測(cè)試時(shí)間：2017年6月
測(cè)試地點(diǎn)：長(zhǎng)慶油田某基地現(xiàn)場(chǎng)電纜故障測(cè)試
故障簡(jiǎn)介：本例故障是為客戶搶修低壓控制電纜現(xiàn)場(chǎng)故障，客戶電纜使用現(xiàn)場(chǎng)，有大量的低壓控制電纜以及較多的現(xiàn)場(chǎng)電纜故障，電纜以沙土直埋為主，埋設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，埋設(shè)環(huán)境復(fù)雜，電纜埋設(shè)路徑資料不清。
本次測(cè)試電纜，為低壓380V電纜，5芯，單芯截面積4平方毫米，帶鎧裝，但是鎧裝與大地以及電氣柜沒(méi)有電氣連接。電纜不是單一負(fù)載，是一條電纜有三個(gè)負(fù)載，中間有分接盒子，并且分接盒子一般 隱蔽安裝，拆開(kāi)比較費(fèi)時(shí)。最為重要的，是這些情況測(cè)試開(kāi)始都不清楚，是通過(guò)測(cè)試過(guò)程中，才慢慢了解的。圖1是電纜埋設(shè)示意圖：
圖1 低壓控制電纜現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)示意圖
對(duì)于任何電纜故障測(cè)試，我們的測(cè)試流程要求是一樣的：首先要斷開(kāi)電纜和開(kāi)關(guān)柜，電纜和負(fù)載的所有電氣連接，如圖中的負(fù)載1、負(fù)載2、負(fù)載3 接線，開(kāi)關(guān)柜ABCDE接線。
其次：測(cè)量絕緣電阻，通過(guò)用500V搖表測(cè)試，圖中：A地、B地、C地、D地、E地 ，以及ABCDE相間的絕緣電阻都接近為零。需要注意的是：搖表測(cè)試的接地故障，并不能確定是低阻故障，大部分還是高阻故障。
下來(lái)，就用閃測(cè)儀的低壓脈沖法，對(duì)故障電纜進(jìn)行全長(zhǎng)測(cè)試：對(duì)于本例5芯電纜，要對(duì)ABCDE相間，兩兩分別進(jìn)行全長(zhǎng)測(cè)試。本例電纜有鎧裝，因?yàn)槲唇映?，開(kāi)始也不知道電纜有鎧裝，所以沒(méi)有對(duì)鎧裝與芯線間進(jìn)行全長(zhǎng)測(cè)試。如果知道是有鎧裝電纜，也要對(duì)相鎧(相地)進(jìn)行低壓脈沖法全長(zhǎng)測(cè)試。正常情況下，測(cè)試波形、測(cè)試數(shù)據(jù)是基本一致的，如果不一致，我們就要分析，為什么測(cè)試結(jié)果不一致?找到不一致的原因，以利于快速解決問(wèn)題、排除故障。
經(jīng)過(guò)測(cè)試，脈沖法全長(zhǎng)測(cè)試波形基本上都與圖2所示波形一致，電纜全長(zhǎng)300米左右，電磁波速度按172米/ 微秒設(shè)定。
圖2 脈沖法測(cè)試全長(zhǎng)波形 電纜全長(zhǎng)299米
圖2所測(cè)試的波形，是比較標(biāo)準(zhǔn)的脈沖法測(cè)試全長(zhǎng)波形。具體波形分析、波形光標(biāo)確定，參考電纜故障測(cè)試儀使用說(shuō)明書第八章第1節(jié)波形分析。
對(duì)于圖2測(cè)試波形，理論上沒(méi)有問(wèn)題，可是在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，問(wèn)題來(lái)了：當(dāng)時(shí)我們按常規(guī)電纜理解，現(xiàn)場(chǎng)只看到電纜測(cè)試端與負(fù)載終端，就是圖1中的負(fù)載1處，距離只有七、八十米， 根本沒(méi)有300米，即使波速設(shè)定有誤，也不會(huì)有這么大的誤差。為了驗(yàn)證測(cè)試數(shù)據(jù)，讓人在圖1中負(fù)載1處，給兩根電纜芯線做了短路，脈沖法測(cè)試結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)的短路故障測(cè)試波形，并且測(cè)試數(shù)據(jù)為80米，與現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)結(jié)果相符。所以，圖2的測(cè)試波形，在當(dāng)時(shí)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)始成了一種難以解釋的測(cè)試波形。直到后來(lái)電纜所有方來(lái)了一位了解現(xiàn)場(chǎng)情況的師傅過(guò)來(lái)，才知道現(xiàn)場(chǎng)電纜不是只有一處負(fù)載，后面還有兩處負(fù)載，如圖1中的負(fù)載2、負(fù)載3，全長(zhǎng)299米與現(xiàn)場(chǎng)相符。
