电缆故障排除策略在不同的应用程序场景中
电缆铺设方法和应用环境显着影响故障排除的难度和方法的选择.
直接施用的电缆故障诊断: 挑战和解决方案
挑战: 电缆埋在地面上，看不到; 土壤水分和成分变化影响电场和声波传播. 相邻管道 (水管, 煤气管, 其他电缆) 可以生成干扰信号; 准确的电缆路径信息很难获得.
推荐程序:
初步判断: megohmmeter和万用表用于判断故障类型 (短路, 开路, 地面故障, 等等).
路线确认: 使用电缆路线示踪剂准确跟踪和标记电缆方向以避免在随后的定位中偏差.
预位: 根据故障类型选择适当的方法.
低阻抗短路/开路: TDR是首选.
高阻力地面断层: 次要冲动法 (是的/我) 首选. 如果设备不支持, 您可以尝试高压桥方法 (首先需要燃烧故障点) 或高电压冲动后的大气磁方法.
故障点位置 (销点): 使用预位结果指示的区域内的大声磁同步定时方法进行精确定位. 电缆施加脉冲高压, 最大的声音是通过聆听地面上的排放声音来找到的. 对于不产生清晰排放声音的地面故障, 可以尝试使用步骤电压方法.
确认: 确定可疑断层点后, 可以挖掘小区域, 或可以再次进行局部大声磁性和阶跃电压方法验证.
应对挑战: 通过高质量的路线示踪剂减少路线错误; 选择具有强大抗干扰能力的声磁接收器; 根据土壤条件调整高压冲击能量; 方法的组合可以证实结果.
绝缘航空电缆 (ABC) 故障排除: 快速位置提示
挑战: 故障点通常可见, 但是它们分布广泛，涉及在高海拔地区工作, 操作可能很危险.
典型的故障: 绝缘层老化和破裂, 分支划痕, 雷击, 鸟类和动物伤害, 联合过程问题.
测试过程:
视觉检查: 仔细检查线, 使用望远镜, 寻找明显的碳化轨迹, 烧伤, 裂缝, 异物重叠, 以及绝缘层的其他明显痕迹. 水桶卡车或无人机提高效率和安全性.
热成像: 热摄像机用于检测电缆体中温度异常上升, 特别是在关节和终端, 当电缆在负载下运行时. 温度升高是早期失败或超负荷的重要迹象.
基本的电测量: 停电后, 使用Megohmmeter和万用表测试绝缘电阻和连续性以确定故障类型.
故障位置: 虽然视觉检查可能会揭示故障点, TDR或大气磁性 (如果可以应用高电压冲动) 如果不明显，也可以用来定位故障点 (例如。, 内部故障).
技能: 使用路线图和地理指示来协助定位; 注意天气因素对红外热力计和视觉检查的影响.
隧道/电缆沟中的电缆故障诊断: 环境影响和检测方法
挑战: 环境已封闭, 并且可能存在有害气体等风险, 缺氧, 高温, 和高湿度; 空间狭窄, 设备不方便地携带和操作; 有很多电缆, 而且很难识别目标电缆; 环境噪声可能会干扰声检测.
推荐程序:
安全评估: 气体检测和通风应在进入之前进行，以确保安全.
目标识别: 使用电缆识别标签和系统图确认有故障的电缆.
视觉检查: 沿着电缆路径仔细检查, 特别是在关节和支撑, 对于绝缘损坏的迹象, 消融, 形变, ETC.
红外热成像: 在加载过程中进行, 检测异常热点.
预位: TDR (对于低电阻/开路) 或双脉冲方法 (高电阻).
故障点位置: 隧道/沟渠中的大气磁性同步定位通常比直接埋葬更容易，因为放电声音传播更直接. 使用接触声传感器 (放在电缆表面) 或与磁场传感器结合使用的空气耦合传感器.
部分排放 (PD) 检测: 隧道/沟渠是部分排放检测的有利环境, 背景噪声相对稳定. 可以使用TEV传感器在线或离线PD检查 (在金属支架或托盘上), HFCT传感器 (在接地线上), 或超声传感器 (在电缆车身表面或配件上) 检测早期绝缘缺陷.
潜艇电缆故障诊断: 特殊要求和技术
挑战: 环境极端, 需要专业的防水设备; 需要高定位精度，因为维修成本非常高; 维修工作很复杂.
典型的故障: 锚钩, 渔网刮擦, 船锚损坏, 地震和海啸, 内水树/电气树崩溃.
推荐程序:
预位: 主要依赖于高精度的海底特异性TDR设备, 通常需要使用浮标或GPS辅助表面位置测量. 高压桥法也可以使用, 如果可能的话.
精确的位置和检测: 极其困难. 可能需要详细的搜索与声纳, 配备有声磁传感器的水下机器人, 或检测到磁场导致磁场变化的通量传感器.
