【正文】 [2] 徐丙寅，李勝祥，陳宗軍．電力電纜故障探測技術(shù)．機械工業(yè)出版社． 2021， [3] 黃爾烈．國內(nèi)外電纜故 障點定位的幾種方法．河北煤炭建筑工程學院學報． 1994，第 4期． 70一 72。 中原工學院畢業(yè) 設(shè)計 /論文 24 致 謝 本篇畢業(yè)論文是在我的指導老師 肖俊明老師和 萬留杰老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。對于電纜故障檢測的復雜性與困難性，同時由于對故障點的精確定點提出了較高要求，因此在電纜故障的精確定點中，要及時準確的查找到故障點，對于 工作人員提出了較高的要求。但是這種檢測方法只適用于低阻接地故障，目前還不能應用于高阻接地故障測距中。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感技術(shù)在電纜故障檢測中的應用得到了快速發(fā)展，它不僅能夠滿足快速定位的要求，而且定位更準確，因此其應用越來越受到重視。為了使故障點放電聲音有別于周圍的噪聲，要求放電具有周期性，在實際的故障定點過程中，一般放電的周期為 2— 4 秒左右。但是對于電纜護層未被燒穿的電纜故障或者電纜埋藏較深，過渡電阻較小，都有可能使故障點放電聲音減小，需要用高靈敏度的聲電轉(zhuǎn)換器 (拾音器或壓電 晶體 )，將地面上微弱的地震波轉(zhuǎn)換為電信號并由相關(guān)儀器對信號進行放大處理，然后用耳機還原成聲音，或通過顯示裝置顯示聲音的強度。當兩個通電導體所在的平面與地面垂直時，電纜上方磁場的分布情況與相地連接時是一致的，前面介紹的最大法和最小法是適用的。各靜電流輸入方式最終都會在電纜周圍產(chǎn)生一個交變的磁場，以相地連接方法為例，當電纜深度遠大于電纜直徑時，電纜周圍的磁力線分布可以近似的看作是以電纜截面幾何中心為圓心。本章討論電纜故障精確定點的方法。那么在脈沖釋放端接收到的反射波形相當于一個線芯絕緣良好電纜的波形。 在沖閃法測試過程中，不應使沖擊直流高壓太高。當故障點放電不完善時，屏幕上會出現(xiàn)一些無規(guī)律的波形，而不是大余弦振蕩波形。而故障點的擊穿與否是取決于故障電阻的大小與電纜上受到的沖擊電壓的高低。捕捉到該信號就可以實現(xiàn)故障測距。當電容器電壓增加到一定數(shù)值時，電纜故障點被高壓擊穿，形成短路電弧，故障點電壓迅速接近于零，產(chǎn)生一個突跳電壓和突跳電流，從故障點向兩端傳播。 3．在故障放電時，特別是進行沖閃測試時，分壓器耦合的電壓波形變化不尖銳、難以分辨。△ t／ 2 脈沖電壓法 脈沖電壓法，又稱閃測法 ?，是 60 年代發(fā)展起來的一種高阻與閃絡(luò)性故障測試方法。高壓電橋法，由于在測試過程中所有測試設(shè)備均在高壓狀態(tài)工作，所以設(shè)備與操作人員的安全工作是一個十分重要的問題，只有在比較完善的測試條件下，才可使用高壓電橋法。順便提一下，并不是所有的高阻故障都可以用燒穿法降為低阻故障 (如某些電纜中間頭 )。因為高阻故障的故障電阻很高，測量電流 極小，即使用足夠靈敏的儀表也難以測量；對于低壓脈沖法，由于故障點等效阻抗幾乎等于電纜的特性阻抗，即反射系數(shù)幾乎為零，所以得不到反射脈沖而無法測量。 。當確定了故障電纜的故障性質(zhì)以后，就可以根據(jù)故障性質(zhì)，選擇適當?shù)臏y試方法測出故障點到測試端或術(shù)端的距離，這項工作稱為粗測距離。 局部放電引起電介質(zhì)劣化損傷的機理是多方面的，但主要有如下三方面： 電的作用，帶電粒子對電介質(zhì)表面的直接轟擊作用，是有機電介質(zhì)的分子主鏈斷裂； 熱的作用，帶電粒子的轟擊作用引起電介質(zhì)局部的溫度上升，發(fā)生熱熔解或熱降解； 化學作用，局部放電產(chǎn)生的受激分子或二次生成 物的作用，使電介質(zhì)受到的侵蝕可能比電、熱作用的危害更大。 