电缆故障分析

1、PAGE PAGE 13电力电缆故障原因分析及探测方法探讨引言 电力电缆作为电力系统的重要设备，它的安全运行具有重要意义。一旦发生故障它直接影响着机组的安全稳定运行，同时，也可能引发火灾事故，扩大事故范围，导致全厂停电。尤其是在多雨、潮湿的夏季，电缆最容易受潮，从而导致电缆故障的发生。通过神头二电厂的五起电缆接地故障和两起电缆断相故障（12输备变电缆C相，#2输煤变电缆A相，#2防冻变电缆A相，在进行直流耐压时击穿）的查找。总结出一种能够快速、准确、方便地查找电缆接地故障和断相故障的方法，快速排除电缆故障，将会给予机组安全、稳定运行以强有力的支援。1形成电电缆故障障的原因因分析致使电电缆发生生

2、故障的的原因是是多方面面的，现现将常见见的几种种主要原原因归纳纳如下：1.1机机械损伤伤导致电电缆故障障。很多故故障是由由于电缆缆安装时时不小心心造成的的机械损损伤或安安装后靠靠近电缆缆路径作作业造成成的机械械损伤而而直接引引起的。有有时如果果损伤轻轻微，在在几个月月甚至几几年后损损伤部位位的破坏坏才发展展到铠甲甲铅皮穿穿孔，潮潮气侵入入而导致致损伤部部位彻底底崩溃形形成电缆缆接地、相相间短路路等故障障。1.2电电缆外皮皮受电腐腐蚀导致致电缆故故障。如果电电力电缆缆埋设在在附近有有强力地地下电场场的地面面（如大大型行车车、电力力机车轨轨道附近近），往往往出现现电缆外外皮铅包包电腐蚀蚀至穿的的现

3、象，导导致潮气气侵入，绝绝缘降低低发展为为电缆绝绝缘破坏坏现象。1.3化化学腐蚀蚀导致电电缆故障障。电缆路路径在有有酸碱作作业的地地区通过过，或煤煤气站的的苯蒸汽汽往往造造成电缆缆铠甲和和铅包大大面积长长距离被被腐蚀。1.4地地面下沉沉导致电电缆故障障。此现象象往往发发生在电电缆穿越越公路、铁铁路及高高大建筑筑物时，由由于地面面的下沉沉而使电电缆垂直直受力形形变。导导致电缆缆铠甲、铅铅包破裂裂甚至折折断而造造成电缆缆接地、相相间短路路和断相相等类型型的故障障。1.5电电缆绝缘缘物的流流失导致致电缆故故障。电缆敷敷设时地地沟凸凹凹不平，或或处在电电杆上的的户外头头，由于于电缆的的起伏，高高低落差

4、差悬殊，高高处的电电缆油流流向低处处而使高高处电缆缆绝缘性性能下降降，导致致电缆绝绝缘击穿穿故障发发生。1.6长长期过负负荷运行行导致电电缆故障障。由于过过负荷运运行，电电缆的温温度会随随之升高高，尤其其在炎热热的夏季季，电缆缆的温升升常常导导致电缆缆薄弱处处和对接接头处首首先被击击穿。在在夏季和和秋季，此此类电缆缆的故障障率较高高。1.7震震动破坏坏导致电电缆故障障。铁路轨轨道下运运行的电电缆，由由于剧烈烈的震动动导致电电缆外皮皮产生弹弹性疲劳劳而破裂裂，形成成故障。1.8环环境潮湿湿导致电电缆故障障由于电电缆长期期在潮湿湿的环境境中运行行导致电电缆绝缘缘层受潮潮，电缆缆绝缘性性能降低低，电

5、缆缆绝缘层层长期受受电化腐腐蚀的作作用引发发电缆接接地或相相间短路路。特别别是有中中间接头头的电缆缆长期在在潮湿的的环境中中运行很很容易使使水蒸汽汽进入接接头内部部，引发发电缆接接地或相相间短路路。1.9电电缆接头头制作工工艺不当当导致的的电缆故故障在潮湿湿的气候候条件下下作电缆缆接头，使使接头封封装物内内混入水水蒸气而而耐不住住试验电电压往往往形成闪闪络性故故障。或或者，在在制作电电缆中接接头时，由由于压接接工艺不不当或压压接质量量不高，导导致接头头在运行行中发热热，使电电缆绝缘缘逐渐老老化引起起电缆接接地、相相间短路路或断相相等故障障。或者者，在制制作电缆缆中接头头时，由由于接头头封装物物

