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电缆都有哪些故障?电缆故障如何解决?

电缆故障的最直接原因是绝缘降低而被击穿。导致绝缘降低的因素很多电缆故障可概括为接地、短路、断线三类。下面具体分析一下,电缆都有哪些故障?出现故障如何解决?

1、如何判别电缆故障类型?

答:正确判断电缆故障类型是找故障的首要环节,需要的仪表为一只高阻计(摇表)和一只万用表。具体步骤分为两步:第一步:测量相对地绝缘电阻和相间绝缘电阻,辨认电缆故障相;第二步:检查电缆导体有无断线。(1)测量相对地绝缘电阻和相间绝缘电阻时,先用高阻计(摇表)分别测量A对地、B对地、C对地、AB、BC、CA之间的绝缘电阻,找出绝缘电阻数值不合格的相。如高阻计(摇表)测得数值为0M欧姆,则换用万用表复测。(2)做导体连通性试验,检查电缆导体有无断线时,先将远端三相导体之间短路并悬空,在近端用万用表测量相间导体回路电阻,如都为零欧姆则没有线芯断线故障;如有为零的数值,则同时存在断线故障。

2、电缆故障检测与定位的程序是什么?

答:为了快速、准确找到电缆故障,需要按照科学的故障检测与定位程序:

第一步:判断电缆故障性质;该步骤需要高阻计和万用表各一只。

第二步:预定位;粗略测出电缆故障点的距离,该步骤需要高压电桥、脉冲反射仪或高压波反射法仪器(如S32系统)。

第三步:电缆路径定位;对走向不清楚的电缆路径进行探测,该步骤需要管线定位仪。

第四步:精确定点;根据预定位结果,结合电缆路径,精确确定电缆故障点的位置,最终得出故障点的具体地点,允许误差在0.1米。该步骤需要声磁时间差法、跨步电压法或最小扭曲法精确定点仪。

3、电缆故障分类?

答:根据电缆故障定位的程序第一步----判断电缆故障性质,可根据电缆发生的位置分为电缆主绝缘故障和电缆外护套故障。在电缆主绝缘故障的基础上,进一步分为:低阻接地故障、低阻短路故障、断线故障、高阻接地故障、高阻短路故障、闪络型故障、泄露型故障、间歇型故障等。

4、什么叫做死接地故障?解决死接地故障的方法是什么?

答:当电缆故障相间绝缘电阻或相对地绝缘电阻在0.00-10.00欧姆之间时,电缆专业人员称之为“死接地故障”,也叫“零电阻接地故障”或“永久性接地故障”。由于死接地故障点的绝缘电阻很低甚至接近于零,即使采用再大的冲击能量和冲击电压,故障点的放电声音也很微弱或无法放电,精确定位故障点非常困难。

解决死接地故障的方法是采用音频法,包括音频绞合法和最小扭曲法。即用大功率音频发生器FLG200与电缆连接,发出音频信号,然后使用音频接收机FLE10在故障点附近精确定点。(1)音频绞合法判断的方法是故障点正上方的信号最强,而两边的信号较弱,特别是故障点至电缆末端一侧的信号很弱。(2)最小扭曲法判断的方法是赛巴SebaKMT独有技术,在赛巴FLE10接收机的显示器上会自动显示泄漏电流与距离的曲线,斜率最大的两点之间就是电缆死接地故障点。

5、什么故障称主绝缘故障?

答:电缆结构从内到外依次是:导体线芯、绝缘层、铜屏蔽层、内衬层、铠装层、外护套。电缆的绝缘层和外护套都可能发生绝缘击穿故障,电缆专业人员把电缆绝缘层(油纸绝缘层或交联绝缘层)发生的击穿故障称为电缆主绝缘故障。

6、如何根据故障电缆泄漏电流值来控制升压范围?

答:电缆发生故障后,电缆运行单位希望给故障电缆施加适中的脉冲高压。其中的考虑是,如果施加的脉冲高压过高,可能会缩短电缆运行寿命;如果施加的脉冲高压过低,又无法彻底击穿故障点。因此选择合适的升压范围非常重要。

为了测得合适的升压范围,在故障性质判断环节中,我们需要测量电缆故障点剩余绝缘能承受的最高电压(残压)。具体测试残压时,就是在绝缘测试中,高压单元的电压表指针挂不住、电流表指针突然偏转时的最高施加电压。一般在故障预定位或精确定点时,建议升压范围为残压的1.0-1.5倍以内。

7、影响电缆故障波形的因素有哪些?

答:影响电缆故障波形的因素有:

(1)电缆的绝缘层材料。如果是油纸电缆或纯净的交联聚乙烯材料,则故障波形简单、清晰;如果是聚氯乙烯材料,受添加剂等影响波传播特性差,则故障波形衰减很快,故障点反射较难辨认;

(3)电缆故障绝缘电阻是否小于1000欧姆,当小于1000欧姆时故障点反射波形比较清晰;

(4)脉冲反射仪是否有比较法功能,有比较法的脉冲反射仪将好相、坏相的波形在同一屏下同时展示,二者波形的分叉点就是故障点的位置;

(5)被测电缆是否有T接分支电缆。如有,则需要有TDR伴侣协助,在被测主干电缆远端或分支电缆远端施加TDR伴侣的开断信号,使故障点发射波形与分支电缆远端分别出来。

8、在什么情况下的电缆故障无法显示故障波形?