電纜中間接頭密封不良，投入運行后使絕緣內(nèi)部受到潮氣、水分的侵蝕，引起中間接頭絕緣受潮劣化。后于 1997 年更換電纜。熱縮和冷縮電纜三頭質(zhì)量缺陷有：絕緣管內(nèi)有氣泡、雜質(zhì)或厚度不均，密封涂膠處有遺漏等。 產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。 大氣過電壓與內(nèi)部過電壓的作用，使電纜絕緣層擊穿，形成故障，擊穿點一般存在材料缺陷。因為電纜絕緣在正常運行電壓下所承受的電應力，約為新電纜所能承受的擊穿試驗時承受電應力的十分之一。運行時間特別久 (30 一 40 年以上 )的則稱為 J下常老化。如進行城市建設(shè)，交通運輸，地下管線工程施工、打樁、起重、轉(zhuǎn)運等誤傷電纜。其次，可考慮選用耐腐蝕的金屬護套， 即使電纜受到蟻害，也可減低金屬護套被腐蝕的程度。制作全過程要求均應在現(xiàn)場完成，要選 擇合理適當時機，設(shè)法避免環(huán)境溫度、濕度、灰塵、甚至工作人員汗液對電纜接頭制作的不良影響，消除制作環(huán)節(jié)本身的事故隱患。制作電纜頭時因環(huán)境潮氣、濕度偏大，絕緣局部受潮，使絕緣性能下降，發(fā)展成貫穿性通道，導致電纜擊穿事故。 (5)電纜終端或中間接頭金屬屏蔽層接地電阻過大。其宏觀主要表現(xiàn)為復合界面放電和附件材質(zhì)早期老化。 電纜絕緣長期在電和熱的作用下運行，其物理性能會發(fā)生變化，從而導致其絕緣強度降低或介質(zhì)損耗增大而最終引起絕緣崩潰者為絕緣老化， 絕緣老化故障率約為 19％。 中原工學院畢業(yè) 設(shè)計 /論文 3 第 1 章 電力電纜故障分析 電力電纜易出現(xiàn)故障部位 根據(jù)河南電業(yè)局相關(guān)運行檢修的實踐統(tǒng)計，電纜易出現(xiàn)故障的部位主要有絕緣、附件和外護套。隨著計算機技術(shù)的應用，微機保護和故障錄波裝置的開發(fā)及大量投放，更加速了故障測距的實用化進程。 目前，電纜線路故障測距方法，主要為離線進行，但在線故障測距方法也已出現(xiàn)。所以有必要對電力電纜故障探測方法進行深入的研究。在我國一些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，如廣州、深圳，城市 10kv 配網(wǎng)電纜化率已高達 95％以上。即便象在南寧這樣的經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，已投入運行了 1IOkVXLPE(交聯(lián)聚乙烯 )電纜 20km， 10kv 電纜 570km， 10kv 城市配網(wǎng)電纜化率也達到了 55％的水平。從二戰(zhàn)前提出的，發(fā)展到今天已經(jīng)出現(xiàn)了諸如：電橋法，駐波法等經(jīng)典理論方法，以及基于行波理論產(chǎn)生的：五十年代的低 壓脈沖法，七十年代的脈沖電壓法，八十年代的脈沖電流法等的現(xiàn)代行波法。例如，日本學者采用脈沖電流法，由光纖電流互感器感應出故障時產(chǎn)生的浪涌電流信號，利用采集速度為 16MHZ 的快速 A／ D 技術(shù)實現(xiàn)測距，目前他們只實現(xiàn)了不帶分支出線電纜的在 線故障測距?；谖C或微處理機裝置的故障測距方法研究也為國內(nèi)外的熱門課題之一。 絕緣問題 電纜的絕緣老化主要出現(xiàn)在電纜投入運行的后期，導致運行后期故障率大幅上升；絕緣老化主要分為樹枝狀老化、電熱老化及附件材料老化。