故障维修: 通常需要专业的海底电缆铺设和维修船, 并使用湿或干连接技术进行维修, 这是昂贵的.
特殊设备: 海底TDR探针, 水下奥斯卡磁性同步接收器, ROV (远程操作的车辆).
通信电缆 (纤维/铜) 故障排除: OTDR和其他工具
通信电缆故障诊断与电源电缆不同, 特别是光纤电缆.
光纤电缆故障:
典型的故障: 纤维断裂, 肮脏/损坏的连接器, 过多的剪接损失, 过度弯曲半径 (大弯/微底).
基本工具: 光学时域反射计 (Otdr).
原则: 类似于TDR, OTDR将光脉冲传输到纤维中，并分析沿纤维路径的瑞利散射和菲涅尔反射信号. 通过分析反射/散射曲线的形状和位置, 可以确定长度, 衰减, 剪接损失, 连接器损耗, 纤维断裂点的位置.
应用领域: 准确测量纤维链路的损失分布, 找到休息, 高损坏点, 连接器, 或剪接问题.
其他工具:
光源和功率计: 用于衡量光学链接的整体损失，并确定是否存在问题.
视觉故障定位器 (VFL): 闪耀可见的红灯以检测纤维断裂, 弯曲, 或连接器问题在短距离内 (纤维夹克必须在光学上不密集).
纤维显微镜: 检查连接器端面是否清洁, 划痕, 或损坏.
铜线故障:
典型的故障: 开路, 短路, 错误的接线, 开路, 相声, 过多的回报损失.
基本工具: 电缆认证/测试金TDR (用于开路, 短路).
应用领域: 测量对长度, 接线方案 (确定短路, 打开, 失误, 交叉对), 近端串扰 (下一个), 远端串扰 (fext), 回报损失, 插入损失, 和其他参数以评估铜性能并找到故障. TDR功能通常用于查明打开或短路点.
对典型电缆故障案例的深入分析
结合理论和实践是掌握技术的关键. 以下是一些典型的电缆故障诊断情况.
案件 1: 化学厂中高压电源电缆的单相地面断层
背景: 在大型化学厂的区域, 单相接地故障警报发生在A的传出馈线上 35KV XLPE绝缘电源电缆 在运行中, 在受影响地区引起停电.
故障现象: 该系统的地面保护设备运行, 断路器绊倒了. 操作员试图重叠, 但是继电器再次运行.
诊断步骤和程序:
初步判断
停电后, 使用2500V megohmmeter测试故障电缆的绝缘电阻. 阶段A和B的绝缘电阻是正常的 (> 2000 MΩ), C相和地面之间的绝缘电阻显着降低, 只有 5 MΩ. 它被初步判断为C阶段C的地面故障, 断层点的电阻是中高电阻.
预位
因为这是一个高阻力的故障, 直接使用常规TDR可能无效. 运营团队决定使用超低频率AC Hipot (VLF) 介电损失测试 (所以达美) 和部分排放 (PD) 检测预先位置并同时评估电缆状况. 将VLF测试仪之间连接在C和地面之间, 并申请 0.1 赫兹, 2U0 (约40kV) 交流电压. 在测试期间, 发现相位C的tanδ值随着电压的增加而迅速增加, 并检测到连续的大振幅部分放电信号. 通过分析信号传播特性 (例如时间差定位), 故障点估计位于 1.2 远离变电站.
精确定位 (二次冲动法)
为了更准确地预定位以进行随后的精确点, o&M团队使用了带有二次脉冲功能的电缆故障测试仪. 连接高压脉冲发生器 (设置为15kV) 到C期和地面, 并将有线测试仪设置为二次脉冲模式. 应用高电压冲动后, 在故障点发生闪存, 电缆测试仪捕获了清晰的弧形反射波形. 分析了波形, 并且故障距离计算为 1.22 公里. 两个预分离的结果从根本上是一致的.
故障点检测 (大气磁法)
根据 1.22 公里, o&M人员带有大声磁同步接收器，并听取了周围地区地面的声音 1.2 沿辐射计指示的方向的km (路线示踪剂). 电缆路线示踪剂事先确认了地面上的精确电缆方向. 操作员在使用15kV高压冲动时小心地倾听了地面, 终于听到了最大的发出声音 1225 测试端的仪表. 结合磁场信号的同步判断, 确定断层点的确切位置.
发掘和验证
在通过奥听方法确定的位置进行了一个小的开挖区域, 发现电缆的关节在外部绝缘层上带有变黑. 关节的解剖表明内部填充 (例如。, 有机硅油脂) 失败了, 水分侵入导致绝缘的水分恶化, 形成电树, 最终在高压上崩溃并排出. 故障点与诊断结果完全相同.
解决方案: 更换有故障的关节，然后检查同一批次的其他关节, 进行预防性替代或隐藏危险处理.
