電力電纜故障原因及分類

發表于 討論求助 2020-07-16 11:21:46

電力電纜故障原因及分類

電力電纜作為電力系統的重要設備之一,它的安全運行具有重要意義。通過對電力電纜故障分類、原因的具體分析,有效得出故障形成機制,通過不同故障檢測方法以及原理分析,為電纜維護部門故障檢修工作的進行提供更好的經驗參考。

電纜故障原因

由于制造缺陷而造成的電纜故障是不多的,了解電纜故障的原因對于快速地判定出故障點是十分重要的。例如,通過測距知道了電纜的故障距離,而在對應位置上,發現近期進行過城建施工,就可以懷疑為在施工的過程中損傷了被測電纜而引起了故障,這就就能很快地對故障進行定點。電纜故障的原因大致可歸納為以下幾類:


一、機械損傷

機械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例,造成電纜機械損傷的主要有以下幾種原因:

1、安裝時損傷:在安裝時不小心碰傷電纜,機械牽引力過大而拉傷電纜,或電纜過度彎曲而損傷電纜;

2、直接受外力損壞:在安裝后電纜路徑上或電纜附近進行城建施工,使電纜受到直接的外力損傷;

3、直接受外力損壞:行駛車輛的震動或沖擊性負荷會造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損或因自然現象造成的損傷。

二、絕緣受潮

絕緣受潮后引起故障。造成電纜受潮的主要原因有:

1、因接頭盒或終端盒結構不密封或安裝不良而導致進水;

2、電纜制造不良,金屬護套有小孔或裂縫;

3、金屬護套因被外物刺傷或腐蝕穿孔。

三、絕緣老化變質

電纜絕緣介質內部氣隙在電場作用下產生游離使絕緣下降。當絕緣介質電離時,氣隙中產生臭氧、硝酸等化學生成物,腐蝕絕緣;絕緣中的水分使絕緣纖維產生水解,造成絕緣下降。

四、過熱也會引起絕緣老化變質

電纜內部氣隙產生電游離造成局部過熱,使絕緣碳化。電纜過負荷是電纜過熱很重要的因素。安裝于電纜密集地區、電纜溝及電纜隧道等通風不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會因本身過熱而使絕緣加速損壞。

五、過電壓

大氣與內部過電壓作用,使電纜絕緣擊穿,形成故障,擊穿點一般是存在缺陷。

六、設計和制作工藝不良

中間接頭和終端頭的防水、電場分布設計不周密,材料選用不當,工藝不良、不按規程要求制作會造成電纜頭故障。

七、材料缺陷

材料缺陷主要表現在三個方面:

1、電纜制造的問題,鉛(鋁)護層留下的缺陷;在包纏絕緣過程中,紙絕緣上出現褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷;

2、電纜附件制造上的缺陷,如鑄鐵件有砂眼,瓷件的機械強度不夠,其它零件不符合規格或組裝時不密封等;

3、對絕緣材料的維護管理不善,造成電纜絕緣受潮、臟污和老化。

八、護層腐蝕

由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響,使電纜鉛包外皮受腐蝕出現麻點、開裂或穿孔,造成故障。

九、電纜絕緣物流失

油浸紙絕緣電纜敷設時地溝凸凹不平,或處在電桿上的戶外頭,由于起伏、高低落差懸殊,高處的絕緣油流向低處。而使高處電纜絕緣性能下降,導致故障發生。

在分析電纜故障發生的原因以及尋找故障點時,極為重要的是:要特別注意了解高壓電纜敷設、故障及修復的情況,并且要注意做好電纜安裝敷設及故障修復過程中的記錄工作,記錄可以包括以下內容:

線路名稱及起止地點;故障發生時間;故障發生的地點及排除經過;電纜型號;

裝置記錄:如安裝日期及氣候,各個對接頭、三通接頭的設計型式、絕緣種類、熱處理溫度及精確位置。

電纜的埋設情況:如電纜彎曲半徑的大小,路徑的走向,有無反常的敷設深度或者有特別的保護措施,如鋼板、穿管和排管等;電纜敷設中的技工和技術人員的姓名;

電纜周圍環境情況:如臨近故障處的地面情況,有無新的挖土、打樁或埋管等工程,泥土中有無酸或堿的成分,是否夾有小石塊,附近地區有無化學工廠等;

運行情況:如電纜線路負荷及溫度等;

校驗情況:包括試驗電壓、時間、泄漏電流及絕緣電阻的數值、歷史記錄。


電纜故障的性質與分類

圖1 幾種電纜故障形式

電纜故障點可用圖2所示電路來等效。Rf代表絕緣電阻,G是擊穿電壓為Vg的擊穿間隙,Cf代表局部分布電容,上述三個數值隨不同的故障情況變化很大,并且互相之間并沒有必然的聯系。

圖2 電纜故障等效電路

間隙擊穿電壓Vg的大小取決于放電通道的距離,電阻Rf的大小取決于電纜介質的碳化程度,而電容Cf的大小取決于故障點受潮的程度,數值很小,一般可以忽略。

根據電纜故障點絕緣電阻Rf與擊穿間隙G的情況,電纜故障可分為開路故障、低阻故障、高阻故障、閃絡故障四類。如表1所示。

表1?電纜故障性質的分類


? ?注:表中Z0為電纜的波阻抗值,電力電纜波阻抗一般在10-40Ω之間。

開路故障

電纜金屬部分的連續性受到破壞,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,會出現電擊穿;檢查芯線導通情況,有斷點?,F場一般以一相或二相斷線并接地的形式出現。

低阻故障

電纜絕緣材料受到損傷,出現接地故障?,F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場一般低壓動力電纜和控制電纜出現低阻故障的幾率較高。?

高阻故障

電纜絕緣材料受到損傷,出現接地故障?,F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,會出現電擊穿。高阻故障是高壓動力電纜(6KV或10KV電力電纜)出現幾率最高的電纜故障,可達總故障的80%以上。?

現場實測時,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精確測量所必需的10~50mA的測量電流。據統計,高阻及閃絡性故障約占整個電纜故障總數的90%以上。?

閃絡故障

電纜絕緣材料受到損傷,出現閃絡故障?,F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,會出現閃絡性電擊穿。閃絡性故障比較難測,特別是新敷設的電纜進行預防性試驗出現閃絡故障時?,F場一般使用直流閃絡法進行探測。


?以上分類的目的也是為了選擇測試方法的方便,根據目前流行的故障測距技術,開路與低阻故障可用低壓脈沖反射法,高阻故障要用沖擊閃絡法測試,而閃絡性故障可用直流閃絡法測試?,F場人員有把Rf<100KΩ的故障稱為低阻故障的習慣,主要是因為傳統的電橋法可以測量這類故障。Rf<1KΩ以下的故障,也就是用萬用表能夠直接測量出來絕緣電阻的故障,才可以稱為低阻故障。高壓搖表測試電阻為零,可能還是高阻故障。


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