對(duì)于大部分電纜故障，脈沖法是測(cè)試不出故障距離的。這時(shí)市正?，F(xiàn)象。
下來(lái)就用高壓脈沖法，也就是沖閃法，進(jìn)行故障距離測(cè)試。對(duì)于本例故障，放點(diǎn)電壓很低，可以非常容易的測(cè)試出故障波形以及故障距離。測(cè)試波形如圖3所示：
圖3 沖閃法測(cè)試故障波形 故障距離289米
根據(jù)圖3波形，可以非常明確的反應(yīng)故障波形以及測(cè)試故障距離。圖中的測(cè)試數(shù)據(jù)為289米。圖3測(cè)試波形比較標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)的波形分析詳見(jiàn)電纜故障測(cè)試儀使用說(shuō)明書第八章第3節(jié)。
根據(jù)圖2、圖3測(cè)試結(jié)論，我們可以確定，故障點(diǎn)在電纜終端附近，也就是圖1中的負(fù)載3附近。剩下的工作，就是用定點(diǎn)儀認(rèn)真細(xì)心的確定故障點(diǎn)精確位置了。
故障定點(diǎn)，是需要非常細(xì)心非常有耐心的工作，現(xiàn)場(chǎng)的定點(diǎn)環(huán)境非常惡劣，狂風(fēng)大作，但是，只要掌握了定點(diǎn)儀的使用方法，查找電纜路徑以及故障定點(diǎn)同步進(jìn)行，是可以比較快的確定故障點(diǎn)的。
本例故障，最終在距離終端、距離負(fù)載3十多米處，聽(tīng)到了故障點(diǎn)。開(kāi)始開(kāi)挖半米左右，發(fā)現(xiàn)了一根電纜，但是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，客戶表示懷疑測(cè)試結(jié)果，后來(lái)再次用定點(diǎn)儀確診，確定故障電纜就在挖開(kāi)電纜的下方，繼續(xù)開(kāi)挖，終于在一米五左右的深坑中，找到了故障電纜，故障電纜2根芯線幾乎燒斷(現(xiàn)場(chǎng)安全要求，不能帶入手機(jī)等電子設(shè)備，因故缺少現(xiàn)場(chǎng)照片)。
低壓電纜故障，相比高壓電纜故障，比較難以測(cè)試。一是測(cè)試數(shù)據(jù)少，波速經(jīng)驗(yàn)少，波速造成誤差大;二是電纜截面小，測(cè)試波形沒(méi)有高壓電纜標(biāo)準(zhǔn)，加壓也有所限制;三是一條電纜，往往不是一個(gè)故障點(diǎn)，由于低壓電纜絕緣要求低，鋪設(shè)隨意，電纜會(huì)有多處損傷，在電纜運(yùn)行時(shí)，損傷點(diǎn)不能顯現(xiàn)成故障點(diǎn)，一旦電纜出了故障，長(zhǎng)時(shí)間停電，損傷點(diǎn)受潮，就會(huì)變成新的故障點(diǎn)，所以，低壓直埋電纜，一條電纜多個(gè)故障點(diǎn)是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象。
本例電纜，在第一個(gè)故障點(diǎn)排除后，測(cè)試絕緣結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前段電纜、后段電纜都分別有不同的故障點(diǎn)。針對(duì)不同的故障，用前面的方法，順利的找到了兩處故障點(diǎn)。
