【doc】高压单芯电缆外护套故障查测及修复方法

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1、高压单芯电缆外护套故障查测及修复方法第29卷第2期202年4月供用电67高压单芯电缆外护套故障查测及修复方法夏永辉(远东电缆有限公司,江苏宜兴214257)摘要:高压单芯电缆在敷设施工后会出现的外护层耐压试验通不过的情况.分析了外护套故障产生的原因和危害,介绍了主要的故障定位方法,并给出了故障查测经验,技巧和实例,并用实际案例进行了验证,简述了对高压电缆外护套故障进行修复的方法.关键词:高压单芯电缆.夕护套故障;电桥法中图分类号:TM247文献标识码:B文章编号:10066357(2012)0200674CheckingandRepairingMethodsofOuterSheathofHig

2、hVoltageSingle-CoreCableXiaYonghui(FarEastCableCo.,Ltd.,Yixing214257,JiangsuChina)Abstract:Becauseoftheoutersheathofhighvoltagesinglecorecablefailedtopassthevoltageresistancetestafterinstallation,thepaperanalyzesthecausesofthisaccidentandsuggestssomemethodstolocatethefailure.Meanwhileprovidingsomere

3、latedexperienceandskillsoffaultcheckwiththepracticalcaseasevidence,themethodsforfaultrepairingoftheoutersheathofhighvoltagesinglecorecableisbriefed.Keywords:highvoltagesinglecorecable;outersheathfault;highvoltagebridgelocationmethod为应对越来越多的用电需求,许多工矿企业扩建或新建了110kV和220kV变电站.由于建设时间紧迫以及施工单位人员素质参差不齐,经验不足,

4、工装用具达不到标准敷设要求,各线路敷设难度也不一致.这造成许多高压单芯电缆敷设后外护层通不过耐压试验(直流10kV/1rain).远东电缆有限公司根据多次查测高压单芯电缆外护套故障的情况,研究了查找电缆外护套故障的原理,方法,总结了一些经验,以及对电缆外护套故障进行修复的方法.l单芯电缆外护套故障的原因按照GB/T110172OO2额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件规定,110kV电缆外护套在工厂内需通过直流25kV,5min的耐压试验;敷设后的交接试验为直流10kV,1min的耐压试验.如在较低的试验电压下出现耐压试验通不过的情况,多是因电缆在敷设中(包括填土及盖板过程)外力损

5、伤所致.具体表现如下.1)在电缆敷设过程中造成电缆外护套损伤.敷设过程中电缆外护套被沿线障碍物擦伤或划伤.例如,电缆敷设器具的尖角,电缆沟内的支架,电缆隧道内的预铸模板上的铁钉等尖锐物,电缆保护管(水泥管)入口处的障碍物,尖角等.2)电缆敷设后在后期土建时期造成电缆外护套损伤.电缆在敷设后覆土时未安照规定要求填埋细沙或细土保护层;如直接掩埋了有锐角的砖块或石块,在以后平整地面时因重型机械压迫尖石而造成电缆外护套损伤.同时,在埋设水泥盖板时及设置电缆余量时施工不当,也容易造成电缆外护套的损伤.3)电缆附件制作过程中对电缆外层的半导电层及接地线处理不当,形成导电途径,造成外护套通不过耐压试验.4)

6、电缆敷设后被偷盗造成的损伤.5)随机的外力损伤造成的损伤.2高压电缆外护套故障的危害高压单芯电缆外护套一旦破损,一方面,会使电缆外护套形成接地回路,产生环流,从而使电缆外护套发热,降低电缆输送容量;另一方面,持续的放电使铝套受到电化腐蚀,破损处空气及水分进入绝缘,使主绝缘产生水树老化的概率增加,易产生局部放电和引发电树枝,对电缆的长期运行68夏永辉:高压单芯电缆外护套故障查测及修复方法安全造成威胁,严重影响电缆寿命.因此,高压电缆的交接及预防性试验规程中明确规定了单芯高压电缆外护套的电气试验要求.3高压电缆外护套故障定位方法由于高压电缆结构的特点,其外护套故障不能采用回波反射法原理进行预定位,

7、因此高压电缆外护套绝缘破损后,可用高压电桥法(下称电桥法)来进行预定位.对于电气试验中电缆外护套耐压通不过的情况,首先要确定是低电阻还是高电阻接地故障,一般接地电阻在100kfl以下为低电阻接地故障,100kfl以上为高电阻接地故障.针对高电阻接地故障,通常的解决办法是烧穿故障,使其呈低电阻状态.一般使用上海慧东公司生产的GzD型高压电桥及HDM耐压,脉冲及恒流烧穿源一体机来查测该类问题.GZD型高压电桥利用故障点两侧的电缆线芯电阻与比例电阻构成Murray电桥,采用四端法电阻测量原理,其内含高频高压恒流源及高灵敏度检流计,电源与电桥合为一体,解决了电源对电桥平衡干扰的难题.测量电缆为专用的高

