王 浩,李炳全,秦培林
(安徽國(guó)電電纜股份有限公司,安徽蕪湖 238335)
(1)線路升溫。為避免占用地面空間,電纜主要埋設(shè)于地下,因此極易出現(xiàn)線路升溫導(dǎo)致斷線故障。斷線位置最高溫度可能達(dá)到150 ℃,接頭處會(huì)有明顯燒黑或燒紅現(xiàn)象。導(dǎo)致線路升溫的主要原因多是導(dǎo)線接頭連接工藝或線路負(fù)荷不合理。
(2)過(guò)流保護(hù)靈敏度低。10 kV 電纜線路運(yùn)行過(guò)程中會(huì)設(shè)置較高的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也需承載較大負(fù)荷,且供電路度相對(duì)較長(zhǎng),因此電纜線路末端很容易出現(xiàn)低于標(biāo)準(zhǔn)值的最小兩相短路電流。引起該故障的主要原因是線路過(guò)流保護(hù)靈敏度不高,電纜負(fù)荷電流超過(guò)設(shè)計(jì)值引起發(fā)熱。
(3)電纜外護(hù)套穿孔。大部分10 kV 電纜都會(huì)設(shè)置外部保護(hù)套,減少外力對(duì)電纜的沖擊,而一旦電纜保護(hù)套受損,也會(huì)對(duì)電纜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,無(wú)法有效保護(hù)電纜。電纜保護(hù)套穿孔的主要原因是受外界因素影響,例如電纜埋設(shè)位置存在較強(qiáng)的電化學(xué)侵蝕,保護(hù)套被腐蝕穿孔,引發(fā)故障。
(4)短路故障。電纜發(fā)生短路主要是由于線路弧度垂線較大引起的,例如戶外風(fēng)力作用或線路兩根接處點(diǎn)纏繞等。此外,10 kV 電纜運(yùn)行過(guò)程中的線路升溫也會(huì)影響電纜本身的物理性能,線路表皮絕緣層損壞暴露電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成搭接就會(huì)發(fā)生短路。
(5)斷路及接地故障。斷路是指電纜線路中出現(xiàn)斷路導(dǎo)致電流連接不通造成的故障,其主要原因是線路連接不良、線路搭接處斷開(kāi)等。接地故障是由于線路與大地連接引起的,接地故障會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域?qū)χ車矬w形成放電而引起嚴(yán)重的安全事故。
(6)基礎(chǔ)故障?;A(chǔ)故障主要是由于電纜本身的設(shè)計(jì)、材料及生產(chǎn)工藝等方面出現(xiàn)問(wèn)題引發(fā)的故障,例如線路屏蔽技術(shù)不合理,長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中電纜機(jī)械強(qiáng)度逐漸下降,電纜線路材料質(zhì)量不合格,尤其是外護(hù)套、絕緣層等,電纜附件材料存在質(zhì)量問(wèn)題也會(huì)引起故障。
導(dǎo)致10 kV 電纜發(fā)生故障的主要原因包括以下兩個(gè)方面:
(1)外部因素。10 kV 配電線路的排布方式比輸電網(wǎng)更加復(fù)雜,需要經(jīng)過(guò)河道、鐵路、房屋、公路等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地區(qū),例如城市中布置10 kV 配電線路網(wǎng)絡(luò)途徑公路,出現(xiàn)交通事故時(shí)可能會(huì)觸碰到路旁電線桿,將直接影響10 kV 線路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并且在城市化建設(shè)過(guò)程中,城鎮(zhèn)空地在建設(shè)房屋、住宅等工程項(xiàng)目時(shí)前期規(guī)劃不合理,10 kV 電纜線路的鋪設(shè)可能因此受到影響,且存在施工過(guò)程中損壞線路網(wǎng)絡(luò)的情況。
(2)內(nèi)部因素,包括電纜自身材料、附件質(zhì)量不合格等。電纜附件屬于多層固體絕緣結(jié)構(gòu),在構(gòu)件制作、安裝過(guò)程中如果出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,也會(huì)引起電纜故障。例如電纜中間接頭處密封可能會(huì)出現(xiàn)電泳效應(yīng),在界面上凝結(jié)為介電水珠,可能導(dǎo)致界面放電,電纜內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)短路故障。在電纜運(yùn)行過(guò)程中會(huì)由于負(fù)荷變化和環(huán)境溫度的影響出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象,尤其是熱收縮問(wèn)題會(huì)影響到附件的密封性能,大氣中的潮氣、水分就會(huì)滲透到絕緣層與電纜附件之間,引發(fā)附件內(nèi)部短路故障。此外,電纜接頭也易發(fā)生預(yù)制型故障,主要原因是由于終端回彈能力、定伸強(qiáng)度不好,附件復(fù)合界面形成的緊握度無(wú)法達(dá)到規(guī)定壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn),界面沿面即使在干燥的環(huán)境條件也會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象。在天氣發(fā)生明顯變化時(shí),電纜終端材料會(huì)加速老化而引起漏電,并且電纜附件絕緣層和終端沿面也會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象,最終引起故障。