圖4波形是查找第二個(gè)故障點(diǎn)時(shí)，沖閃法試驗(yàn)測(cè)試波形，測(cè)試數(shù)據(jù)96米，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)。開(kāi)始以為是在負(fù)載1附近，后來(lái)確定是負(fù)載1的分接盒1內(nèi)部對(duì)地打火放點(diǎn)，才出現(xiàn)了圖4所示測(cè)試波形，排除打火后，沒(méi)有再測(cè)試到圖4所示的波形。
圖4 沖閃法測(cè)試波形 第一個(gè)分接合打火
圖5是處理第二個(gè)分接點(diǎn)，將第二個(gè)分接處的紅線黃線兩線短接，在測(cè)試端用低壓脈沖法測(cè)試的波形。
圖5波形，為標(biāo)準(zhǔn)的低壓脈沖法測(cè)試短路故障波形，測(cè)試距離為169米，說(shuō)明測(cè)試端距離第二個(gè)分接盒子距離169米。用低壓脈沖法測(cè)試短路波形數(shù)據(jù)，為后面的沖閃法測(cè)試以及故障定點(diǎn)，提供位置參考數(shù)據(jù)。圖5測(cè)試波形比較標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)的波形分析詳見(jiàn)電纜故障測(cè)試儀使用說(shuō)明書第八章第2節(jié)。
圖5 脈沖法測(cè)試短路故障波形
排除了兩個(gè)分接盒子的放電干擾，重新用沖閃法測(cè)試，測(cè)試波形與圖2測(cè)試波形類似，確定的故障距離都在終端頭附近，后來(lái)定點(diǎn)結(jié)果與粗測(cè)結(jié)果一致。要說(shuō)明的是：已經(jīng)發(fā)現(xiàn)是多處故障時(shí)，要測(cè)試一處故障，排除一處故障，再測(cè)試下一處故障，以免測(cè)試波形由于多處故障點(diǎn)變得非常復(fù)雜，無(wú)法識(shí)別。
本例電纜故障，3處故障是分別在不同的芯線間出現(xiàn)，所以，我們測(cè)試故障時(shí)，有時(shí)遇到多線故障，要針對(duì)不同的芯線分別加壓測(cè)試，綜合分析測(cè)試波形。
第一條電纜故障排除的過(guò)程中，我們對(duì)另外一條同類電纜進(jìn)行了故障測(cè)試。第二條電纜鋪設(shè)方式與第一條類似，也是一條電纜3個(gè)負(fù)載點(diǎn)，經(jīng)過(guò)低壓脈沖法測(cè)試， 電纜長(zhǎng)度250米左右。這條電纜是2根芯線高阻擊穿短路，其他芯線，用500V搖表測(cè)試，阻值較高。
低壓脈沖法測(cè)試波形同圖2類似，這里不再分析。
這條電纜，用高壓沖閃法測(cè)試時(shí)，用其中一相加壓測(cè)試時(shí)，出現(xiàn)了圖6所示的波形，圖6波形為標(biāo)準(zhǔn)的故障點(diǎn)不放點(diǎn)測(cè)試波形。出現(xiàn)這種波形時(shí)，球間隙放點(diǎn)聲音非常小，操作箱電流表幾乎不動(dòng)。 說(shuō)明加的這條芯線電阻雖然不高，但是沒(méi)有出現(xiàn)擊穿故障點(diǎn)。
圖6 沖閃法測(cè)試 故障點(diǎn)不放點(diǎn)測(cè)試波形
低壓電纜，用沖閃法測(cè)試時(shí)，開(kāi)始加壓，我們一般采用較小的球間隙，比如一毫米左右間隙，加較小的高壓測(cè)試，故障電纜可以正常放點(diǎn)，并且放點(diǎn)電流較大時(shí)，再加較高電壓測(cè)試以及故障定點(diǎn)，防止直接用高壓將沒(méi)有故障的電纜擊穿形成新的故障點(diǎn)。
圖6所示的故障點(diǎn)不放電波形，詳細(xì)波形分析，詳見(jiàn)電纜故障測(cè)試儀使用說(shuō)明書第八章第4節(jié) 。
第二條電纜，用另一條短路芯線，進(jìn)行沖閃法測(cè)試，測(cè)試波形如圖7所示：
圖7 近端故障測(cè)試波形(波形壓縮狀態(tài)打印)
圖7所示的波形，再波形為擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀看，是標(biāo)準(zhǔn)的近端故障測(cè)試波形。出現(xiàn)這種測(cè)試波形，要慢慢調(diào)節(jié)輸入振幅電位器，盡量在小振幅狀態(tài)采樣，波形擴(kuò)展后，有些故障距離稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的，可以讀到故障 距離波形數(shù)據(jù)。