6、填充工工艺不当当，使接接头不能能良好密密封，电电缆受潮潮引发电电缆接地地或相间间短路。1.10电缆制制造质量量差导致致的电缆缆故障综上所所述，导导致电缆缆故障的的原因很很多，但但概括起起来主要要有三种种：即恶恶劣运行行环境所所致、施施工和检检修工艺艺质量差差所致和和电缆本本身质量量差所致致。不管管哪种原原因所致致，在正正常运行行中总是是在所难难免的。因因此，快快速准确确判断电电缆故障障，及时时处理缺缺陷，恢恢复正常常运行，也也是我们们探讨和和研究的的对象。2电缆故故障查寻寻常用方方法及原原理分析析：2.1小小电缆接接地故障障的粗测测法： 电缆故故障的粗粗测方法法有很多多，以下下主要介介绍神头头

7、二电厂厂常用测测故障的的电阻电电桥法、电电容电桥桥法、特特别是电电感冲闪闪法。2.1.11电阻电电桥法：它主要要是利用用电阻的的大小跟跟电缆的的长度成成正比，利利用电桥桥原理测测出故障障相电缆缆的端部部与故障障点之间间的电阻阻大小，并并将它与与无故障障相做比比较，近近而确定定故障点点距离其其端部的的原理进进行的。其其测量接接线原理理图（1）电阻电桥法法原理接接线图（1）电容电桥法法原理接接线图（2）当电缆缆呈断路路性质时时，由于于直流电电桥测量量臂未能能构成直直流通路路，所以以，采用用电阻电电桥法将将无法测测量出故故障距离离，只有有采用电电容电桥桥法或其其它方法法来测试试其测测量接线线原理如如

8、图（2）2.1.22 电感冲冲闪法电电感冲闪闪法原理理接线图图（3）电感冲闪法法的实测测波形图图（4）（a） 电电感冲闪闪时在测测量端用用闪测仪仪观察到到的闪络络全过程程（b） 将将（a）图扩扩展后观观察到的的回波脉脉冲 工作原原理：电电源接上上以后，整整流器对对电容C充电。当当充电电电压高到到一定数数值时，球球间隙被被击穿，电电容器C上的电电压通过过球间隙隙的短路路电弧和和一小电电感L直接加加到电缆缆的测量量端。这这个冲击击电波沿沿电缆向向故障点点传播。只只要电压压的峰值值足够高高足够大大，故障障点就会会因电离离而放电电（注：因为欲欲使故障障点闪络络放电，不不但需要要足够高高的电压压，还需需

9、要一定定的电压压持续时时间）。故故障点放放电所产产生的短短路电弧弧使沿电电缆送去去的电压压波反射射回去。因此，电电压波就就在电缆缆端头和和故障点点之间来来回反射射。为了了使反射射波不至至于被测测试端并并联的大大电容短短路，在在电缆和和球隙之之间串联联一电感感线圈L（几微微亨到几几十微亨亨）组成成电感微微分电路路。因为为电感对对突变电电压有较较大的阻阻抗，有有了它，就就可以借借助于闪闪测仪观观察到来来回反射射的电压压波形。如如下图所所示，从从波形中中可以看看出电缆缆里衰减减的余弦弦振荡及及叠加在在余弦振振荡上的的快变化化尖脉冲冲。对波形形中的慢慢变化的的衰减余余弦振荡荡可以这这样解释释：故障障点

10、放电电所形成成的短路路电弧使使电缆相相当于一一根短路路线，球球间隙击击穿瞬时时就是充充电电容容器C对短路路线放电电的过程程。由于于短路线线可等效效成一个个电感，因因而它们们相当于于一电容容充放电电振荡回回路。考考虑到回回路损耗耗，得到到的就是是一个衰衰减的余余弦振荡荡。如上上图（a）所示示。球间隙隙放电后后形成的的短路电电弧将电电容器上上的电压压通过电电感L加到电电缆测量量端，这这是一个个负的冲冲击电压压。由于于电感L和传播播过程中中电压积积累时间间的影响响，加到到故障点点的电压压有一个个渐变过过程，如如下图（b）中的的虚线所示。因因为故障障点放电电要有一一定的高高压，而而且故障障点电离离还要

