棚料是比较危险的故障之一，因上部炉料不能进入熔池，合金液温度将持续上升，会造成炉衬局部侵蚀严重，甚至引发穿透性漏炉、爆炸等重大事故。倾斜前应先断电，若合金液温度下降，应恢复正常位置并送电升温。为节约排除故障的时间，可以三种方法同时使用。液面凝固后会成一个封闭的熔池，若不迅速将其化开，很容易引发重大安全事故。合金液放出口堵塞出炉时，合金液放出口堵塞、熔体无法放出，是常发生的故障。......
2025-09-29
电缆故障诊断方法与仪器
【摘要】：规程规定的试验项目有测量绝缘电阻和进行直流耐压试验。(二) 电力电缆故障探测对电缆故障,采用常规的预防性试验方法进行诊断难于奏效。必须采用专门的仪器和方法进行诊断。
1.停电诊断方法
我国《规程》规定的停电诊断方法有:
(1)测量电缆主绝缘绝缘电阻。对0.6/1kV电缆用1000V 绝缘电阻表;0.6/1kV以上电缆用2500V 绝缘电阻表;其中6/6kV及以上电缆也可用5000V 绝缘电阻表。对重要电缆,其试验周期为1年;对一般电缆,3.6/6kV及以上者为3 年,3.6/6kV以下者为5年,要求值自行规定。
(2)测量电缆外户套绝缘电阻。这个项目只适用三芯电缆的外护套。对单芯电缆,由于其金属层(电缆金属套和金属屏蔽的总称)采用交叉互联接地方法,所以应按交叉互联系统试验方法进行试验,即除对外护套进行直流耐压试验外,如在交叉互联大段内发生故障,则应对该大段进行试验。如在交叉互联系统内直接接地的接头发生故障时,则与该接头连接的相邻两个大段都应进行试验。
对三芯电缆外护套进行测试时,采用500V 绝缘电阻表,当每千米的绝缘电阻低于0.5 MΩ 时,应采用下述方法判断外护套是否进水:
由于交联聚乙烯电缆的金属层、铠装层及其涂层用的材料有铜、铅、铁、锌和铝等。这些金属的电极电位如表4-7所示
表4-7 某些金属的电极电位
当交联聚乙烯电缆的外护套破损并进水后,由于地下水是电解质,在铠装层的镀锌钢带上会产生对地-0.76V 的电位,如内衬层也破损进水后,在镀锌钢带与铜屏蔽层之间形成原电池,会产生0.334- (-0.76)≈1.1V 的电位差,当进水很多时,测到的电位差会变小。在原电池中铜为“正”极,镀锌钢带为“负”极。
当外护套或内衬层破损进水后,用绝缘电阻表测量时,每千米绝缘电阻值低于0.5MΩ 时,用万用表的“正”、“负”表笔轮换测量铠装层对地或铠装层对铜屏蔽的绝缘电阻,此时在测量回路内由于形成的原电池与万用表内干电池相串联,当极性组合使电压相加时,测得的电阻值较小;反之,测得的电阻值较大。因此上述两次测得的绝缘电阻值相差较大时,表明已形成原电池,就可判断外护套和内衬层已破损进水。
外护套破损不一定要立即检修,但内衬层破损进水后,水分直接与电缆芯接触并可能会腐蚀铜屏蔽层,一般应尽快检修。
对重要电缆,试验周期为1 年;一般电缆,3.6/6kV及以上者为3 年,3.6/6kV以下者为5年。要求值为每千米绝缘电阻值不应低于0.5MΩ。
(3)测量电缆内衬层绝缘电阻。测量方法、周期及要求值同 (2)。
(4)测量铜屏蔽层电阻和导体电阻比。在电缆投运前、重作终端或接头后、内衬层破损进水后,应测量铜屏蔽电阻和导体电阻比。其测量方法是:
1)用双臂电桥测量在相同温度下的铜屏蔽和导体的直流电阻。
2)当前者与后者之比与投运前相比增加时,表明铜屏蔽层的直流电阻增大,铜屏蔽层有可能被腐蚀;当该比值与投运前相比减少时,表明附件中的导体连接点的接触电阻有增大的可能。
(5)电缆主绝缘直流耐压试验。仅对新作终端或接头后的电缆进行直流耐压试验,因为它对发现接头内部的缺陷还是很有效的。直流试验电压如表4-8所示。交联聚乙烯电缆的直流耐压试验尚在争论中。
表4-8 交联聚乙烯电缆直流耐压试验电压
对试验结果的要求是:
1)在试验电压作用下,5min不击穿。
