【文章內(nèi)容簡介】 電力電纜安裝、施工的問題 據(jù)河南電業(yè)局統(tǒng)計(jì) 10kv及以上電纜有約 12％的運(yùn)行故障與安裝和施工質(zhì)量問題有關(guān)。電纜在不到正常壽命期 1／ 4的時(shí)間就被更換。電纜敷設(shè)未執(zhí)行規(guī)范要求或施工時(shí)地理環(huán)境、天氣條件影響，為電纜投入運(yùn)行后留下眾多隱患。 ． 中原工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) /論文 9 敷設(shè)時(shí)野蠻拖拉，損傷電纜外護(hù)套，引起主絕緣內(nèi)部進(jìn)水受潮，導(dǎo)致事故發(fā)生。 、濕度偏大 制作電纜頭時(shí)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(dǎo)致電纜擊穿事故。 電纜中間接頭密封不良，投入運(yùn)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。 電纜中間接頭導(dǎo)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。 中間接頭設(shè)置不合理，施工中電纜中間接頭 之間距離設(shè)置太近，有些電纜平均約100m 就有一個(gè)中間接頭。 這些施工質(zhì)量問題絕大部分是可以避免的，所以要求電纜安裝人員在敷設(shè)電纜時(shí)，遵守安裝規(guī)程，時(shí)刻注意地理環(huán)境及氣候。 過負(fù)荷運(yùn)行 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大連電業(yè)局約有 40％的電纜線路長期運(yùn)行在過負(fù)荷且缺少及時(shí)維護(hù)的狀態(tài)，加之較差的散熱環(huán)境，使得夏季環(huán)境溫度較高時(shí)，過負(fù)荷運(yùn)行的電纜本體熱量無法散出溫度過高，加劇整根電纜的絕緣老化，留下事故隱患。 電力電纜故障的發(fā)生發(fā)展機(jī)理 電纜擊穿故障往往是由上述原因引起的，由于破壞程度的不同，在運(yùn) 行中電力電纜擊穿故障的發(fā)生大致可按投運(yùn)初期 (1～ 5 年內(nèi) )、運(yùn)行中期 (525 年內(nèi) )及運(yùn)行后期 (25年后 )三個(gè)時(shí)期劃分。然而電力電纜由外力破壞、安裝質(zhì)量、過負(fù)荷及電纜本體質(zhì)量問中原工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) /論文 10 題發(fā)展到擊穿的過程中又要經(jīng)過電一熱的多重效應(yīng)，導(dǎo)致絕緣破壞，致使擊穿故障的發(fā)生，其過程大致可以用圖 1． 1 概括： 圖 電力電纜絕緣老化到擊穿的發(fā)展過程 由圖 1． 1可以看出電樹枝老化是絕緣擊穿故障的直接原因，無論任何故障原因最終都會(huì)轉(zhuǎn)化為電樹枝的形式。 在含有氣體 (如氣隙或氣泡 )或液體 (如油膜 )的固體電介質(zhì)中，當(dāng)擊穿強(qiáng)度較低的氣體或液體中的局部電場強(qiáng)度達(dá)到其擊穿場強(qiáng)時(shí)，這部分氣體或液體開始放電，使電介質(zhì)發(fā)生不貫穿電極的局部擊穿，這就是局部放電現(xiàn)象，這種放電雖然不能立即形成貫穿性通道，但長期的局部放電，使電介質(zhì)（特別是有機(jī)電介質(zhì)）的劣化損傷逐步擴(kuò)大，最終導(dǎo)致整個(gè)電介質(zhì)擊穿。 局部放電引起電介質(zhì)劣化損傷的機(jī)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(jī)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(xué)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。 中原工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) /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(jìn)行。現(xiàn)歸納如下。 。當(dāng)著手對某一故障電纜進(jìn)行故障測試時(shí)，首先要進(jìn)行的工作是了解故障電纜的有關(guān)情況以確定故障性質(zhì)。掌握這一故障是接地、短路、斷線，還是它們的混合；是單相、兩相，還是三相故障：是高阻、低阻，還是泄漏性或閃絡(luò)性故障。