8、压电缆,定位精度高,电桥置于高压侧,而操作钮安全接地,彻底解决了电桥法用于高电阻定位的局限性,使电桥法应用无盲区,并且具有精确,方便的特点.电桥法的依据是线芯(或屏蔽层)电阻均匀,与长度成比例.将被测电缆故障相的铝套与非故障相铝套短接,电桥两臂分别接故障相与非故障相,调节电桥上的一个可调电阻器,使电桥平衡,利用比例关系和已知的电缆长度就能得出故障距离.电桥法定位的接线图如图1所示.图1电桥法定位的接线图在图1中,故障B相电缆全长为L,距测量点L处有护层故障点k,对地电阻为R,G表示电桥检流计.A相为与此故障相同一回路的完好相电缆,长度相等,在此充当辅助电缆;也可利用其他完好的电缆的铝套做为辅助

9、线.高压电缆外护套材料一般为铝套或铅套,与电缆线芯相比,电阻稍大,分布均匀.因此,Xk及kM间的电阻之比,等于其长度之比.通常,故障点绝缘电阻的大小由外护套损伤程度的大小及故障点与湿土壤或水接触程度等因素决定,大小从几十欧至几兆欧,随电压上升泄漏电流上升明显,但不稳定.电桥的灵敏度正比于流经电桥的电流,电流相对稳定,电桥才能平衡.在故障电缆两端采用上述电桥定位法,可预定位出故障点的位置.根据现场的敷设情况,采取相应措施把故障点暴露出来.如果电缆能直接看到,可以用恒流源加直流2O3OMA电流,在预定故障区域仔细检查是否有焦臭味,有发光,冒烟现象,进而查找故障点.对于在管道内的电缆外护套故障,在上

10、述查测方法无效的情况下,可采用脉冲法加脉冲的方式,仔细检查相关定位区域发出的响声,一般也可在较短时间内查找到故障点.4高压电缆外护套故障查测经验和技巧电桥法的优点是操作简单,使用方便.但在实际应用中需根据情况做适当的处理才能准确定位.1)稳定定位电流和排除干扰的方法.高压电缆一般都是大截面电缆,如要对某外护套故障进行精确定位,需要较大稳定的电流,检流计才能显示平衡.在故障电缆附近,如有其他线路在运行时会流过工频大电流,而故障电缆铝套与辅助电缆铝套的面积较大,磁场感应干扰也会比较大.因此在定位高压电缆外护套故障时,可能会出现干扰太大,无法平衡的现象.改善方法是,将故障相电缆及辅助相电缆的线芯两端

11、接地,或在两端将线芯彼此短接,形成反向磁场.这一做法的效果明显.利用电桥法对电缆外护套故障进行定位,在开始升压时,高电阻接地故障击穿点往往有爬电现象,使测试电流产生波动,需保持最大烧穿电流几分钟,电流才能趋于稳定.某些闪络型故障,需要更长时间,故障点经多次放电,形成电弧后,电流达到稳定状态.同时,可使用脉冲源和定位电桥同时加压,提高烧穿功率,缩短电流达到稳定状态的时间.2)电桥灵敏度的选择.高压电缆外护套故障电阻一般都较大,发生永久接地故障的情况较少.因此在调节电桥检流计灵敏度,选用灵敏度挡位时应逐步提高,如灵敏度过高容易造成检流夏永辉:高压单芯电缆外护套故障查测及修复方法69计不平稳,不易定

12、位.一般选用灵敏度为二,三挡即可,同时在调节比例时,只要使用5旋钮进行指针的微小调节即可.3)辅助线的处理.由于电缆的金属屏蔽层单位长度电阻较小,与接触电阻相近,因此接触电阻的大小对故障距离的测量精度有很大影响,测量时应采取措施减小接触电阻,从而提高测量精度.对于辅助线要选用较大截面的铜芯电缆,单位长度的辅助线直流电阻值一般要小于两倍故障电缆的单位长度的直流电阻值.未做附件的高压电缆的铝套上一般有防腐的沥青层,因此要精心处理图1所示接线中的各个接触点.处理的方法为先用汽油清除沥清,再用钢锯锯磨或锉刀在铝套上打磨2周,再将辅助线紧密绑扎在打磨处,确保接触电阻得到有效控制.对已安装好附件的高压电缆

13、,则用已做好的接线夹夹紧辅助线,同样要确保良好的接触电阻.4)对于同一回路电缆三相都有故障时的情况,采用高压电桥法测量的效果不够理想,这主要是因为没有辅助电缆.可以把电缆全部裸露出后采用恒流源烧穿法和脉冲法定位法来查找.5案例简述5.1电缆敷设后期施工损坏电缆直埋110kV电缆,电缆敷设后在覆土期间,操作人员用铁镐撬搬电缆,致使电缆外护套受损.通过电桥法预定位,恒流源加电流烧穿精确定位的方法,找到多处故障点.5.2电缆敷设过程中造成外护套损伤1)隧道内敷设110kV电缆被铁钉扎入,故障绝缘电阻表现为永久接地.可先用电桥法预定位后再用脉冲法,多次比较放电响声,最终确定故障点.2)电缆在沟支架敷设

