电缆-H07VR-ROUGE
在现代社会中, 电缆充当权力的核心运营商, 电信, 和工业领域, 其可靠性直接影响系统安全和稳定的操作. 然而, 由于环境因素，电缆故障是不可避免的, 机械应力, 绝缘老化, 和其他影响. 这些故障引起的中断或沟通中断每年导致巨大的经济损失. 所以, 掌握系统和高效的电缆故障识别和诊断技术至关重要.
电缆系统专家团队根据国际电力技术委员会的标准来编译本指南 (国际电工委员会) 电气与电子工程师研究所 (IEEE), 结合丰富的现场经验. 它旨在提供一个完整的技术框架, 从故障预评估到精确维修, 协助技术人员快速找到故障类型和位置, 有效缩短维修时间, 最小化损失, 并全面增强电缆系统的可靠性.
有效地诊断电缆故障, 首先了解故障类型及其根本原因是至关重要的. 不同的故障类型表现出不同的电气特性，需要不同的检测策略.
电缆故障通常根据故障点的电阻特性和连接状态进行分类:
特征: 异常连接发生在阶段之间, 或阶段和地面之间 (或中立). 断层电阻通常非常低, 接近零 (被称为低电阻短路).
电特性: 绝缘电阻接近零, 循环阻力异常低.
表现: 可能导致绊倒, 保险丝吹, 或设备损坏.
特征: 电缆导体被中断, 防止电流流动. 这可能是一个完整或部分休息, 二, 或三个阶段.
电特性: 导体电阻异常高, 甚至无限; 绝缘耐药性可能正常或损坏.
表现: 设备无法接收电源, 或通信信号中断.
特征: 电缆导体 (或故障后的绝缘层) 连接到地球. 这是电缆故障的最常见类型之一. 基于在地面断层点处的接触电阻, 它可以归类为低电阻接地断层或高电阻地面故障.
电特性: 绝缘电阻显着下降, 可能来自数百个MΩ甚至无穷大，或几个MΩ, 甚至低于1kΩ (低电阻) 或高于1kΩ (高电阻), 有时达到数百人 (高电阻).
表现: 地面故障保护设备运行, 系统接地电流异常增加, 并可能导致电压移.
特征: 断层电阻很高, 可能从几克到几个mΩ不等. 这通常是由于绝缘降解引起的, 碳化, 或部分故障, 但尚未形成完整的低电阻路径. 高电阻断层通常是许多低电阻和故障的早期阶段.
电特性: 绝缘电阻下降, 但仍然有一定的价值. 在下面 高压, 故障点可能会经历闪存或排放, 导致不稳定的电阻值.
表现: 可能导致当地加热, 介电损失增加, 部分排放, ETC. 早期, 可能没有明显的外部迹象, 但是在承受测试中很容易揭示.
特征: 在高压下, 放电发生在表面或绝缘体内, 形成瞬态或间歇性传导. 卸下电压后，绝缘性能可能会暂时恢复.
电特性: 断层点电阻随着电压的增加而急剧下降，当电压降低或卸下时会增加.
表现: 该系统可能会遇到瞬时地面故障或短路, 引起保护行动, 但是躺着可能会成功. 诊断具有挑战性.
特征: 故障症状出现并间歇消失, 可能与温度等因素有关, 湿度, 电压水平, 或机械振动. 例如, 微小的裂缝可能随温度升高而扩大, 导致联系, 当温度下降时分开.
电特性: 断层点的阻力和连接状态不稳定，并且在外部条件下变化.
表现: 系统保护设备间歇性运行, 使故障捕获困难，并为诊断带来重大挑战.
电缆故障不是随机的; 他们的原因是复杂而多样的, 通常是由于多种因素的长期或短暂作用而产生的:
外部原因: 挖掘机意外损坏, 管道齿轮设备, 等等, 在施工期间; 道路建设或第三方活动的损害; 基础定居或土壤运动的拉伸或压力应力; 动物 (例如。, 老鼠, 白蚁) 在鞘上gnaw.
