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          電力電纜故障的原因分類

          來源:天津市電纜總廠橡塑電纜廠   2024年10月19日 16:03  

          電力電纜故障的原因分類

          地下電力電纜故障復(fù)雜多變,引起電力電纜故障的原因分類大致可歸納為以下幾類。

           1. 機(jī)械損傷

          由機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。有些機(jī)械損傷很輕微,當(dāng)時并未造成故障,要在數(shù)月甚至數(shù)年后損傷才發(fā)展成故障。造成電纜的機(jī)械損傷的主要原因有:
          (1)安裝時損傷。安裝時不小心碰傷電纜;機(jī)械牽引力過大拉傷電纜;過度彎曲折傷電纜。
          (2)直接受外力損傷。在安裝后的電纜路徑上或附近進(jìn)行土建施工,使電纜直接受外力損傷。
          (3)行駛車輛的震動或沖擊性負(fù)荷也會造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損。
          (4)因自然現(xiàn)象造成的損傷。如中間接頭或終端頭的內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護(hù)套;裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷;因土地沉降引起過大拉力,拉斷中間接頭或?qū)w。

          2. 絕緣受潮

          絕緣受潮后會引起電纜耐壓下降而產(chǎn)生故障。電纜受潮的主要原因有:
          (1)因接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水。
          (2)電纜制造不良,金屬護(hù)套有小孔或裂縫。
          (3)金屬護(hù)套因被外物刺傷或腐蝕穿孔。

          3. 絕緣老化變質(zhì)

          絕緣老化會引起電纜耐壓下降而產(chǎn)生故障。電纜老化的主要原因有:
          (1)電纜介質(zhì)內(nèi)部的渣質(zhì)或氣隙,在電場作用下產(chǎn)生游離和水解。
          (2)電纜過負(fù)荷或電纜溝通風(fēng)不良,造成局部過熱。
          (3)油浸紙絕緣電纜的絕緣物流失。
          (4)電力電纜超時限使用。

          4. 過電壓
          過電壓會使有缺陷的電纜絕緣層發(fā)生電擊穿,引起電纜故障。其主要原因有:大氣過電壓(如雷擊);內(nèi)部過電壓(如操作過電壓)。

          5. 設(shè)計和制作工藝不良
          電纜頭與中間設(shè)計和制作工藝不良,也會引起電纜故障。其主要原因為:電場分布設(shè)計不周密;材料選用不當(dāng);工藝不良,不按規(guī)程要求制作。

          電纜故障的性質(zhì)與分類

          1. 以故障材料特征分類

          可分為串聯(lián)故障、并聯(lián)故障及復(fù)合故障三類。 
          (1)串聯(lián)故障
          串聯(lián)故障(金屬材料缺陷)是指電纜一個或多個導(dǎo)體(包括鉛、鋁外皮)斷開的故障。它是廣義的電纜開路故障。因纜芯的連續(xù)性受到破壞,形成斷線或不*斷線。不*斷線尤其不容易發(fā)現(xiàn)。串聯(lián)故障具體可分為:一點開斷、多點開斷、一相斷線、多相斷線等。
          (2)并聯(lián)故障
          并聯(lián)故障(絕緣材料缺陷)是指導(dǎo)體對外皮或?qū)w之間的絕緣水平下降,不能承受正常運行電壓而發(fā)生的短路故障。它是廣義的電纜短路故障。這類故障由于纜芯之間或纜芯對外皮間的絕緣破壞而形成短路、接地、閃絡(luò)擊穿等現(xiàn)象,在現(xiàn)場出現(xiàn)頻率較高。并聯(lián)故障具體可分為:一相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路等。 
          (3)復(fù)合故障
          復(fù)合故障(絕緣材料、金屬材料都出現(xiàn)了缺陷)是指纜芯與纜芯之間的絕緣均出現(xiàn)故障。它包括一相斷線并接地、兩相斷線并接地、兩相短路并接地等。

          2. 以故障點絕緣特征分類

          根據(jù)電纜故障點絕緣電阻Rf與擊穿間隙G的情況,電纜故障又可分為開路故障、低阻故障、高阻故障、閃絡(luò)故障四大類。該分類法為現(xiàn)場電纜故障zui基本的分類方法,特別有利于探測方法的選擇。
          其中,間隙擊穿電壓UG的大小取決于故障點放電通道(即擊穿間隙)的距離G,絕緣電阻Rf 的大小取決于故障點電纜介質(zhì)碳化程度,分布電容 Cf 的大小取決于故障點受潮程度。
          (1)開路故障
          電纜金屬部分的連續(xù)性受到破壞,形成斷線,且故障點的絕緣材料也受到不同程度的破壞?,F(xiàn)場用兆歐表測其絕緣電阻Rf 為無窮大(∞),但在直流耐壓試驗時,會出現(xiàn)電擊穿;檢查芯線導(dǎo)通情況,有斷點?,F(xiàn)場一般以一相或二相斷線并接地的形式出現(xiàn)。
          (2)低阻故障
          電纜絕緣材料受到損傷,出現(xiàn)接地故障?,F(xiàn)場用兆歐表測其絕緣電阻Rf小于10Z0(Z0為電纜的波阻抗,一般取10~40Ω之間)?,F(xiàn)場一般低壓動力電纜和控制電纜出現(xiàn)低阻故障的幾率較高。
          (3)高阻故障
          電纜絕緣材料受到損傷,出現(xiàn)接地故障?,F(xiàn)場用兆歐表測其絕緣電阻Rf 大于10Z0,在直流高壓脈沖試驗時,會出現(xiàn)電擊穿。高阻故障是高壓動力電纜(6KV或10KV電力電纜)出現(xiàn)幾率zui高的電纜故障,可達(dá)總故障的80%以上。
          現(xiàn)場實測時,筆者一般取Rf =3KΩ為劃分高阻與低阻故障的界線。因為Rf =3KΩ時,恰好能得到回線法電橋測量所必需的10~50mA的測量電流。
          (4)閃絡(luò)故障
          電纜絕緣材料受到損傷,出現(xiàn)閃絡(luò)故障。現(xiàn)場用兆歐表測其絕緣電阻Rf為無窮大(∞),但在直流耐壓或高壓脈沖試驗時,會出現(xiàn)閃絡(luò)性電擊穿。閃絡(luò)性故障比較難測,特別是新敷設(shè)的電纜進(jìn)行預(yù)防性試驗出現(xiàn)閃絡(luò)故障時?,F(xiàn)場一般使用直流閃絡(luò)法進(jìn)行探測。

