三阻值法快速測量電纜金屬性接地點距離

吳小夢

(華能海南發(fā)電股份有限公司，海南 海口 570311)

0 引言

在發(fā)電廠里，直流系統(tǒng)和6 kV廠用電系統(tǒng)分別屬于不接地系統(tǒng)和小接地電流系統(tǒng)，當(dāng)這些系統(tǒng)的電纜出現(xiàn)接地故障時，均需要及時地找到接地點并消除接地現(xiàn)象，恢復(fù)電纜對地絕緣，以保證直流和廠用電系統(tǒng)的安全運行。由于電廠里各種電纜密集，電纜的敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，如果發(fā)生接地故障的電纜比較長，那么接地點的查找將是一個非常困難的工作。一般需要用電纜接地故障查找儀對接地點進行測距，再根據(jù)測距位置進行查找。若無電纜故障查找儀，就只能分段沿線路查找，查找起來非常困難。這里針對電纜金屬性接地的情況，介紹一個簡單快速測量出電纜接地距離的方法，以便定位接地點，快速消除電纜接地故障。

1 測算電纜接地距離的原理和方法

測算電纜接地距離的原理簡單說就是先測出電纜一端至接地故障點的直流電阻值R1，然后根據(jù)電纜的截面積及電阻率，利用公式(1)即可計算出電纜一端到接地點的長度。

式中：L——電纜長度，m；S——電纜截面積，mm2；ρ——電纜電阻率，Ω·mm2/m。

原理雖簡單，可電阻R1是無法直接測量的，因此只能通過間接的方法得出。如果電纜是高阻接地，那電阻R1是難于測出的，但如果是金屬性接地，特別是完全金屬性接地，則完全有可能測出電纜一端至接地故障點的直流電阻R1，從而計算出接地點的距離。

這里介紹三阻值法，通過測量三個電阻值來間接計算R1。測量設(shè)備只需要一個精確的直流電阻測試儀就可以了，比如雙臂電橋等。具體步驟為：將接地故障電纜兩端的電纜接線均拆出，找出接地電纜芯A及與其截面相同的另一條電纜芯B，要求B對地的絕緣是合格的；在電纜一端將電纜芯A，B的線鼻連接一起并接觸良好，在電纜的另一端用直流電阻測試儀測量以下三個電阻值：

(1) 電纜芯A與地之間的電阻值RAN。

(2) 電纜芯B與地之間的電阻值RBN。

(3) 電纜芯A與B之間的電阻值RAB。

采用以下公式(2)即可計算出電纜測量端到接地點的電阻R1：

根據(jù)電纜導(dǎo)線的材質(zhì)查出其電阻率，如銅纜為0.017 5 Ω·mm2/m。將計算得的電阻值R1與電阻率以及電纜截面積代入公式(1)中，即可求出電纜接地部分長度。

由于電纜是金屬性接地，所測的電阻值均比較小，因此要求直流電阻測試儀要有足夠的精度，保證所測阻值的準確度。

2 電路模型及公式推導(dǎo)

2.1 電纜等效電路繪制

繪出電纜接地后各相線拆開并將負載端的A，B線頭短接后的示意，如圖1所示(g為電纜接地故障點)。

圖1 電纜等效電路

將各部分導(dǎo)線用電阻代替后的電路模型如圖2所示。

對于電源端的阻值測量，最終化簡如圖3所示。

圖3 電纜等效電路模型簡化

其中R3=R+R2，R=R1+R2，RgN為故障點g到電源側(cè)地N的等效接地電阻值。

2.2 計算公式推導(dǎo)

根據(jù)圖3電路圖，已知A，B，N三個端子間的電阻值，即可列出以下等式:

3 實例應(yīng)用

3.1 故障概況

某日，某電廠2×138 MW機組的直流系統(tǒng)發(fā)出“直流接地”報警信號，測量母線正極對地電壓為0 V，負極對地電壓-230 V，屬正極完全接地現(xiàn)象。對各饋線支路進行檢查，發(fā)現(xiàn)接地是由于4號機的廠副400 V-4段直流合閘電源電纜發(fā)生接地引起的。斷開該電纜的兩端開關(guān)，退出故障電纜運行，臨時消除了接地故障。但為保證機組的安全穩(wěn)定運行，需要及時處理好故障電纜。

該故障電纜型號為VV22-2×25，由直流屏經(jīng)電氣主控樓天橋下的電纜槽架至4號機主廠房，再轉(zhuǎn)到地下電纜隧道，最終通過電纜豎井上到廠副400 V開關(guān)室，長度有200多m。電纜距離較遠，最高處有7 m，需搭架，且所經(jīng)電纜隧道電纜密集，環(huán)境復(fù)雜，非常不利于查找。

3.2 電纜接地點距離測算

用萬用表簡單測量了故障電纜正極芯線對地的電阻，發(fā)現(xiàn)不到1 Ω，屬于完全金屬性接地。電纜負極芯線對地測絕緣大于50 MΩ，絕緣良好。通過對電纜接地后電路的分析，認為完全可利用圖3的電路模型進行測量計算，可以使用QJ-44型雙臂電橋(量程0～11 Ω)精確測量故障電纜的各組電阻值，代入公式(2)計算出至故障點的直流電阻，進而計算出接地點距離。

短接負載端正、負極芯線，進行測量，有：

3.3 電纜接地點查找及處理

根據(jù)以上計算結(jié)果，表明接地點距電纜電源端46 m處，這大大縮小了查找范圍。經(jīng)用皮卷尺測量比較，接地點位于電氣主控樓前馬路正上方的天橋電纜槽內(nèi)。馬路約6 m寬，所查范圍就在這6 m電纜槽內(nèi)。使用升降機對電纜槽進行檢查，終于在這段6 m電纜的中間找到了接地點，與測量的故障點位置誤差不到3 m。故障電纜原來是被懸掛“限高5 m”標示牌的長釘扎穿，直接與鋁質(zhì)的電纜槽殼接地了。經(jīng)了解，天橋上限高標示牌安裝時沒有聯(lián)系人在場監(jiān)護，外包人員對電氣設(shè)備不熟悉，直接將牌釘在了電纜槽上，從而扎傷電纜。

剖開電纜接地點處的外層，對受損的電纜芯進行了絕緣處理，再將電纜包好，使用1 000 V搖表測量故障電纜正、負極對地絕緣均在50 MΩ以上。至此，該直流電纜接地故障算是徹底消除了，經(jīng)過處理后的直流電纜及時恢復(fù)了正常運行。

本次電纜金屬性接地點查找，利用了三阻值法進行測量和計算，間接測出接地點的距離，快速查找到了電纜接地點并處理好故障，使得本來較復(fù)雜的查找工作變得輕松快捷，真正做到了事半功倍的效果，為及時消除安全隱患做出了積極貢獻。

4 結(jié)束語

對電廠來講，電纜發(fā)生金屬性接地故障的情況還是有可能碰到的，特別是人為弄傷的情況。雖然電廠并不一定有專用的電纜故障查找設(shè)備，但一臺直流電阻測試儀還是可能有的。目前小型精確數(shù)字式電阻測試儀的使用也比較普遍，這給以上介紹的三阻值法的應(yīng)用提供了可行性。采用本方法測量接地點距離，主要針對的是電纜金屬性接地故障，即接地電阻RgN較小，與電纜導(dǎo)線本身電阻相差不太大的情況，這樣測出的電阻值精度才較高，計算出的距離才準確。