高壓電動(dòng)機(jī)電纜故障分析及解決方案

錢愛華

摘 要：高壓電動(dòng)機(jī)越來越多地用于制造企業(yè)，其在生產(chǎn)過程中的主要作用是促進(jìn)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它總結(jié)了高壓電機(jī)電纜的常見故障和產(chǎn)生原因，提出了一種查找故障點(diǎn)的方法，高壓電動(dòng)機(jī)電纜常見故障及產(chǎn)生原因，使用相應(yīng)的測(cè)試方法分析故障原因，找出故障點(diǎn)，提出了解決問題的具體方法。

關(guān)鍵詞：火電廠;高壓電動(dòng)機(jī)電纜;故障檢測(cè)技術(shù);應(yīng)用

高壓電纜的大量使用和電纜故障問題越來越受到人們的關(guān)注，如何快速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，及時(shí)作出反應(yīng)，由于高壓電動(dòng)機(jī)使用大量電纜，大部分電纜負(fù)載較重，如果電動(dòng)機(jī)停止工作，有時(shí)可能會(huì)損失50%以上的機(jī)組發(fā)電量。因此，有必要研究高壓電機(jī)電纜故障的常見問題。

一、電纜常見故障及產(chǎn)生原因

1.常見電纜故障。（1）短路、接地或閃絡(luò)，其中短路接地具有高阻和低阻。小于10kΩ的接地電阻稱為低電阻接地，大于10kΩ的接地電阻稱為高電阻接地。（2）開路故障，是斷線的導(dǎo)體芯，電纜相位導(dǎo)體絕緣電阻符合規(guī)定，表現(xiàn)為單相或多相斷線。

2.常見故障的原因。電纜的中間接頭和終端頭是薄弱環(huán)節(jié)，主要是制造工藝，材料不合適，導(dǎo)致絕緣原材料、絕緣老化等缺陷。電纜本身也可能受到機(jī)械損壞。

二、故障點(diǎn)的查找方法

查找電纜的故障點(diǎn)，首先需要從故障現(xiàn)象和一些簡(jiǎn)單的試驗(yàn)中確定故障的基本特征。例如，絕緣破壞、斷裂、單相或多相、缺陷類型，根據(jù)這些初步判斷，選擇合適的方法。簡(jiǎn)述了幾種常見故障點(diǎn)的測(cè)量方法。

1.一般方法。（1）電橋法，廣泛應(yīng)用。主要用于單相接地和短路等電纜故障，具有易用性和小誤差等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是需要了解正確的電纜長度和良好的單相電纜絕緣等特性。電橋方法根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算測(cè)量點(diǎn)和故障點(diǎn)的長度，以調(diào)整橋臂平衡和電纜的總長度。（2）采用低壓脈沖反射法檢測(cè)斷裂缺陷和短路。反射脈沖返回測(cè)量儀的方法稱為低壓脈沖反射法。（3）高壓脈沖反射法檢測(cè)，高電阻電路或接地故障和閃絡(luò)故障。該方法通過施加直流電壓立即點(diǎn)瞬間擊穿，并測(cè)量故障閃絡(luò)波形與故障點(diǎn)之間的距離。此方法的關(guān)鍵在于確定故障點(diǎn)是否擊穿放電。缺點(diǎn)是燒穿電流大小很難掌握，把高阻燒成低阻并不容易，如果燒穿電流太小，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大碳通道以降低強(qiáng)度的目標(biāo)并非易事;燒穿如果電流過高，燒穿的通道可能會(huì)在高溫下?lián)p壞，強(qiáng)度可能會(huì)提高。

2.精確的定點(diǎn)測(cè)量方法。上面描述的用于測(cè)量多個(gè)常見故障點(diǎn)的方法存在一些測(cè)試錯(cuò)誤。我們不能在原始測(cè)量范圍內(nèi)必須找到故障點(diǎn)的確切位置，并且報(bào)告的確切誤差必須小于1米。聲測(cè)法：主要利用故障點(diǎn)放電時(shí)的聲音，利用高靈敏度的聲頻變換器將其放大為聲頻信號(hào)和電流信號(hào)，然后利用耳機(jī)、儀器等確定電纜線路上的故障點(diǎn)。該方法測(cè)量的結(jié)果是隨機(jī)的，誤差較大，很難確定如電纜的埋深，但設(shè)備要求較低。聲磁同步法：在閃絡(luò)放電的情況下，電磁場(chǎng)信號(hào)的光速為300 m/s，在周圍傳播，聲傳輸為340 m/s。由于音頻磁性信號(hào)的相位差異可能長達(dá)幾毫秒，因此聲、磁接收器被視為從故障點(diǎn)同時(shí)發(fā)出這兩種信號(hào)。因此，如果檢測(cè)位置遠(yuǎn)離故障點(diǎn)，則接收到的兩個(gè)信號(hào)之間的相位差異越大。