所謂全面搜查法是指逐一核查施工圖中所標(biāo)注的電力電纜線路、相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù),確定異常數(shù)據(jù)并判斷故障位置。全面搜查法需要技術(shù)人員全面搜查電力電纜位置的故障問(wèn)題,直至確認(rèn)故障點(diǎn)為止。該方法通常適用于一般性的電力電纜線路短路故障,尤其是需要檢測(cè)一些細(xì)節(jié)問(wèn)題時(shí)。例如,10 kV 電纜敷設(shè)于比較惡劣的地理環(huán)境,電纜會(huì)在工作過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱,導(dǎo)致線路絕緣性能降低,引發(fā)短路故障。不過(guò)全面搜查法耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、工作效率低,在日常工作中應(yīng)用較少。
遙測(cè)法主要是利用萬(wàn)能遙測(cè)電筆快速查找故障,該方法適用于10 kV 電纜線路發(fā)生接地故障時(shí)。萬(wàn)能遙測(cè)電筆具有通、斷檢測(cè)功能,能夠快速確定電纜斷路線。將斷路線與交流電源火線連接,其他非斷路線接地,再將萬(wàn)能遙測(cè)電筆調(diào)整遙測(cè)功能一擋或二擋,用筆由接電源火線端的電纜開(kāi)始,筆體接近電線外皮向前移動(dòng),電纜如沒(méi)有故障,萬(wàn)能遙測(cè)電筆就會(huì)發(fā)出聲音;一旦測(cè)出電纜存在故障點(diǎn),則聲音消失。該方法檢測(cè)效率更高,但外部環(huán)境因素會(huì)影響其檢測(cè)的準(zhǔn)確率,如檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)存在不確定磁場(chǎng)或環(huán)境濕度較大時(shí),會(huì)干擾萬(wàn)能遙測(cè)電筆的檢測(cè),無(wú)法準(zhǔn)確排除故障。遙測(cè)法也不適用于變壓器數(shù)量多、電力線路長(zhǎng)、架空交叉連接復(fù)雜等情況,復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境會(huì)導(dǎo)致排查數(shù)據(jù)失真,無(wú)法準(zhǔn)確、及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。
常用的10 kV 電纜故障診斷儀器包括故障指示器、故障定位儀、直流試送儀等。
故障指示器是主要指示故障電流流通,通常安裝于10 kV電纜配電線路上、箱變、環(huán)網(wǎng)柜及分支箱中。當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí),故障指示器會(huì)顯示紅色報(bào)警,根據(jù)報(bào)警可迅速確定故障區(qū)段及故障點(diǎn),無(wú)需再通過(guò)巡線或者分段合閘試送電等方式確定故障,可有效提高故障檢測(cè)效率、縮短停電時(shí)間。
故障定位儀主要針對(duì)含有金屬導(dǎo)體的電纜進(jìn)行故障檢測(cè),10 kV 電纜的金屬導(dǎo)體包括線對(duì)、護(hù)層、屏蔽層等。故障定位儀的工作原理包括弧反射法、三次脈沖法等,可探測(cè)地埋式電纜及地下住宅配電系統(tǒng),通過(guò)故障定位儀可定位測(cè)試對(duì)地絕緣不良故障點(diǎn)、探測(cè)線纜路徑、測(cè)試線纜埋深。相比故障指示器,故障定位儀的定位精度更高,具有更強(qiáng)的抗干擾性能,能夠降低人力成本,提高故障排查效率,從而提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
直流試送儀可以在不破壞絕緣材料性能的前提下測(cè)試各種電器裝置、絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)的耐壓能力,能夠克服傳統(tǒng)依據(jù)線路絕緣送電導(dǎo)致的事故隱患,主要適用于各種配網(wǎng)線路送電前的耐壓試驗(yàn)。利用直流試送儀對(duì)絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)施加高壓,檢測(cè)10 kV 電纜線路的絕緣耐受工作電壓,對(duì)電纜及相關(guān)設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行檢測(cè)。