11、有有一定的的迟延时时间，所所以冲击击电压的的前一段段将越过过故障点点而向终终端传播播过去。当当电压积积累到一一定时候候，故障障点放电电，放电电形成的的短路电电弧将冲冲击电压压的后面面部分反反射回测测试端，其其反射波波形成如如下图(b)中的阶阶跃曲线线所示（为为分析方方便起见见，近似似为正向向阶跃电电压）。回波快速脉脉冲形成成过程图图（5a）回波快速脉脉冲形成成过程图图（5b）（a） 求求U1的等效效电路 （b）波形形图这个反反射的正正向阶跃跃电压U1向电电缆测量量端传播播，称为为第一入入射波。当当它传到到测量端端时，将将在测量量端产生生电压U1。根据据传输线线理论，电电压u1可由上上图（a）等

12、效效电路求求得。为为了便于于分析，先先暂不考考虑电缆缆损耗，图图中Z0是电缆缆的特性性阻抗。由由于电容容器C的容量量较大，在在研究测测量端的的反射时时可暂且且近似为为短路。这这样，上上图（a）就形形成了一一个时常常数tL/ZZ0的微分分电路。因因此u1在测测量端得得到的电电压u1是一个个尖顶的的微分脉脉冲。U1的起点点较u2开始闪闪络的时时间滞后后了电波波从故障障点到测测量端传传播所需需的时间间T/2。U1在测量量端还会会被反射射。反射射波电压压u1等于u1和u1之差差。U1到达达故障点点后又会会被故障障点的短短路电弧弧反射，然然后又传传到测量量端，成成为第二二入射波波，以u2表示示。U2较u

13、1滞后后了电波波在测量量端到故故障点之之前往返返所需的的时间T，而极极性相反反。同理理，用上上图（a）的等等效电路路可以的的到u2在才才测量端端所产生生的电压压u2。我们们实际观观察到的的是u1u2。由于电电容器C上的电电压不能能保持不不变，随随着电容容器C上负压压的减小小，波形形应向上上升。此此外，传传播损耗耗和电弧弧反射的的不完全全也会使使波形的的突变部部分变得得比较圆圆滑。考考虑到上上述因素素，实际际波形为为如上图图（a）、（b）所示示余弦衰衰减振荡荡波形。因为故故障点的的延迟放放电时间间T随具条条件的变变化而变变化，是是随机量量，所以以测量故故障点的的位置只只能用u1和u2两个波波形的

14、起起点时间间差，而而不能用用u1滞后于于开始加加冲击电电压的时时间差TT。电感冲闪法法的巨大大优点在在于几乎乎能适应应任何类类型的故故障。大大量实践践证明，电电感冲闪闪法是对对付那些些被人们们用别的的方法测测不出来来而被称称之为最最顽固的的故障的的最强有有力手段段。 2.2 电电缆接地地故障的的精确定定点2.2.11 冲击放放电声测测法利用定定点仪寻寻测故障障点，一一般是在在闪测仪仪粗测后后，已确确定大概概的距离离，并且且电缆路路径已探探测完毕毕的基础础上进行行的一一方面在在电缆上上加冲击击高压使使其闪络络放电，另另一方面面用定点点仪的探探头在概概略估计计的故障障位置上上沿电缆缆路径测测听在在

15、听到故故障点放放电后还还要沿电电缆路径径寻测最最大发声声处只只要照到到最响点点，一般般就是故故障点其接线线如图（6）冲击放电声声测法接接线原理理图（6）2.2.22音频法法音频法法定点是是基于电电缆两芯芯线里流流动的电电流产生生的磁通通的相位位差和故故障点前前后磁通通变化的的规律发发展起来来的然而，在在现场应应用音频频法感应应接收定定点也是是不容易易的，因因为有许许多可变变的因素素所以以并不常常用2.3电电缆断线线故障测测试方法法其测试原理理是同种种规格的的电缆芯芯线的对对地电容容与长度度成正比比例，采采用交流流差动电电桥法测测量两相相电缆对对地电容容比值，从从而确定定故障点点。其接接线原理理

16、如下图图所示：图(7)RK同上 AO为断路路的一相相电缆BO为完好好的一相相电缆当电桥平衡衡时RK：（1-RRK）=Cxx/(CCL+CCY)=Lx/(2LL-Lxx)Lx=RKK2LL已知调节RK电电阻，当当耳机中中的噪音音为最小小时，此此时的RK值即为为所需的的电阻值值。3实际应应用神头二二电二00一年七七月份就就发生了了三起电电缆故障障：12输备变变电缆C相，#2输煤变变电缆A相，#2防冻变变电缆A相，在在进行直直流耐压压时击穿穿。特便便是#12输备变变电缆比比较长，利利用一般般的方法法进行故故障点查查寻时，所所得结果果误差较较大，但但利用电电感冲闪闪法进行行电缆故故障的粗粗测。而而后，