2)耐压5min 时的泄漏电流不应大于耐压1min时的泄漏电流。
在日本,直流泄漏电流法被认为是目前适合现场使用的精密诊断方法,准确度高,包括电流绝对值、极化指数和急冲变动。该方法具有代表性的测量回路,如图4-40所示。判断标准如表4-9和图4-41所示。
图4-40 直流泄漏电流测量回路
(a)测量回路;(b)结构图
表4-9 对交联聚乙烯电缆的建议判据举例(日本)
(https://www.chuimin.cn)
图4-41 泄漏电流随时间变化的波形
1—正常电缆;2—异常电缆;Ⅰ—泄漏电流值较大;Ⅱ—有突变;Ⅲ—随时间而增大
2.在线诊断方法
在国外 (主要是日本),交联聚乙烯电缆在线诊断方法主要有直流法、工频法、低频法及复合判断法等四大类。目前国外仍处于研究阶段,国内处于起步阶段。由于国内的研究是以上述方法为基础的,故简要介绍如下:
(1)直流叠加法。其基本原理如图4-42 所示。利用在接地的电压互感器的中性点处加进以低压直流电源 (常用50V):即将此直流电压叠加在电缆绝缘原已施加的交流相电压上,从而测量通过电缆绝缘层的微弱的直流电流 (一般为n A 级以上)或其绝缘电阻。
试验证明:用直流叠加法测得的绝缘电阻与停电后加直流高压时的测试结果很相近。
直流叠加法在国内已有应用,但因积累数据及经验还不多,尚无判断标准,表4-10 列出日本利用直流叠加法测出绝缘电阻的判据,供参考。判断时要注意被试电缆的长度、材料及原始数据等。
(2)直流成分法。近年来的研究工作中发现,在图4-42所示的直流叠加法测量回路中,即使不叠加直流电压,也能测到微小的直流电流分量。即用图4-43所示的测量回路可在交流电力电缆系统中,检测到缆芯与屏蔽层间的电流中有极小的直流分量 (或称直流成分)。
图4-42 直流叠加法测量原理图
表4-10 直流叠加法测出绝缘电阻的判断
图4-43 直流分量法的测量原理图
其解释为:若在交联聚乙烯电缆中有水树枝的话,水树枝起了整流作用,这可形象化地用图4-44来表示:因为在外施电压的负半周下,树枝放电向绝缘中注入较多的负电荷;而在正半周时,注入的正电荷较少,以致仅中和了一部分负电荷。这样在外施交流工作的正、负半周的反复作用下,水树枝前端所积聚的负电荷逐渐向对方漂移,就像整流作用那样出现了直流分量,但数值极小,有时仅几纳安。
图4-44 水树枝的整流作用示意图
(a)导体电位为负时;(b)导体电位为正时
通常认为直流成分电流小于1n A 时绝缘良好,大于100n A 时绝缘不良,介于两者之间时应予以注意,并加强监测。
(3)介质损耗因数法。其基本原理是:将加于电缆上的电压用电压互感器或分压器取出,将流过绝缘中的工频电流用电流互感器取出,然后在自动平衡回路中检测上述信号的相位差,即可测出电缆绝缘的介质损耗因数tanδ。测量回路如图4-45所示。测量时要注意电压、电流互感器角差对测量结果的影响。判断的参考标准如表4-11所示。
表4-11 在线检测电缆绝缘tanδ的参考标准
图4-45 电缆绝缘tanδ在线监测回路图
目前由直流成分法、直流叠加法、tanδ法三种方法组成一体的电缆在线监测仪已在国外问世。根据国外的研究,并结合我国的具体情况,目前宜采用直流叠加法和tanδ 法所构成的复合判断法进行在线诊断。因为这种测量装置研制的难度小,现场测量中的干扰也相对小些。
2025年,上海宝山钢铁 (集团)公司和上海电缆研究所联合研制了一台电缆状况在线诊断仪,它是用两种方法 (即直流叠加法和直流成分法)来检测交联聚乙烯电缆的绝缘状况,分析现场测试结果,用直流叠加法是成功的,而用直流成分法则还需进一步研究如何有效排除杂散电流的影响。
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