内部原因: 安装过程中过度弯曲或拉伸张力; 安装质量不佳或对电缆配件的影响 (例如。, 关节, 终止).
土壤中的腐蚀性物质, 例如酸, 碱, 和盐,侵蚀电缆鞘和装甲层; 工业废物液体, 石油污渍, 等等, 穿透电缆结构; 电解腐蚀 (特别是在流浪当前区域).
长期过载操作或在铺设期间高的环境温度导致加速衰老, 硬化, 互惠, 甚至是电缆绝缘和护套材料的碳化, 导致绝缘性能的丧失. 散热不良 (例如。, 密集的电缆, 通风不足) 加剧热衰老.
损坏电缆鞘, 关节密封不良, 或进入终止的水分使水进入电缆内部. 在电场的作用下, 水分形成水树, 绝缘材料中的显微镜变质通道, 这大大降低了介电强度并最终导致崩溃 (电树).
过电压: 由雷击引起的过电压冲动, 切换操作, 谐振, 等等, 可能会超过电缆绝缘的承受能力, 导致绝缘崩溃.
电场浓度: 设计或安装缺陷 电缆配件 (关节, 终止) 导致电场分配不平, 在当地产生过高的电场强度, 加速绝缘降解, 和部分排放.
部分排放 (PD): 当微小的空隙时, 杂质, 水分, 或其他缺陷中存在, 在表面, 或在绝缘材料的接口处, 在工作电压下可能发生部分放电, 释放能量, 逐渐侵蚀绝缘材料, 形成排放通道, 并最终导致绝缘崩溃.
杂质, 空隙, 或电缆主体制造过程中绝缘材料中的异物; 挤出过程不当，导致隔热厚度不均匀或微裂纹; 金属屏蔽或半导体层的粗糙表面或突起.
有线配件材料的质量问题 (关节, 终止) 或不合理的结构设计.
电缆铺设不当 (弯曲半径太小, 过度拉力张力, 靠近热或腐蚀源); 非标准电缆终止制造工艺 (不准确的剥离尺寸, 半导体层处理不当, 密封不良, 不正确的应力锥安装); 使用不合格的回填材料.
了解这些故障类型和原因是有效的故障诊断和预防策略的制定的基础.
电缆故障诊断是一个逐步的过程, 通常包括故障评估, 预位, 精确故障位置, 并查明地面上的故障位置. 每个阶段都需要不同的工具和技术.
确认潜在的电缆故障后, 最初的一步是执行基本的电参数测量，以对断层性质进行初步评估.
目的: 测量电缆导体之间以及导体与盾牌之间的绝缘电阻 (或接地). 这是评估电缆绝缘条件的最常见和基本方法.
手术: 应用直流测试电压 (通常为500V, 1000v, 2500v, 5000v, 根据电缆电压等级选择), 并在指定时间记录绝缘电阻值 (例如。, 1 分钟或 10 分钟).
评估: 绝缘电阻明显低于正常值或规格要求 (例如。, 推荐的标准: 低压电缆≥ 100 MΩ/km, 10KV电缆≥ 1000 MΩ/km) 表示潜在的绝缘降解或接地故障. 如果电阻值接近零, 它表示低电阻地面断层或短路.
目的: 测量导体直流电阻, 检查连续性 (开路), 并衡量相相或阶段对地面电阻 (适用于低断断点电阻的低压或情况).
手术: 使用电阻范围来测量导体末端的电阻，以确定是否是开路; 测量相相或相距的阻力，以确定其是短路还是低电阻地面故障.
评估: 无限导体电阻表明开路; 相位间或接近零的相位电阻表示短路或低电阻地面故障.
目的: 用于确定电缆在不可见的铺设场景（例如地下直接埋葬）中的精确途径. 在断层精确阶段中尤为重要.
原则: 特定频率的信号应用于电缆, 接收器检测到诱导的电磁场以跟踪电缆路径.
