一、电缆故障的种类与判断
无论是高压电缆或低压电缆,在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力损坏等原因造成故障。电缆故障分为接地、短路、断线三类。三芯电缆故障类型主要有以下几方面:一芯或两芯接触;二相芯线间短路;三相芯线完全短路;一相芯线断线或多相断线。对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断,对于非直接短路和接池故障,用兆欧表遥测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻,根据其阻值可判定故障类型。
二、电缆故障点的查找方法
1、测声法所谓测声法就是根据故障电缆放电的声音进行查找,该方法对于高压电缆芯线对绝缘层闪络放电较为有效。此方法所用设备为直流耐压试验机。电路接线如图1所示,其中SYB为高压试验变压器,C为高压电容器,ZL为高压整流硅堆,R为限流电阻,Q为放电球间隙,L为电缆芯线。当电容器C充电到一定电压值时,球间隙对电缆故障芯线放电,在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生。
2、电桥法电桥法就是双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值,再准确测量电缆实际长度,按照电缆长度与电阻的正比例关系,计算的故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻小于1Ω的故障,判断误差一般不大于3m,对于故障点接触电阻大于1Ω的故障,可采用加高电压烧穿的方法使电阻降至1Ω以下,再按此方法测量。测量电路如图2所示,首先测出芯线a与b之间的电阻R1,则R1=2RX+R,其中R为a相或b相至故障点的一相电阻值,R为短接点的接触电阻。再就电缆的另一端测出a'和b'芯线间的直流电阻值R2,则R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)为a'相和b'相芯线至故障点的一相电阻值。测完R1与R2后,再按图3所示电路将b'与C'短接,测出b、c两相芯线间的直流电阻值,则该阻值的1/2为每相芯线的电阻值,用RL表示。RL=RX+R(L-X),由此可得出故障点的接触电阻值:R=R1+R2-2RL。因此,故障点两侧芯线的电阻值可用下式表示:RX=(R1-R)/2,R(L-X)=(R2-R)/2。RX、R(L-X)、RL三个数值确定后,按比例公式即可求出故障点距电缆端头的距离X或(L-X):X=(RX/RL)L,(L-X)=(R(L-X)/RL)L,式中L为电缆的总长度。采用电桥法时应保证测量精度,电桥连接线要尽量短,经径要足够大,与电缆芯线连接要采用压接或焊搂,计算过程中小数位要全部保留。
3、电容电流测定法电缆在运行中,芯线之间、芯线对地都存在电容,该电容是均匀分布的,电容量与电缆长度呈线性比例关系,电容电流测定法就是根据这一原理进行测定的,对于电缆芯线断线故障的测定非常准确。测量电路如图4所示,使用设备为1~2kVA单相调压器一台,0~30V、0.5级交流电压表一只,0~100mA、0.5级交流毫安表一只。测量步骤:(1)首先在电缆首端分别测出每芯线的电容电流(应保持施加电压相等)Ia、Ib、Ic的数值。(2)在电缆的末端再测量每相芯线的电容电流Ia'、Ib'、Ic'的数值,以核对完好芯线与断线芯线的比容之比,初步可判断出断线距离近似点。(3)根据电容量计算公式C=1/2πfU可知,在电压U、频率f不变时C与I成正比;因为工频电压的f(频率)不变,测量时只要保证施加电压不变,电容电流之比即为电容量之比。设电缆全长L,芯线断线点距离为x,则Ia/Ic=L/x,x=(Ic/Ia)L。测量过程中,只要保证电压不变,电流表读数准确,电缆总长度测量精确,其测定误差比较小。