本例故障，波形擴(kuò)展后，確定的故障距離為30米左右(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試波形沒(méi)有打印，近端故障測(cè)試距離誤差相對(duì)較大，故障定點(diǎn)要仔細(xì)辨別)，最后的定點(diǎn)結(jié)果與測(cè)試結(jié)果基本上一致，挖開(kāi)電纜后，確定了這個(gè)故障是封閉性相間短路故障，在電纜外露的情況下，放點(diǎn)聲音也特別小，無(wú)法用耳朵或者定點(diǎn)儀判斷故障點(diǎn)以及故障電纜(同一處埋設(shè)多根類似電纜)，要輔助用散沙方法確定。
近端故障的波形分析，詳見(jiàn)電纜故障測(cè)試儀使用說(shuō)明書第八章第6節(jié)
第二條電纜故障排除后，我們還測(cè)試了第三條同類電纜，不過(guò)這條電纜非常短，電纜長(zhǎng)度只有10多米。對(duì)于短電纜故障測(cè)試，可以省掉低壓脈沖法測(cè)試過(guò)程，直接用沖閃法進(jìn)行故障定點(diǎn)。雖然電纜太短，沖閃法球間隙放點(diǎn)干擾大，但是，用我們的聲磁同步定點(diǎn)儀，順利的找到了一條短電纜的三處接地故障點(diǎn)。有測(cè)試經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試人員，是很容易分辨從地下傳來(lái)的地震波與從空氣中傳來(lái)的球間隙放電聲音的。
第3條電纜測(cè)試完成后，我們對(duì)第4條稍微粗點(diǎn)的動(dòng)力電纜進(jìn)行測(cè)試。這條電纜為4芯，其中三芯截面積16平方毫米，一芯10平方毫米，帶鎧，故障現(xiàn)象是4芯接地。
用500V搖表測(cè)試，ABCO芯線對(duì)地為零，相間絕緣電阻為零 。
用低壓脈沖法測(cè)試ABCO相間全長(zhǎng)，6次測(cè)試結(jié)果一致，為標(biāo)準(zhǔn)的脈沖法測(cè)試全長(zhǎng)波形，測(cè)試全長(zhǎng)175米，與現(xiàn)場(chǎng)距離基本相符。圖8為脈沖法測(cè)試電纜全長(zhǎng)波形 ：
圖8 脈沖法測(cè)試電纜全長(zhǎng)波形
脈沖法測(cè)試完畢后，用沖閃法測(cè)試，測(cè)試波形如圖9所示。根據(jù)圖9測(cè)試波形，確定的故障距離為80米(前面兩個(gè)正波形間距離)，因?yàn)檫@條電纜出現(xiàn)故障后，已經(jīng)啟用備用電纜，不急于馬上排除故障，就簡(jiǎn)單的做了故障定點(diǎn)以及電纜路徑測(cè)試工作。
圖9 沖閃法測(cè)試低壓動(dòng)力電纜故障測(cè)試波形
圖9的測(cè)試波形，與標(biāo)準(zhǔn)的沖閃測(cè)試波形有些區(qū)別，作為不熟悉儀器的使用者，肯定就好分析波形，但是確定故障距離80米，也有理論上依據(jù)。最后在終端頭附近的地面上，聽(tīng)到了明顯的故障點(diǎn)地震波聲音(距離測(cè)試端大概是160米左右)，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有開(kāi)挖排除故障點(diǎn)。 測(cè)試的故障距離80米附近，是電纜暗溝鋪設(shè)，上面是草坪完全鋪蓋，理論上這種暗溝鋪設(shè)的電纜故障，比較難定點(diǎn)。要準(zhǔn)確的測(cè)試，要等到排除明顯的終端附近的故障點(diǎn)后，再進(jìn)行測(cè)試。
所以，電纜故障測(cè)試工作，是需要理論與實(shí)踐相結(jié)合的工作，即使有再精密的儀器，再豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，還是會(huì)遇到疑難故障、疑難波形，以及復(fù)雜的定點(diǎn)環(huán)境，需要我們不斷的學(xué)習(xí)，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能提高我們的測(cè)試水平和工作效率。
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