案件 2: 通信电缆纤维故障的快速维修数据中心
背景: 一个大的数据中心扩大了其容量，并放置了一批新的多模 光纤电缆. 在调试过程中, 发现连接这两座建筑物的光纤链接无法正常通信, 光信号损失很大.
故障现象: 通过光学电表测试, 发现光链损失远高于预期, 接近无限, 并怀疑光纤被损坏.
诊断步骤和程序:
初步判断
使用光源和光学电表进行端到端测试, 并确认该链接不是打开电路，损失极高. 疑似损坏或严重弯曲的纤维.
故障位置 (Otdr)
将OTDR连接到设备室中的一端，然后选择适当的光波长 (例如。, 850NM或1300nm, 对应于多模纤维). OTDR发出轻脉冲后, 波形图清楚地显示了一个大型菲涅耳反射峰, 其次没有散射或反射信号. 这表明那时纤维完全破裂了. OTDR自动计算出断裂点位于 356 测试端的仪表.
现场搜索和验证
根据 356 仪表, o&M人员与管道人孔和桥接布线图相结合以进行搜索. 大约在管道人孔中 350 设备室光纤插座的仪表, 发现光纤可能在管道螺纹过程中被压碎或弯曲, 导致光纤破裂. 视觉检查也证实了休息时间.
解决方案
管道孔中的光纤剪接维修. 使用纤维砍刀切断破碎的末端, 清洁纤维, 并使用融合拼接器精确对齐并焊接末端. 剪接完成后, 该链接通过OTDR进行了重新测试，以确认剪接损失是合格的 (通常 < 0.1 DB) 链接结束时的信号正常. 链接还原通信.
经验教训
纤维断开点位置是OTDR的最经典应用之一, 快速准确. 用于通信电缆, 除了休息点, OTDR可以有效地诊断出高损耗拼接等故障, 连接器问题, 和宏bobends.
案件 3: 在工业园区中型电缆中高电压断层的全面诊断
背景: 10kV环主机 (RMU) 外向电缆 (XLPE绝缘) 在工业园经常经历瞬时单相地面故障, 导致RMU绊倒, 但是大多数隐藏都是成功的. 断层现象是间歇性的.
故障现象: 系统的保护设备即时运行, 记录显示它是单相的地面故障, 但是错误不会继续, 重叠是成功的. Megohmmeter测试绝缘电阻在正常范围内, 但是当执行VLF承受电压测试时发生故障.
诊断步骤和程序:
初步判断
瞬间, 间歇性故障和正常的megohmmeter测试, 高度怀疑是高阻抗断层或闪存故障, 可能与电压水平和环境变化有关. Megohmmeters无法检测到此类故障.
绝缘评估 (VLF + 所以达美 + PD)
A 0.1 赫兹, 1.5 使用VLF承受电压测试设备在电缆上进行U0电压升压测试 (低于标准承受电压值以避免燃烧断层点). 在增强电压的过程中, 发现随着电压的增加，电介质损耗tanδ值显着增加和非线性增加, 当达到一定电压时，出现连续的部分放电信号. 分析PD信号特性，以确定断层是否可能存在于电缆主体中还是在关节中. 位置函数表明故障大约在电缆区域的一定距离处.
精确定位 (二次冲动法 + 大气磁法)
为了预先放置并精确定位, 有必要 “激发” 在高压排放或故障时使其稳定的断层点. 将电缆连接到电缆故障测试货车 (包含高压脉冲发生器和二次冲动主机). 第一的, 尝试使用二次脉冲方法预先放置, 将电压设置为接近峰值工作电压 (例如。, 15电压). 经过几次冲动 (重击), 距离估计 (例如。, 750 仪表) 获得. 然后, 在围绕电缆路径上进行了大声磁的精确点 750 仪表. 施加脉冲高压, 地面声音被仔细地聆听, 观察到磁场信号, 最后, 听到的声音最大的声音是在 755 测试端的仪表.
发掘和验证
此时发掘表明，电缆位于地下沟渠中，在此位置有预制的关节. 检查关节的外观，发现密封胶带略有损坏, 并怀疑水分侵入. 解剖关节后, 在绝缘应力锥和电缆物体绝缘层之间的界面上发现了小的电气排放轨迹, 证明这里的缺陷是间歇性高阻力闪存故障的原因.
解决方案
更换故障连接器 (联合的). 由于连接器是预制的，而且使用寿命很长, 同一电缆部分的其他关节进行了测试以进行预防测试 (例如。, 超声波或TEV部分放电测试) 评估他们的状况.
经验教训
间歇性高阻力断层, 基本的megohmmeter测试通常无效，需要与高压测试结合 (VLF) 和高级诊断技术 (二次冲动法, 大气磁法) 有效诊断和定位. 耐心和细致的现场调查至关重要.