三、案例分析

某高壓電動(dòng)機(jī)因機(jī)械故障停運(yùn)檢修。首先判斷電纜存在高阻接地故障。比如說當(dāng)試驗(yàn)溫度為20℃時(shí)，額定電壓大于6 kV時(shí)，橡塑絕緣電纜絕緣電阻應(yīng)大于100MΩ。該電動(dòng)機(jī)電纜位于歷史數(shù)據(jù)相對(duì)較低的潮濕位置。A相65MΩ;相B 2500MΩ;相C105MΩ。雖然這是典型的絕緣，但溫度通常會(huì)降低10℃，絕緣電阻會(huì)增加一倍左右。但是，這一次，歷史數(shù)據(jù)發(fā)生了很大變化。此外，這些值在電纜的不同階段之間不應(yīng)有很大差異，電纜各相絕緣電阻的不平衡系數(shù)K=Rmax/Rmin=2500/65也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2，這意味著電纜出現(xiàn)故障。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防試驗(yàn)》，電纜導(dǎo)體絕緣電阻用兆歐表測(cè)量。如有疑問，應(yīng)在直流電壓低于常規(guī)直流試驗(yàn)電壓時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。加壓時(shí)間為1min。直流耐壓試驗(yàn)：相A穩(wěn)定電壓24kV持續(xù)1分鐘，但泄漏電流60mA，即使相A試驗(yàn)時(shí)間延長，泄漏電流也不會(huì)改變。泄漏電流超過相關(guān)要求。請(qǐng)參閱表1，橡塑電纜和可充電電纜的漏電距離值未在規(guī)則中指定，但可以參考紙質(zhì)介質(zhì)電纜的狀態(tài)，對(duì)于具有相同參數(shù)的電纜，該狀態(tài)通常小于漏電距離的2～5倍。

1.確定電纜故障的性質(zhì)。（1）電纜采用2500 V兆歐表絕緣。測(cè)量的相對(duì)電阻大大低于電纜的正常絕緣電阻，可定義為較高的電阻。（2）直流電壓試驗(yàn)前。將直流電壓添加到電纜末端后，電纜泄漏電流值會(huì)隨測(cè)試電壓的增加而持續(xù)或不成比例地增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電纜的許用泄漏電流?？梢源_定電纜是否有泄漏。

2檢查故障點(diǎn)。根據(jù)上述分析，由于該電纜故障是高強(qiáng)度接地故障，因此最好采用高壓脈沖法進(jìn)行粗測(cè)。反射脈沖原理：

2 v：脈沖波傳輸速率（m/s）;（Tx）故障點(diǎn)脈沖波發(fā)射和反射的往返時(shí)間，接線圖1，在BS變壓器高壓側(cè)通過高壓二極管D進(jìn)行整流后，形成直流電源，首先充電C電容器，G充電到球隙擊穿，電負(fù)荷在C值連續(xù)負(fù)載電容器的最佳值為2～10μf，應(yīng)能承受20～30kV電壓。

在正常情況下，如果故障點(diǎn)完全閃絡(luò)放電，則可以在檢測(cè)到的電纜和存儲(chǔ)容量允許電壓下增加直流電源輸出電壓，從而增加球隙間隙。如果無法進(jìn)一步增加電壓，可以增加存儲(chǔ)容量，但在這種情況下，請(qǐng)注意高壓直流電源的容量電壓。一般而言，在某些壓力條件下，所需的儲(chǔ)存容量越大，高壓直流電源的容量就越大。請(qǐng)務(wù)必在放電瞬間釋放足夠的能量。當(dāng)故障點(diǎn)之間的間隙擊穿時(shí)，電容器會(huì)產(chǎn)生沖擊和瞬時(shí)放電，并可獲得足夠的聲功率以提供更精確的位置。在加壓過程中，我們時(shí)刻注意泄漏電流表的指示及加到電纜上的電壓值。

3.正確確定故障點(diǎn)。采用聲測(cè)法正確確定故障點(diǎn)。原理是電纜故障點(diǎn)閃絡(luò)放電同時(shí)高壓放電，還有回聲、聲波、電磁波、紅外波等四種物理現(xiàn)象。聲波測(cè)量儀采用故障點(diǎn)放電時(shí)產(chǎn)生的聲波現(xiàn)象，故障點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)，故障點(diǎn)離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，振動(dòng)噪聲越小，從而最終可以確認(rèn)電纜故障點(diǎn)小于1米。某些設(shè)備具有死角（即設(shè)備和電纜之間的一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)未正確檢查和確定故障）。盡可能聽到反射信號(hào)：由于電纜損耗，故障點(diǎn)越接近測(cè)試結(jié)束，反射信號(hào)的幅度越大，反射信號(hào)的幅度越遠(yuǎn)離測(cè)試結(jié)束，反射信號(hào)的幅度越小，測(cè)試結(jié)束時(shí)就越好。試驗(yàn)側(cè)故障點(diǎn)越近，泄漏試驗(yàn)故障點(diǎn)的范圍就越大。因此，在電纜故障測(cè)試期間，如果故障聲音較低，可以從兩端測(cè)試并測(cè)量故障的確切距離。測(cè)試的故障距離為273米，即中間連接器。故障原因：中間管接頭的制造工藝粗糙，密封性不嚴(yán)格，電纜在潮濕的環(huán)境中，出現(xiàn)毛細(xì)現(xiàn)象等，絕緣潮濕，泄漏嚴(yán)重，通過交流耐壓試驗(yàn)測(cè)量三相對(duì)地及相間絕緣均，即2500MΩ。

6kV電機(jī)電纜應(yīng)用廣泛。為確保電纜和組的安全運(yùn)行，必須及時(shí)處理所有電纜故障。由于直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)是預(yù)防性試驗(yàn)中的破壞試驗(yàn)，電纜絕緣可能受到一定程度的損壞。因此，為了比較和分析今后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)保留原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

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