Rs等于零或小于被測(cè)電纜的特性阻抗時(shí)，故障性質(zhì)便變成低阻故障了。根據(jù)行波法的測(cè)試特點(diǎn)對(duì)電纜故障進(jìn)行分類(lèi)，即是說(shuō)考慮到電纜的特性阻抗特點(diǎn)應(yīng)按測(cè)試方法分類(lèi)（不能用兆歐表的測(cè)試結(jié)果分類(lèi)）

①斷路、低阻、短路故障——低壓脈沖法

低阻故障概念：用萬(wàn)用表測(cè)得電纜的直流電阻阻值小于100歐姆的故障電纜一般稱(chēng)為低阻故障。100歐姆以上視為高阻故障。

②高阻泄漏、高阻閃絡(luò)故障——沖擊高壓閃絡(luò)法或三次脈沖法

沖擊高壓閃絡(luò)法不僅適應(yīng)高阻泄漏和高阻閃絡(luò)性故障，也適應(yīng)低阻和短路性質(zhì)的故障。

四、電力電纜故障性質(zhì)分析

故障性質(zhì)的診斷過(guò)程，就是對(duì)電纜的故障情況做初步的了解和分析的過(guò)程。然后根據(jù)故障絕緣電阻的大小對(duì)故障性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)。再根據(jù)不同的故障性質(zhì)選擇合適的測(cè)試方法。常見(jiàn)的電纜故障分為開(kāi)路故障、短路故障、低阻故障和高阻故障。一般來(lái)說(shuō)判斷分析電力電纜的故障實(shí)際上是判斷分析電纜各芯線之間、各芯線與外鋼鎧、金屬屏蔽層之間地絕緣情況。在分析判斷前要詢(xún)問(wèn)有關(guān)人員電纜的電壓等級(jí)、埋設(shè)情況、電纜故障產(chǎn)生的時(shí)間（包括運(yùn)行電纜故障、停運(yùn)電纜做耐壓時(shí)出現(xiàn)的故障）。在判斷時(shí)電纜兩端一定要脫離開(kāi)關(guān)或負(fù)載，必須使電纜兩端離線。鋼鎧、金屬屏蔽層、零線均與系統(tǒng)地?cái)嚅_(kāi)。下面介紹一下各種故障性質(zhì)判斷的方法。

1、開(kāi)路故障

對(duì)離線電纜做連續(xù)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證電纜是否為開(kāi)路故障，也可以驗(yàn)證電纜兩端是否為同一電纜。操作使用一萬(wàn)用表即可。把一端兩相、三相短路，用萬(wàn)用表在另一端測(cè)量其電阻值，檢查其中是否有開(kāi)路相。

2、低阻故障或者短路故障

選用兆歐表，低壓纜可用500V兆歐表；10KV電纜可選用2500V兆歐表或以上；10KV以下、380V以上可選用1000V兆歐表。在測(cè)試判斷時(shí)，先將搖表勻速搖起，等達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，再將輸出線搭接到要測(cè)試的芯線上。測(cè)試完后，輸出線取掉，搖表停止搖動(dòng)。測(cè)試完后要對(duì)電纜進(jìn)行放電操作，通過(guò)兆歐表測(cè)試得到的數(shù)據(jù)可分析出來(lái)電纜是相對(duì)相、相對(duì)地或者其它故障。如果兆歐表測(cè)得數(shù)據(jù)為零或者很小可進(jìn)一步用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量。以上兩種故障可選用低壓脈沖測(cè)距法進(jìn)行測(cè)試。在精確定點(diǎn)時(shí)，都可以用聲磁同步法進(jìn)行定位；也可選用電磁信號(hào)法和跨步電壓法進(jìn)行精確定位。

3、金屬性接地故障

這種故障在低壓直埋電纜中比較常見(jiàn)，一般如果用三用表測(cè)量出故障電阻值只有幾歐姆，那么我們就能確定這故障可能是金屬性接地故障，這類(lèi)故障在檢測(cè)時(shí)可先用低壓脈沖測(cè)出故障距離，但是傳統(tǒng)的聲磁定點(diǎn)法對(duì)于這類(lèi)故障不適用，因?yàn)楣收系慕拥仉娮韬苄�，故障點(diǎn)處在高壓沖擊下可能就不會(huì)放電，所以聲磁同步法就不適用。這類(lèi)故障采用跨步電壓法很容易就能解決這個(gè)問(wèn)題。本公司生產(chǎn)的直埋電纜故障測(cè)試儀就很適合解決此類(lèi)電纜故障。

4、高阻故障

這類(lèi)故障情況的發(fā)生概率比較高，占電纜故障的80%左右。雖然這類(lèi)故障的電阻值較高，但是直流卻加不上去。對(duì)于這類(lèi)故障，一般采用的是脈沖電流法的沖擊閃絡(luò)方式來(lái)測(cè)量，或者用三級(jí)多次脈沖法測(cè)量。對(duì)于這種電纜故障常用的測(cè)試方法是：先使用低壓脈沖法測(cè)量出故障電纜的全長(zhǎng)，然后用沖擊閃絡(luò)法測(cè)量故障點(diǎn)的大致位置，或者可用三次脈沖法來(lái)直接測(cè)量電纜的故障點(diǎn)的大致位置。向存在這類(lèi)故障的電纜中施加足夠高的高壓脈沖信號(hào)時(shí)，故障點(diǎn)處一般會(huì)產(chǎn)生比較大的放電聲音，所以這類(lèi)故障一般常用的方法是聲磁同步法來(lái)精確定點(diǎn)。

5、閃絡(luò)性故障

這類(lèi)故障一般出現(xiàn)在運(yùn)行電纜停運(yùn)后做直流耐壓試驗(yàn)時(shí)。當(dāng)試驗(yàn)電壓加到某一數(shù)值時(shí)，突然出現(xiàn)絕緣擊穿的現(xiàn)象。這類(lèi)故障就稱(chēng)之為閃絡(luò)性故障。

這類(lèi)故障不常見(jiàn)，出現(xiàn)的幾率很小，一般在做預(yù)防性試驗(yàn)的時(shí)候出現(xiàn)。該類(lèi)故障用脈沖電流法測(cè)試最好，但是由于該類(lèi)故障在加直流電壓放電幾次后就有可能轉(zhuǎn)化成高阻故障，所以這類(lèi)故障實(shí)際測(cè)試時(shí)也可選用三級(jí)多次脈沖法電纜故障測(cè)試儀來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

6、電纜主絕緣的特殊故障

在用脈沖法測(cè)試時(shí)，會(huì)遇到一種沒(méi)有反射脈沖或者反射脈沖很亂的現(xiàn)象，以下這幾種情況容易產(chǎn)生此類(lèi)故障。

1)大范圍的進(jìn)水受潮的電纜

2)較長(zhǎng)的、中間接頭比較多的

3)單芯無(wú)鋼帶且屏蔽材料是銅皮的電纜

4)單芯高壓電纜護(hù)套故障

單芯高壓電纜的護(hù)套故障是電纜的金屬護(hù)層和大地之間發(fā)生絕緣不夠的現(xiàn)象，絕緣不好的兩者之間只有一個(gè)金屬相（鋁護(hù)套），另一相是大地，而大地的衰減系數(shù)很大，在測(cè)量故障距離時(shí)，使用脈沖法能測(cè)量的范圍很小，所以脈沖法不適宜測(cè)試這類(lèi)故障，同樣選用電橋法或電壓比較法測(cè)試這類(lèi)故障距離比較理想。