在10 kV 常見(jiàn)故障中,電纜線路升溫的占比較高,因此要加強(qiáng)電纜用電負(fù)荷及溫度的監(jiān)測(cè),嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范、要求監(jiān)測(cè)相關(guān)指標(biāo),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路異常問(wèn)題,及時(shí)采取故障排查及處理措施。理論上,電纜所能承載的負(fù)荷峰值即為電纜橫截面的最大電流,但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,一旦10 kV 電纜中形成最大負(fù)荷電流就會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷線路結(jié)構(gòu)的完整性,特別是電纜線路長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,最大電流會(huì)增加電纜的故障率。因此,要針對(duì)10 kV電纜線路配置性能良好的溫度及用電負(fù)荷檢測(cè)儀表,并設(shè)計(jì)周密的檢修計(jì)劃,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜溫度、用電負(fù)荷等指標(biāo),一旦發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)、勘察,降低線路故障率。
電纜線路需要通過(guò)相關(guān)附件連接其他設(shè)備,因此電纜線路附件也是10 kV 電纜線路日常維護(hù)的重要內(nèi)容。實(shí)際電纜線路運(yùn)行過(guò)程中,高壓極與接地極的外絕緣可選擇無(wú)機(jī)材料,保證電纜兩側(cè)末端電纜頭的絕緣與密封性能,尤其是連接電纜與其他電網(wǎng)裝置時(shí),無(wú)機(jī)材料可起到絕緣作用,保證線路連接的可靠性、穩(wěn)定性。電纜接頭與電纜終端試樣需要符合直流、交流耐壓試驗(yàn)。為保證其能夠承受惡劣環(huán)境中的機(jī)械應(yīng)力,同樣要保證結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度,針對(duì)固定敷設(shè)的電纜,要保證其抗拉強(qiáng)度大于其導(dǎo)體抗拉強(qiáng)度的60%。
首先要合理設(shè)計(jì)10 kV 電纜施工網(wǎng)絡(luò),施工前要全面了解施工環(huán)境,按照電纜敷設(shè)情況進(jìn)行施工,減少施工對(duì)線路的干擾。施工前做好各種電纜線路的測(cè)試,及時(shí)排除線路中存在的異常,保證線路運(yùn)行的安全性后再進(jìn)行后續(xù)施工。
其次,要在施工過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的安全管理及組織管理。針對(duì)施工人員、技術(shù)人員加強(qiáng)安全培訓(xùn)、教育講座等,不斷強(qiáng)化安全意識(shí),并通過(guò)培訓(xùn)考核保證培訓(xùn)效果。針對(duì)10 kV 電纜線路采取合理的防雷技術(shù),與其他部門進(jìn)行交流、溝通,保證施工的順暢性。做好施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)交底,保證施工技術(shù)人員熟練掌握技術(shù)要點(diǎn),提高施工質(zhì)量。
最后,做好電纜施工的驗(yàn)收質(zhì)量管理。施工完成后要針對(duì)其附件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收,在相關(guān)技術(shù)部門、管理部門的監(jiān)督下制作及應(yīng)用附件,并做好詳細(xì)記錄,保證電纜工程的驗(yàn)收質(zhì)量。
10 kV 電纜線路是重要的民生基礎(chǔ)設(shè)施,社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展離不開(kāi)穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)。在實(shí)際工作中,技術(shù)人員要善于總結(jié)10 kV 電纜的常見(jiàn)故障,分析故障發(fā)生的原因,通過(guò)科學(xué)手段診斷故障,并采取有效措施預(yù)防故障再次發(fā)生,保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。