          3. 以故障觸發(fā)原因及故障點特征分類

          根據(jù)電力電纜在運行或預(yù)防性試驗中,電纜、電纜頭及中間盒出現(xiàn)不同特點的絕緣破壞,還可分為放炮故障、擊穿故障和運行故障三類。

          (1)放炮故障
          在工礦企業(yè),運行中的電力電纜,由于種種原因,絕緣出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞,產(chǎn)生跳閘的事故。稱為電纜放炮。這類故障的特點是:電纜故障點多數(shù)有鉛包或銅皮破裂,外部有不同程度的變形;電纜故障性質(zhì)常表現(xiàn)為兩相短路接地或兩相斷線并接地,其接地電阻一般較小,解剖故障點,可發(fā)現(xiàn)電弧擊穿的碳化點或樹狀放電碳道與裂痕。電纜放炮故障,其故障特征明顯,大多數(shù)情況下,運行值班人員都能提供放炮大致位置。所以,這類故障除少數(shù)較復(fù)雜的情況需測距外,一般只要用萬用表測定故障的具體性質(zhì)(單相接地、短路接地、斷線接地等),可用聲測法直接定點,簡單明了。

          (2)擊穿故障

          實際工作中,因預(yù)防性試驗而觸發(fā)的電纜絕緣破壞事件,習(xí)慣稱為電纜擊穿。該類故障均發(fā)生在直流實驗電壓下,其絕緣破壞為電擊穿,接地點一般鉛包或銅皮完好,外部無明顯變形(機(jī)械創(chuàng)傷除外)。電纜擊穿故障多為單純性接地故障,其接地故障較高,解剖故障點,絕緣材料沒有碳化點,但通過儀器可發(fā)現(xiàn)碳孔和水樹枝老化結(jié)構(gòu)。對電纜擊穿故障,特別是一些高阻接地性電纜擊穿故障,其測試難點在測距。由于該類故障較為隱蔽,測試參數(shù)復(fù)雜多變,缺少規(guī)律性,所以能否迅速發(fā)現(xiàn)電纜故障點,測距是關(guān)鍵。"高壓回線法"、"電錘法"均具有探測該類故障zui有效的方法。

          (3)運行故障

          它是指工廠電力系統(tǒng)在運行中,電纜饋出線、電機(jī)、變壓器的電纜引線,其高壓二次回路出現(xiàn)電壓波動或發(fā)現(xiàn)接地信號(有接地保護(hù)的電力元件出現(xiàn)接地跳閘),排除其他電力元件故障的可能性而確定的電纜故障。這類故障的zui大特點就是不明確。電纜運行故障的形式就是電纜放炮(如兩點接地引發(fā)的相間短路);另一部分運行故障在做停點檢查時,由于耐壓通不過而發(fā)展成電纜擊穿故障(如電纜老化、絕緣缺陷等);還有一部分電纜運行故障是由于電纜引出線安裝位置不當(dāng)(如電纜相間或?qū)Φ鼐嚯x不夠、電纜頭臟污或電機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)水等),這些故障主要進(jìn)行一些簡單處理即可;zui不明確的是那些瞬時接地、產(chǎn)生不穩(wěn)定閃絡(luò)的電纜運行故障。該類故障在電纜停電后,絕緣電阻測量和直流耐壓實驗有相當(dāng)部分可以通過,再把電纜投入系統(tǒng)后,也能正常運行一段時間;剩下的就是單相接地電纜故障,它們約占電纜運行故障的40%,這種接地故障一般外部也沒有明顯變形,接地電阻也不太高(一般幾十至幾百歐)。解剖故障點有細(xì)微的碳化點。
          電纜運行接地故障原因有兩種:其一,由于電纜運行時間較長,絕緣層出現(xiàn)自然老化;其二,電纜在腐蝕環(huán)境中,電纜護(hù)套被迅速破壞,腐蝕性氣體侵入絕緣層使其劣化。電纜絕緣層不管出現(xiàn)老化還是劣化,其擊穿電壓都會下降,zui終導(dǎo)致額定工頻電壓下的電擊穿,從而產(chǎn)生電纜接地故障。這類故障可用"低壓回線法"探測;用"電錘法"探測,效果也較好。


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