17、利利用音频频法进行行电缆故故障的精精确定点点，仅仅仅用了五五个小时时就找出出了故障障点。其其探测过过程如下下，#12输备变变电缆电电缆C相在进进行直流流耐压试试验过程程中击穿穿以后就就马上进进行了绝绝缘电阻阻的测试试，测得得该故障障相绝缘缘电阻为为2M，属于于高阻接接地型故故障。由由于#2输煤变变有缺陷陷，而#12输备变变如果不不在短期期内投入入运行，将将严重影影响我厂厂输煤系系统的安安全稳定定运行，近近而影响响我厂双双机稳定定运行。因因为上述述电缆故故障的探探寻方法法还处于于理论阶阶段，没没有进行行过实际际的应用用，为了了更稳妥妥、更可可靠的找找出电缆缆故障点点，我们们还是利利用了以以前进行

18、行电缆故故障探测测所用的的电阻电电桥法进进行测试试。但用用电阻电电桥法进进行探测测的一个个前提条条件就是是电缆故故障必须须是低阻阻接地型型故障。所所以，我我们对故故障点采采用了“烧穿”法，使使高阻接接地故障障变为低低阻接地地故障。但但由于现现在的电电缆绝缘缘物一般般为多种种组分混混合以后后的聚合合物，“烧穿”后，其其绝缘物物一小部部分会炭炭化，大大部分会会熔化为为糊状液液体，过过不了多多长时间间，熔化化了的绝绝缘物会会固化，其其绝缘又又会恢复复性升高高。导致致探测工工作进度度缓慢。最最后决定定使用已已有理论论基础且且具备探探测条件件的上面面所述的的探测法法进行#12输备变变电缆电电缆A相故障障

19、点的定定位工作作。利用用电感冲冲闪法进进行电缆缆的粗测测，故障障点为距距离配电电室1224米处。实实际故障障点为距距离配电电室1224.33米处。经经分析及及现场勘勘测后认认为，原原因为电电缆受潮潮，绝缘缘进水所所至。随随后又利利用该方方法在短短时间内内成功的的进行了了#2输煤变变电缆A相，#2防冻变变电缆A相故障障点的定定位工作作。二零零零三年八八月#2保安变变电缆A相在作作直流耐耐压试验验时，当当电压升升至7.55KV时发生生击穿。利利用上述述电缆接接地故障障探测方方法进行行了故障障点的定定位工作作，仅仅仅用了两两个小时时就在距距配电室室36米处找到到了故障障点的准准确位置置。同期期，我们

20、们还利用用上面所所介绍的的电缆断断线故障障测试方方法成功功地为我我厂自备备煤矿白白芦煤矿矿排除了了一起电电缆断线线故障。其其具体过过程如下下：二零零零三年年九月份份，我厂厂自备煤煤矿白芦芦煤矿由由于电缆缆故障使使其皮带带电机停停运，生生产活动动被迫中中断。要要求我们们为其查查找电缆缆故障点点。当我我们到达达以后，马马上进行行了电缆缆故障性性质的确确定工作作。通过过进行电电缆的绝绝缘测试试和综合合评估后后，认为为此次电电缆故障障为一起起控制电电缆的断断线故障障。于是是马上利利用上面面所介绍绍的电缆缆断线故故障测试试方法进进行了电电缆故障障点的定定位工作作。测试试数据显显示，此此电缆故故障的故故障点位位于距测测试侧电电缆头332米处。实实地检查查后发现现此电缆缆故障点点位于距距测试侧侧电缆头头31.96米处，测测试误差差相当小小，测试试所用时时间总计计还不到到2个小时时。高效效地为生生产单位位解决了了燃眉之之急，将将经济损损失减少少到最小小。二零零零四年三三月份，我我厂就发发生了两两起电缆缆故障（#12输备变变电缆A相、122CM00412DDH033B制氢站站用电缆缆）其中中#12输备变变为接地地故障，而而12CCM0412DDH033B制氢站站用电缆缆为断线线故障。我我们运用用以上所