運行時間特別久 (30． 40年以上 1的則稱為正常老化。其中復合介質(zhì)沿面放電占電纜附件故障的 73％，附件材質(zhì)早期老化占附件故障的 27％。對于電纜的金屬屏蔽層而言。為了盡量避免電纜中間接頭、電纜終端故障，電力部門應制訂有效措施防范電纜接頭故障，具體措施如下： (1)進一步建立與規(guī)范電纜及附件的設(shè)計、選型、施工、監(jiān)理、交接與驗收的標準與規(guī)范，保證產(chǎn)品質(zhì)量和施工質(zhì)量的全程控制。 電纜外護層問題 在城市電網(wǎng)的改造中，中低壓和高壓電纜被廣泛使用，電力電纜外護套是保護電纜的第一道防線，其完好與否對電纜的使用壽命關(guān)系重大。 中原工學院畢業(yè) 設(shè)計 /論文 6 (2)提高電纜敷設(shè)安裝質(zhì)量。 施工損傷。如屬于運行不中原工學院畢業(yè) 設(shè)計 /論文 7 當而在較短年份內(nèi)發(fā)生類似情況者，則認為是絕緣過早老化。因此，一般情況下， 3— 4倍的大氣過電壓或操作過電壓對于絕緣良好的電纜不會有太大的影響。 過熱。電纜及電纜附件是電纜線路中不可缺少的兩種重要材料。 三頭制作質(zhì)量缺陷。于 95 年進行的耐壓試驗發(fā)現(xiàn)每升高一個電壓等級一些電纜樣品就會發(fā)生主絕緣擊穿，后經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)電纜主絕緣中局部存在明顯的顆粒狀雜質(zhì)。 電纜中間接頭導體連接管壓接不良，打磨不平整，特別是在壓接管口邊緣處，局部 有尖角、毛刺。 中原工學院畢業(yè) 設(shè)計 /論文 11 研究方法 電力電纜故障的診斷，無論選用哪種測試方法，均需按照一定的程序和步驟進行。粗測距離是電纜故障測試過程中最重要的一步，這項工作的優(yōu)劣，決定著電纜故障測試整個過程的效率和準確性。精測定點是電纜故障測試工作的最后一步，也是很重要的一步。為了使經(jīng)典法能夠測試高阻故障，必須通過燒穿降阻法把高阻故障變?yōu)榈妥韫收?。對于油浸紙絕緣電纜，由于絕緣油的滲透作用，常使燒穿后的故障阻值回升而影響測試工作，有時需要反復燒穿。因此，高壓電橋法始終沒能普遍推廣應用。 首先使故障電纜在直流高壓或脈沖高壓的作用下?lián)舸?，然后，通過測量放電所形成的電壓脈沖波在觀察點與故障點之間往返一次的時間來測距。 脈沖電流法 中原工學院畢業(yè) 設(shè)計 /論文 15 脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號，將電纜故障點用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點擊穿產(chǎn)生的電流行波信號，通過分析判斷電流行波信號在測量端與故障點往返一次所需時間來計算故障距離。在電纜的一端檢測電 流脈沖在測量端和故障點之間往返一次的時間就能獲得故障距離。與直閃法相比，沖閃法波形比較復雜，辨別難度較大，準確度較低，但是適用范圍更廣一些。對于具有某一故障電阻值的故障點，若球問隙太小，球隙擊穿時加到電纜上的電壓就很低，甚至可能低到無法電離擊穿故障點。當故障點不放電或放電不完善時，將造成無故障點反射波形或波形不規(guī)則，給測距工作帶來困難。因為， 過高的沖擊直流高壓會引起測試波形的畸變。 對故障電纜釋放一個足以使線芯絕緣故障點發(fā)生閃絡(luò)的高壓脈沖，同時觸發(fā)釋放第二個低壓脈沖，在故障點的電弧未熄滅時，故障點相對于低壓脈沖是完全短路，那么在脈沖釋放端接收到的低壓脈沖反射波形相當于一個線芯對地完全短路的波形。 電纜路徑檢測 電纜路徑的確定是通過檢測電纜上方地面上的磁場進行酌