型号: 常见模型包括RD8000, 受控, ETC.
基本测试只能确定故障类型, 不是确切的位置. 精确的故障位置技术旨在测量测试末端与故障点之间的距离.
原则: 将快速升高的电压脉冲注入电缆中并沿其传播. 当脉搏遇到阻抗不匹配时 (例如故障点, 联合的, 终止, 或开放端), 部分或全部脉冲反映回去. 通过测量传输脉冲和反射脉冲之间的时间间隔, 并知道电缆中信号的传播速度 (传播的速度, VP), 可以计算故障距离: 距离= (时差 / 2) * VP.
适用的方案: 非常适合定位开路和低电阻短路. 反射信号清晰易于解释.
局限性: 对于高电阻断层 (特别高的阻力), 脉冲能可以在断层点减弱或吸收, 导致弱或扭曲的反射信号, 降低位置的准确性，甚至使位置不可能.
准确性: 通常很高, 可以达到±0.5％甚至更高 (取决于设备性能, 已知VP的准确性, 和运营商的经验). 需要通过测试已知的健康电缆部分来校准VP.
原则: 利用古典惠斯通桥的原理. 有故障电缆的健康电缆段或健康阶段用于构建桥梁电路. 当桥平衡时, 故障点距离是根据电缆导体的电阻比计算的. 常用的Murray环桥适合单相接地故障或相位短路.
优势: 特别适合高电阻地面故障 (甚至几个MΩ), 这是TDR的弱点. 该原理基于直流电阻测量, 不受反射信号衰减影响.
操作点: 需要至少一个健康的指挥作为回路; 需要准确的总测量 电缆长度 和导体电阻; 需要使用高压发生器 (例如DC承受测试设备) to “condition” or “burn” the insulation near the high resistance fault point to lower the fault point resistance, 促进桥梁测量或随后的声学磁性位置. 燃烧电压通常很高, 例如8kV, 15电压, 甚至更高, 并且操作必须非常谨慎，并且遵守安全法规.
原则: 这些方法是用于定位高电阻故障的TDR的改进. 他们在有故障的电缆上施加高压脉冲, 在高阻力断层点引起崩溃或闪存, 产生电流脉冲. 传感器然后捕获沿电缆传播的电流脉冲波形, 和类似于TDR的分析通过分析反射波来定位故障.
冰: 直接分析在断层点产生的反射电流脉冲.
是的/我 (也称为弧反射法): Utilizes the arc formed during fault point breakdown to create a low-impedance “short circuit” for the TDR pulse at the fault point, 产生清晰反射的波形. 这克服了高电阻故障中TDR反射薄弱的问题，目前是与之打交道的非常有效的方法.
适用的方案: 高阻力地面故障和闪存故障的精确预位.
设备: 通常集成到专业的电缆故障定位器中, 需要与电涌高压发电机的协调 (电缆故障测试货车中的高压设备).
预位技术提供故障距离, 但是实际的断层可能在很小的区域内. 故障点精确点使用基于预位结果的外部方法来准确确定地面上的故障位置.
原则: 高压激增 (使用电涌高压发电机) 应用于故障电缆. 当断层点分解并排出时, 它会产生声音 (压力波) 和电磁信号. 操作员使用声学同步接收器通过耳机收听声音，并通过感应线圈接收电磁信号. 由于声音和电磁波之间的传播速度显着差异, 设备可以确定声音和电磁信号是否来自同一位置以及声音是否滞后电磁信号 (电磁波速度接近光速, 声波速度慢得多), 因此指示断层点的方向和位置. 声信号直接在断层点上方最强.
适用的方案: 各种类型的分解排放故障 (地面, 短路, Flashover), 对于地下直接燃料电缆特别有效.
操作点: 环境背景噪声会影响聆听; 需要调整电涌能量以在故障点导致不连续排放而不会损坏电缆的健康部位; 操作员需要经验将故障排放的声音与其他噪音区分开.