14、,有多处故障点.因电缆在支架上,肉眼可见,可直接采用恒流源烧穿法就可找到故障点.3)电缆在水泥管敷设,在过管口时刮伤电缆.采用电桥法预定位,恒流源加电流烧穿精确定位的方法,以及脉冲法等组合方法查找故障点.6高压电缆外护套故障的修复处理高压电缆外护套故障点查找定位后,在确定已经充分放电并可靠接地后,方可进行故障点修复处理工作.1)将故障点处电缆挖掘出来,清理外表杂物并将电缆故障点处架高.2)检查故障点处金属护套是否有损伤,若已损伤到主绝缘,需要解剖评估受损程度,一般要做中间接头.若无损伤进行下一步修复.3)根据受损程度,用丙酮(或酒精)将故障点(一般不得小于3cm2范围)周围石墨导电涂层(或挤包

15、半导电层)擦洗干静,或用薄的玻璃条刮除半导电层,确保修补点周围没有残留的半导电层.4)截取一块外护套料(需去除外部的半导电层和内层的沥青)填补在破损处,用热风枪对其加热使其完全热熔于破损的外护套中,恢复电缆外护层的绝缘性能.截取的护套材料应与原材料一样,并保证其清洁,干净,大小视护层破损情况而定.热风枪的温度要适宜,初次操作应做练习.5)用绝缘自粘带(J一20以上等级)缠绕3层并搭接到外护套10CII1以上,以增强和保证绝缘的可靠性.6)用质量较好的防水带半搭接缠绕3层在绝缘带层上,并覆盖到电缆外护套20cm以上,以保持足够的防水绝缘要求.7)用聚氯乙烯(PVC)胶带半搭接缠绕3层在防水带层上

16、,以保证防水带不受外界腐蚀.8)如故障点处长期浸泡在水中,应再增加一项防水措施,即在上述处理段上环浇一层环氧树脂层.修复处理工作完成后,对电缆外护层进行直流10kV,1min耐压试验,如果试验通过则表示外护套修补点已达到电气试验要求.7结语.高压单芯电缆的应用越来越多,其外护层绝缘破坏故障是一个比较常见的故障现象.因此在电缆的前期敷设,后期施工中要特别注意施工质量,做好预防措施.对于外护套故障定位,采用高压电桥法预定位结合恒流源烧穿法及脉冲定位法精确定位是较为快捷,有效的电缆外护套故障测寻方法.本文所介绍的外护套故障修复方法经多次试验和论证,能够达到高压电缆外护层电气试验标准要求,因此具有广泛

17、的推广价值.7O夏永辉:高压单芯电缆外护套故障查测及修复方法(上接第66页)4JiantaoSun,XishanWen,LeiLan,eta1.Experimenta1StudyandDataProcessingofOnLineMonitoringSystemforHighVoltageCablesc.PowerandEnergyEngineeringConference,APPEEC2009.AsiaPacific,2731March2009,1-4.5YahLi,PengFadong,ChenXiao一1in,eta1.StudyonSheathCirculatingCurrentofCr

18、osslinkedPowerCablesJ.HighVoltageEngineeringandApplication,ICHVE2008.9-12NOV.2008,645648.6PengFadong,YanLi,LiXu,eta1.TheDesignofDistributedOn-lineMonitoringSystemforMetalSheathsCirculatingCurrentofCrosslinkedPowerCablesJ.HighVoltageEngineeringandApplication.ICHVE2008.9-12NOV.2008,562565.7Barrett,JS,

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22、子玉(1961一),副教授,目前主要从事电力电缆绝缘检测方面的研究工作第22届国际供电会议(CIRED2013)征稿通知国际供电会议(cIRED)是国际供电行业界引领性的论坛,是汇聚了世界各地思想观点和参与者的一场重要的国际性电力研讨会和展览会,该会议每两年在欧洲的不同地区举办一次.第22届国际供电会议(CIRED2013)将于2013年6月1O日13日在瑞典斯德哥尔摩召开.本届会议主题为适应可持续未来的电力配电系统.目前,征稿工作正式启动!关于CIRED2013的详细情况,欢迎访问会议网站http:/www.cired2013.org.衷心希望您或贵单位有关人员积极参与,踊跃投稿,能有机会与世界各国的专家学者交流经验,分享成果.征文推荐主题:电网部件;电能质量和电磁兼容;运行,控制和保护;分布式能源及电能有效利用;规划和系统开发;电力市场和管理体制的影响.重要日期:提要提交截止日期为2012年9月30日;提要录用通知日期为2012年11月5日;全文提交截止日期为2013年1月14日.CIRED中国国家委员会秘书处(上海)也非常愿意为您提供有关方面的咨询和服务.联系人:唐敏,潘国美;电话8L传真:021-64679039;电子邮箱:ciredcnc(由CIRED中国国家委员会秘书处(上海)供稿)