答:(1)当脉冲反射仪在低压脉冲法遇到超过1000欧姆左右的故障电阻时,则电缆故障无法显示故障波形;(2)当脉冲反射仪在高压波反射法下(包括高级弧反射法、脉冲电流法、二次脉冲法、多次脉冲法、三次脉冲法等),电缆故障点无法被高压击穿、不燃弧时,则电缆故障无法显示故障波形;(3)当脉冲反射仪采样时刻发生在高压波反射法的高压击穿之后时,由于采样时间已在电弧熄灭阶段,则电缆故障无法显示故障波形。

9、TDR电缆故障定位仪的精度一般标定都在1%-0.1%,但为何通常称TDR为电缆故障预定位仪?

答:TDR的全称是电缆故障时域脉冲反射仪(TimeDomainReflector),其仪器功能是电缆故障预定位。不能根据TDR的预定位结果直接开挖,仍需要精确定点仪器。主要原因是:(1)TDR采用时域下的雷达反射技术,显示的波形是电压幅值随时间或距离的关系图。这里的距离是电缆的物理距离,而不是实际路径长度。因此TDR故障定位仪的精度虽然标定在1%-0.1%,但这个精度是基于被测电缆的物理长度,仍需要结合被测电缆的实际敷设路径图,才能反映到电缆的大致位置。

(2)TDR故障定位仪的精度的标定过程是:在电缆制造厂里,先用计米器或卷尺测量被测电缆的长度,根据已知的被测电缆波速度校对TDR的测量误差,得出TDR的精度。这里的长度都是用计米器或卷尺测量的物理长度。

10、影响TDR精度的哪些?

答:影响TDR精度的因素有:(1)波速度V/2是否准确;平时需要积累各种材料电缆的波速度经验值;(2)适中的增益;增益越大故障点反射越明显,但同时会带来波形畸变;增益越小,故障点反射越微弱;(3)设置的量程是否适中。合适的量程既不是越小越好,也不是越大越好,而应该与被测电缆全长的估计值接近而且略大。

11、TDR波速度的因素有哪些?

答:电磁波从电缆一端传播到另外一端需要一定的时间,电缆长度与传播时间之比,称为波速度。TDR波速度的因素是电缆绝缘层材质。波速度只与电缆的绝缘介质材料有关,而与导体材料、导体截面积无关。对于不同导体材料制成的电缆,只要绝缘材料相同,其波速度是相同的。

12、什么样的电缆故障称外护套故障?

答:电缆结构从内到外依次是:导体线芯、绝缘层、铜屏蔽层、内衬层、铠装层、外护套。电缆的绝缘层和外护套都可能发生绝缘击穿故障,电缆专业人员把电缆外护套(聚乙烯或聚氯乙烯)发生的接地故障称为电缆外护套故障。

13、影响外护套故障精确定位的因素有哪些?

答:影响外护套故障精确定位的因素有:

(1)电缆敷设方式;直埋电缆最适合跨步电压法精确定点;

(2)被测电缆周围的杂散电流;在电气化铁路或变电站附近,土壤里杂散电流干扰较大,需要用带滤波器的跨步电压法精确定点仪(ESG80);

(3)脉动电压的输出电流;跨步电压法需要较大输出电流的脉动电压,最好在2kV下有0-250mA输出电流。

(4)跨步电压法精确定点仪的增益放大倍数。ESG80可将土壤里的跨步电压放大12级,6级是直接放大,另外6级是经过放大器放大。

14、什么叫声磁同步,如何根据声磁传播的时间差来对电缆故障进行精确定位

答:现场测试时,往往已经听到故障点放电的声音了,但仍不能精确断定故障点在何处,通过声磁同步法就可以解决这类问题。由于电磁场信号传播速度为光,一般从故障点传播到精确定点仪传感器放置处需要的时间为几个微秒,可以忽略不计。而声音信号传播速度慢,一般为314米/秒,因此可根据精确定点仪传感器检测出电磁场、声音信号的时间差,判断故障点的远近,测出时间差最小的点就是故障点。

现场操作时,首先根据预定位结果确定电缆故障点的大致范围,将T16/9精确定点仪传感器放置在地面,先调节磁场信号旋钮,使电磁场条形图处于8-9格;然后调节声音信号旋钮,测的该点的声磁同步时间差,比如说2.2ms。继续沿电缆路径向近端方向挪动T16/9精确定点仪,如果时间差变大(比如说4.5ms),则说明真正故障点靠近最初位置。继续沿电缆路径向远端方向挪动T16/9精确定点仪,如果时间差也变大(比如说7.8ms),则说明真正故障点一定在最初位置(2.2ms)处。

15、不同电缆故障应选用哪些精确定点方法?

答:电缆故障精确定点方法一共有三种:(1)声磁同步法,如T16/9的声磁时间差法,适合于大多数高低阻电缆故障;(2)跨步电压法,如ESG80,适合于380V低压电缆接地故障或外护套接地故障;(3)音频法,包括音频绞合法和最小扭曲法,如FL200死接地故障定位系统,适合于电缆故障相间绝缘电阻或相对地绝缘电阻在0.00-10.00欧姆时的死接地(也叫零电阻故障)。

16、铁路信号电缆故障的预定位及精确定位方法有哪些?

答:铁路信号电缆预定位方法有:(1)TDR脉冲反射仪,适合1000欧姆及以下的低阻接地、低阻短路或断线故障,如E15、D30、Miniflex;(2)低压电桥法,适合高阻接地或高阻短路故障,如5T、KMK70电桥等。

铁路信号电缆精确定点方法有:(1)音频法,如TR精确定点仪,采用拾波探测技术可对0欧姆-100千欧的故障进行精确定点。(2)跨步电压法,如ESG80,适合于信号电缆外护套接地故障。(3)声磁同步法,如T16/9的声磁时间差法,适合于新设信号电缆工程投运前高低阻故障的精确定点。

原作者: 杨天宝
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