只有確定了故障性質(zhì)，才可以選擇適當(dāng)?shù)臏y試方法對電纜故障進(jìn)行具體的診斷。 。當(dāng)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(dāng)?shù)臏y試方法測出故障點(diǎn)到測試端或術(shù)端的距離，這項(xiàng)工作稱為粗測距離。粗測距離是電纜故障測試過程中最重要的一步，這項(xiàng)工作的優(yōu)劣，決定著電纜故障測試整個(gè)過程的效率和準(zhǔn)確性。因此，常常需要具有相當(dāng)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員來進(jìn)行操作。人們在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中探討和總結(jié)出多種故障距離的粗測方法，即經(jīng)典法(如電橋法及其變形等 )和現(xiàn)代法 (脈沖反射法 )。隨著電力電纜生產(chǎn)質(zhì)量的提高和新型絕緣材料的采用，使電纜的故障電阻不斷提高 (達(dá)到兆歐級(jí) )。據(jù)統(tǒng) 計(jì)，凡預(yù)防性試驗(yàn)擊穿的故障電阻，不少于 9096 在兆歐數(shù)量以上；運(yùn)行故障的 75％是高阻故障，其中 60％以上的故障電阻達(dá)到兆歐級(jí)。由此看來電纜故障的絕大部分為高阻故障，那些只能測試低阻故障的經(jīng)典測試方法顯然適用性太差。當(dāng)遇到高阻故障時(shí)，必須經(jīng)過一個(gè)耗時(shí)、費(fèi)力的“燒穿”降阻過程，以求把高阻故障轉(zhuǎn)化為低阻故障，這個(gè)漫長的過程需要的設(shè)備笨重而繁雜，而新型絕緣材料電纜的故障電阻極難“燒穿”與降阻。 。精測定點(diǎn)是電纜故障測試工作的最后一步，也是很重要的一步。在粗測出故障距離后，為什么還需要精測定點(diǎn)呢 ?因?yàn)榇譁y 出的故障距離有一定的誤差，故障距離的丈量也有誤差。因此，在精測定點(diǎn)前只能判斷出故障點(diǎn)所處的大概位置，要想準(zhǔn)確地定出故障點(diǎn)所在的具體位置，必須經(jīng)過精測定點(diǎn)。 測距的理論方法 電橋法 這是一種經(jīng)典測試方法。 中原工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) /論文 12 圖 21 電橋電路接圖 將被測電纜終端故障相與非故障相短接，電橋兩臂分別接故障相與非故障相，圖21． b 給出了等效電路圖。仔細(xì)調(diào)節(jié) R2數(shù)值，總可以使電橋平衡，即 CD 間的電壓差為0，無電流流過檢流計(jì)，此時(shí)根據(jù)電橋平衡原理可得： R3／ R4=R1／ R2 (1) R R2為已知電阻，設(shè)： R1／ R2=K，則 R3／ R4=K 由于電纜直流電阻與長度成正比，設(shè)電纜導(dǎo)體單位長度電阻為 Ro， L 全長代表電纜全長， LX和 L0分別為電纜故障點(diǎn)到測量端及末端的距離，則 R2可用 (L 全長 +L0)Ro 代替，根據(jù)式 (1)可推出： L 全長 +Lo=KLX 而 Lo=L 全長 Lx，所以： Lx=2L 全長 ／ (K+1) 電纜斷路故障也可用電容電橋測量，原理與上述電阻電橋類似。電力電纜的高阻故障幾乎占故障總數(shù)的 90％以上，對于這些高阻故障，經(jīng)典的測試方法是毫無效果的。因?yàn)楦咦韫收系墓收想娮韬芨?，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(diǎn)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。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)榈妥韫收稀? 為利用電纜中電滲透效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，燒穿設(shè)備的輸出通常是直流負(fù)高壓。大量的實(shí)踐證明，用負(fù)高壓燒穿故障點(diǎn)的效果要比正高壓或交流高壓燒穿故障點(diǎn)好得多。燒穿電流一般為毫安級(jí)。那種認(rèn)為燒穿須用大電流的概念是錯(cuò)誤的，事實(shí)上，在直流負(fù)高壓下，數(shù)毫安的電流即可使故障點(diǎn)的絕緣物碳化。