建立有效的电缆故障预防和维护系统
“预防胜于治愈”. 有效的预防性维护可以显着降低电缆故障率, 延长电缆寿命, 减少停电, 和下o&M费用.
定期预防性测试和检查计划
建立并严格实施有线检查计划是预防故障的基础:
年度/学期项目:
绝缘抗性测试: 定期测量以观察其不断变化的趋势. 绝缘电阻值的连续下降是绝缘老化的重要信号.
部分排放 (PD) 监视: 特别是对于关键线和老化电缆. 可以离线检测到早期绝缘缺陷 (例如。, 结合VLF承受电压) 或通过在线监视.
所以三角洲测试: 通常与VLF承受电压一起执行, 它评估电缆的整体水分或一般老化程度.
DC承受电压电流测试: 虽然建议使用VLF XLPE电缆, 仍有用于油纸电缆的直流测试, 等等, 专注于随着时间的推移泄漏电流的变化.
季度/检查项目:
连接器/终端温度检查: 使用热摄像头或红外温度计定期检查电缆接头和端子头的表面温度. 异常高温可能表明连接差, 过度接触性, 或内部缺陷.
操作环境检查: 检查电缆沟是否, 隧道, 人孔盖, 支持, 火灾阻塞, 等等, 状况良好, 以及是否存在诸如寄居水之类的问题, 其他物品, 腐蚀性气体, 和动物侵扰.
外观检查: 检查并检查电缆主体是否, 鞘, 装甲层, 和抗腐蚀层有损坏, 形变, 凸起, 和其他异常现象.
引入智能在线监控技术
随着技术的发展, 智能的在线监视系统可以提供有关电缆操作状态的更连续和全面的信息, 实现从定期维护到条件监控和预测维护的转变.
分布式温度传感 (DTS): 使用电缆旁边放置的光纤实时监测整个电缆线的温度分布. 这是通过能够检测到电缆超载来防止热老化和过载故障的有效手段, 散热不良, 或及时的外部热源的影响.
在线部分排放 (PD) 监视系统: HFCT, TEV, 或超声传感器安装在电缆端子和关键接头，以监视PD信号 24/7. 通过数据收集, 分析, 和趋势评估, 早期的绝缘缺陷可以及时发现.
有条件的在线监控平台: 集成DTS, 在线PD, 当前的, 电压, 温度, 湿度, 和其他传感器数据, 通过大数据分析和人工智能算法, 全面评估和预测诊断电缆的健康状况, 并提前发现隐藏的危险.
优化设计, 建造, 和操作管理
设计阶段: 合理选择电缆类型和横截面, 考虑铺设环境, 负载特征, 和短路容量; 优化路由以避免腐蚀区域和容易受到外部损害的区域; 标准化电缆隧道和通道的设计，以确保通风良好和散热.
建筑阶段: 严格实施安装过程规定, 控制电缆拉伸和弯曲半径; 确保电缆头和关节的质量, 使用合格的材料, 并确保良好的密封; 回填材料和深度的规格 (用于直接燃烧的电缆); 做得很好，可以很好地密封管子和隧道入口，以防止动物和水分进入; 严格的切换测试 (例如。, VLF承受电压 + tanδ测试 + PD测试) 在新铺设的电缆上执行.
操作管理: 避免电缆的长期超负荷操作; 加强施工的受托人管理以防止外力损害; 及时清洁电缆通道中的水和碎屑; 监视和分析操作数据.
提高人员技能和应急响应能力
专业培训: 定期训练电缆O&M人员进行故障诊断技术和安全操作程序，以确保他们精通高级测试设备和故障分析功能.
紧急计划: 制定电缆故障的详细紧急计划, 澄清负责人, 处置过程, 和每个链接的材料准备, 并缩短故障响应时间.
工具: 配备了全面可靠的故障诊断设备和安全保护设备.
结论: 迈向有线操作和维护的明智而预测的未来
电缆故障是影响电源可靠性的重大挑战, 沟通, 和工业系统. 掌握系统的故障识别和诊断技术是减少损失并确保安全操作的关键. 本指南分类常见的电缆故障类型和原因, 详细介绍常见和高级检测技术和设备, 并为不同方案提供实用的故障排除策略, 补充典型案例以帮助您理解.
期待, 随着物联网等技术的深入集成, 大数据, 和人工智能, 电缆操作和维护正在加速智力和预测的发展. 基于在线监控数据的智能诊断系统可以实现电缆状态的持续评估和预警, 从被动紧急维修转变为主动维护, 最大化电缆资产的价值, 并建立一个更可靠和弹性的功率传输和信息网络.
我们建议相关行业继续投资于高级检测技术和智能监测系统, 加强人事培训, 并不断优化操作和维护策略，以应对日益复杂的操作环境和增长的可靠性要求
