高壓電動機電纜故障分析及解決方案

錢愛華

摘 要：高壓電動機越來越多地用于制造企業，其在生產過程中的主要作用是促進設備正常運轉。它總結了高壓電機電纜的常見故障和產生原因，提出了一種查找故障點的方法，高壓電動機電纜常見故障及產生原因，使用相應的測試方法分析故障原因，找出故障點，提出了解決問題的具體方法。

關鍵詞：火電廠;高壓電動機電纜;故障檢測技術;應用

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注，如何快速發現故障點，及時作出反應，由于高壓電動機使用大量電纜，大部分電纜負載較重，如果電動機停止工作，有時可能會損失50%以上的機組發電量。因此，有必要研究高壓電機電纜故障的常見問題。

一、電纜常見故障及產生原因

1.常見電纜故障。（1）短路、接地或閃絡，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，是斷線的導體芯，電纜相位導體絕緣電阻符合規定，表現為單相或多相斷線。

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

二、故障點的查找方法

查找電纜的故障點，首先需要從故障現象和一些簡單的試驗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，根據這些初步判斷，選擇合適的方法。簡述了幾種常見故障點的測量方法。

1.一般方法。（1）電橋法，廣泛應用。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點。缺點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。電橋方法根據獲得的數據計算測量點和故障點的長度，以調整橋臂平衡和電纜的總長度。（2）采用低壓脈沖反射法檢測斷裂缺陷和短路。反射脈沖返回測量儀的方法稱為低壓脈沖反射法。（3）高壓脈沖反射法檢測，高電阻電路或接地故障和閃絡故障。該方法通過施加直流電壓立即點瞬間擊穿，并測量故障閃絡波形與故障點之間的距離。此方法的關鍵在于確定故障點是否擊穿放電。缺點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，以實現擴大碳通道以降低強度的目標并非易事;燒穿如果電流過高，燒穿的通道可能會在高溫下損壞，強度可能會提高。

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

三、案例分析

某高壓電動機因機械故障停運檢修。首先判斷電纜存在高阻接地故障。比如說當試驗溫度為20℃時，額定電壓大于6 kV時，橡塑絕緣電纜絕緣電阻應大于100MΩ。該電動機電纜位于歷史數據相對較低的潮濕位置。A相65MΩ;相B 2500MΩ;相C105MΩ。雖然這是典型的絕緣，但溫度通常會降低10℃，絕緣電阻會增加一倍左右。但是，這一次，歷史數據發生了很大變化。此外，這些值在電纜的不同階段之間不應有很大差異，電纜各相絕緣電阻的不平衡系數K=Rmax/Rmin=2500/65也遠遠大于2，這意味著電纜出現故障。根據《電力設備預防試驗》，電纜導體絕緣電阻用兆歐表測量。如有疑問，應在直流電壓低于常規直流試驗電壓時進行試驗。加壓時間為1min。直流耐壓試驗：相A穩定電壓24kV持續1分鐘，但泄漏電流60mA，即使相A試驗時間延長，泄漏電流也不會改變。泄漏電流超過相關要求。請參閱表1，橡塑電纜和可充電電纜的漏電距離值未在規則中指定，但可以參考紙質介質電纜的狀態，對于具有相同參數的電纜，該狀態通常小于漏電距離的2～5倍。

1.確定電纜故障的性質。（1）電纜采用2500 V兆歐表絕緣。測量的相對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）直流電壓試驗前。將直流電壓添加到電纜末端后，電纜泄漏電流值會隨測試電壓的增加而持續或不成比例地增加，遠遠超過電纜的許用泄漏電流。可以確定電纜是否有泄漏。

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

2 v：脈沖波傳輸速率（m/s）;（Tx）故障點脈沖波發射和反射的往返時間，接線圖1，在BS變壓器高壓側通過高壓二極管D進行整流后，形成直流電源，首先充電C電容器，G充電到球隙擊穿，電負荷在C值連續負載電容器的最佳值為2～10μf，應能承受20～30kV電壓。

在正常情況下，如果故障點完全閃絡放電，則可以在檢測到的電纜和存儲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。如果無法進一步增加電壓，可以增加存儲容量，但在這種情況下，請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，所需的儲存容量越大，高壓直流電源的容量就越大。請務必在放電瞬間釋放足夠的能量。當故障點之間的間隙擊穿時，電容器會產生沖擊和瞬時放電，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。采用聲測法正確確定故障點。原理是電纜故障點閃絡放電同時高壓放電，還有回聲、聲波、電磁波、紅外波等四種物理現象。聲波測量儀采用故障點放電時產生的聲波現象，故障點振動最強，故障點離故障點越遠，振動噪聲越小，從而最終可以確認電纜故障點小于1米。某些設備具有死角（即設備和電纜之間的一個點，在該點未正確檢查和確定故障）。盡可能聽到反射信號：由于電纜損耗，故障點越接近測試結束，反射信號的幅度越大，反射信號的幅度越遠離測試結束，反射信號的幅度越小，測試結束時就越好。試驗側故障點越近，泄漏試驗故障點的范圍就越大。因此，在電纜故障測試期間，如果故障聲音較低，可以從兩端測試并測量故障的確切距離。測試的故障距離為273米，即中間連接器。故障原因：中間管接頭的制造工藝粗糙，密封性不嚴格，電纜在潮濕的環境中，出現毛細現象等，絕緣潮濕，泄漏嚴重，通過交流耐壓試驗測量三相對地及相間絕緣均，即2500MΩ。

6kV電機電纜應用廣泛。為確保電纜和組的安全運行，必須及時處理所有電纜故障。由于直流耐壓試驗和交流耐壓試驗是預防性試驗中的破壞試驗，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數據，在進行預防性試驗時保留原始試驗數據至關重要。

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