燒穿電流太大時(shí)，雖然燒穿速度快 ，但燒穿中原工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) /論文 13 過程不易控制，極易引起故障點(diǎn)的碳化熔燒，形成會(huì)屬性接地故障，從而增加了故障定點(diǎn)工作的難度。 當(dāng)故障點(diǎn)形成低而穩(wěn)定的電阻通道時(shí)，即可使用低阻測試方法進(jìn)行故障距離的測試。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 )。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(shí)需要反復(fù)燒穿。 經(jīng)典法測試高阻故障，必須經(jīng)過燒穿降阻過程。而有些高阻故障雖然已被燒穿，但當(dāng)去掉燒穿高壓時(shí)，故障電阻迅速回升，以致無法測量。另外，前面介紹的幾種低壓電橋法，由 于測試電壓低，測量電流小，在檢流計(jì)靈敏度一定的情況下，測量誤差大。為解決上述兩個(gè)問題，可采用高壓電橋法。 高壓電橋法的測試接線方式，測量原理與故障距離的計(jì)算公式均與電阻電橋法完全相同。所不同的是將低壓直流電源換成高壓直流電源。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(gè)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。因此，高壓電橋法始終沒能普遍推廣應(yīng)用。 低壓脈沖反射法 利用傳輸線的電波反射現(xiàn)象，通過計(jì)量發(fā)射脈沖與故障點(diǎn)反射脈 沖之『 BJ 的時(shí)差來進(jìn)行測距。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用低壓脈沖法測定的電纜低阻或丌路故障，約占電纜故障總數(shù)的1 0％。低壓脈沖反射法適用于低阻 (RX10Zc)短路或接地、斷線 (開路 )性故障，并可測試電纜的全長和電波在電纜中的傳播速度。由于電纜的全長及電波在電纜中傳播速度的測試方法與開路性故障完全相同，因此這罩不作特別介紹。低壓脈沖反射法測試線路非常簡單，測試時(shí)向電纜注入一低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)，如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中問接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，如圖 2— 2 所示： 中原工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) /論文 14 圖 22 低壓脈沖反射原理圖 回送到測 量點(diǎn)被儀器記錄下來 (圖 22)。波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差△ t，對應(yīng)脈沖在測量點(diǎn)與阻抗不匹配點(diǎn)往返一次的時(shí)間，已知脈沖在電纜中的波速度 V，則阻抗不匹配點(diǎn)距離，可由下式計(jì)算： L=V△ 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。 首先使故障電纜在直流高壓或脈沖高壓的作用下?lián)舸缓?，通過測量放電所形成的電壓脈沖波在觀察點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間來測距。 脈沖電壓法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是不必將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿，直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈 沖信號(hào)進(jìn)行測距、測試速度快，雖然測量過程相對與電橋法而言對操作人員的技術(shù)要求比較高，而且，往往測距結(jié)果與操作人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)有比較大的關(guān)系。但是現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步 J下在逐步降低這方面的要求。脈沖電壓法的缺點(diǎn)如下： 1．安全性差。儀器通過一電容電阻分壓器得到所需要的測量電壓脈沖信號(hào)，儀器與高壓回路有直接電耦合，容易發(fā)生高壓信號(hào)串入，造成儀器損壞。 2．在利用閃測法測距時(shí)，由于高壓電容對從故障處反射