原则: 将直流或低频交流电压应用于接地电缆, 导致电流在断层点泄漏到地球. 这会在故障点周围创建一个电压梯度场. 将两个探针插入地面并连接到高敏电压表, 并沿着电缆路径移动. 直接在断层点上方, 电压差会逆转极性.
适用的方案: 低或中等电阻地面故障, 对于不产生清晰发出声音的断层点特别有用.
操作点: 受土壤水分和均匀性的影响很大; 需要足够的测试电压和电流; 探针插入深度和间距会影响准确性.
原则: 音频频率或特定频率电流信号应用于故障电缆. 如果故障是短路或低电阻地面故障, 电流在断层点形成循环; 如果是开路, 电流停在休息点. 电流夹具或磁场传感器用于检测沿电缆路径的电流或磁场强度. 短路或低电阻接地断层点后, 电流将大大减少或消失 (最小电流), 否则磁场会改变. 在开路点之前, 电流正常, 在点之后, 电流为零.
适用的方案: 低电阻短路, 地面故障, 或开路故障. 也经常与路由示踪剂一起使用以确认路径.
这些技术主要用于评估电缆绝缘的整体健康状况并检测潜在缺陷. 它们属于预防性维护或诊断高阻力/早期断层的类别.
原则: 绝缘材料中的缺陷 (例如空隙, 杂质) 在电场的影响下导致部分放电, 产生电脉冲, 电磁波, 声波, 光, 和化学副产品. PD检测器捕获这些信号以评估绝缘降解程度和缺陷的类型.
技术参数: 敏感性通常在picocoulombs中测量 (个人电脑), 能够检测出非常弱的排放信号 (例如。, 1 个人电脑).
电气方法: 检测出排出产生的电流脉冲 (例如。, 通过高频电流变压器HFCT传感器的地面导线, 或通过测量电容耦合信号). 适用于在线或离线测试.
声学方法: 检测出排放产生的超声波 (例如。, 通过接触或空气耦合传感器). 适用于测试电缆配件.
超高频 (UHF) 方法: 检测UHF电磁波 (300 MHz – 3 GHz) 由放电产生. 提供强大的干扰免疫力, 通常用于GIS, 变形金刚, 等等, 并且也可以用于电缆终止.
瞬态地球电压 (TEV) 方法: 检测到瞬态电压以接地耦合到开关设备的金属外壳, 等等, 来自内部PD.
目的: 检测电缆及其配件中的早期绝缘缺陷 (例如。, 关节中的空隙, 水分进入终止, 电缆主体中的水树/电树). 这是预测维护的关键技术.
原则: 测量在交流电压下电缆绝缘材料的介电损耗角的切线. 介电损耗代表了绝缘材料将电能转化为热量的能力. 健康绝缘材料的损失低, 低tanδ值, 而且值随着电压的增加而变化不大. 水分入口, 老化, 或在绝缘材料中存在水树和其他缺陷将导致tanδ值随着电压升高而迅速增加.
目的: 评估电缆绝缘材料中水分进口的总体水平或广泛老化. 通常与AC或VLF承受测试一起执行.
目的: 验证电缆承受一定水平的过电压而无需绝缘故障的能力. 它有效地暴露了仅在高压下表现出的缺陷.
方法:
DC承受: 传统方法, 但是直流电压可以在XLPE和其他挤出的绝缘量中积累空间电荷, 潜在破坏健康电缆. 它逐渐被VLF取代.
AC承受: 更紧密地模拟实际的电缆操作条件, 但是测试设备很大，需要高能量.
频率非常低 (VLF) AC承受 (0.1 赫兹): 今天广泛用于承受XLPE和其他挤出绝缘电缆的测试. 设备是便携式的, 需要低能量, 并且不会导致空间充电积累. 通常与tanδ和PD测量结合.
在下一篇文章中, 在不同情况下，我们将解释电缆故障排除. 关注ZMS电缆FR以了解有关电缆的更多信息.
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