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中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)46-0019-02
协调经济发展、社会安全、环境保护是供电发展的挑战与任务。电力输送的稳定性是供电的关键,输电线路是它的脉搏,供电设备则是它的器官。我国电力输送故障屡见不鲜,一般归咎于自然环境或者人为两种因素。
1 电力输送故障分析
据研究表明,我国电力输送故障主要是指跳闸、非计划停运等。分析表明,造成这些故障的原因主要是自然环境的影响,其次是人为因素和电力设备的问题。自然环境的影响主要有雷击、鸟害、线路覆冰、线路风偏、污闪等,人为的影响主要是指人为的破坏,电力设备的问题主要是变电设备和输电线路的老化破损。总之,电力输送故障影响因素可分下列3种。
1.1自然环境因素
1.1.1雷击
线路跳闸的主要自然原因是雷击。据有关数据显示,在220kV~550kV线路我国每年雷击引起跳闸高达几百次。引起雷击的主要原因是当地气候、地理环境和设备问题。在地形复杂的地区每年都有一定的雷电活动规律,这些区域往往是易于出现雷击现象;同时该地区土壤电阻率高,山区导线布置都会引起雷击。
1.1.2鸟害
鸟类引起的线路跳闸主要是在220kV线路,高于220kV线路相对较少 。鸟类的影响具有偶然性和流动性。整体来说,鸟害主要是粪道闪络和鸟粪污闪。因为鸟粪具有高电导率,会接通部分空气间隙通道造成闪络,在带电体和粪道末端的空隙中放电。低于220kV的线路,绝缘子串较短,其空气间隙闪络的概率较大。而高于220kV线路的情况则相对较好。鸟粪污闪通常发生在潮湿的雨雾气候下,鸟粪污染绝缘子表明引起的闪络。这类闪络通常季节性和地域性明显,一般属于线路瞬间故障。
1.1.3线路覆冰
线路覆冰通常发生在初冬和初春时节,在避雷线、绝缘子串、导线等多处都会有厚实的冰。气温和风力决定了覆冰的时间和程度,线路的走向也关系着覆冰。由于覆冰的荷载使其超过了设计荷载,造成倒杆或倒塔事故;覆冰层部分脱落,导线受力不均匀会发生跳跃现象,造成短路;严重的覆冰使导线弯曲接地;绝缘子串因覆冰绝缘能力下降,易于引起接地闪络事故。
1.1.4线路风偏放电
风偏故障危害较大,一般是由于气候十分恶劣和线路抵御能力不强。线路在恶劣环境下会沿强风偏转另外,在间隙减小,空间场强增大时,在导线和杆塔的尖端场强局部增强,从而引起风偏放电;通常强风伴随着暴雨,两种相互作用下,会降低空气间隙的放电电压。
1.1.5污闪
污闪通常是在大气污染和潮湿气候共同作用下发生的。雨水减少时,绝缘子表面脏污不能及时清洗,而在干燥季节大气污染加重时,绝缘子表面脏污急速堆积,此时可有可能发生污闪。
1.2人为活动因素
人为活动主要在于外力的破坏活动,其次是相关设计人员的因素。违章施工活动、盗窃、人为破坏电力设施和农村输电线路下的焚烧作物等均会导致线路跳闸。对于相关设计人员,在设计阶段未能准确确定其设计指标,在运行维护管理阶段未能严格按标准管理也是在自然环境下引起故障的原因之一。
1.3其它因素
变电设备老化,线路经久未修护等易于造成电力输送故障,同时仍有一些不明原因的闪络现象,本文不加讨论。
2电力输送故障维护
分析了上述电力输送故障的种种影响因素,针对每种情况制定相应的防治措施。
2.1防雷击措施
首先应做好雷电信息的收集分析工作,确定雷电与当地自然地理状况间的联系规律,综合防雷有效程度和经济效益确定具体的防雷措施。通常防雷措施有:避雷线、降低杆塔接地电阻、加装耦合地线、安装线路避雷器、加装杆塔拉线、采用侧向避雷针、采用多针系统等。
2.2防鸟害措施
一般的有防鸟和驱鸟两种措施。为了防鸟粪造成放电通道的扩大,一般可采取大盘径的绝缘子、加盖防鸟粪挡板、防鸟罩、防鸟网、安装鸟刺等。但该法只是降低其概率,不能完全预防。驱鸟顾名思义,就是采用装置驱赶鸟,一般有惊鸟装置、风车式、声波式、恐怖眼式驱鸟装置等。实际过程中往往多种方法结合使用。
2.3防冰措施
首先,在设计杆塔时充分考虑覆冰负荷影响,保证一定的负荷强度,在路线布置上尽量避免冷热交汇处,在材料选择上也应尽可能选择抗冰材料。实地选择恰当的除冰措施及时处理,一般除冰措施有:热力熔冰法,机械破冰法和其它方法。
2.4防风措施
防风偏放电主要措施是结合各地实际研究,充分收集当地地形气象资料和局部风偏标准,优化自身设计参数,一些具体措施具体如下:杆塔上的脚钉或其它突出物应避免安装在面向导线的一侧,在一些强风微地形地区,应尽可能采用“V”型串,新建工程校正塔头间隙,在适当位置加装重锤。
2.5防污措施
在污染程度较高区域,应采用防污能力较强的合成绝缘子;相关人员应加强清扫保护工作;研究积污规律,严格做好清理、监测工作,结合盐密测量值和大气环境污染值,尽可能确立一个预警防治系统。
2.6防外力破坏措施
防止人为破坏难度其实很大,因为电力设施覆盖面积大。首先,应健全相关的法律体系,落实明确相关的责任制度,对于一切违法活动要有统一合适的执法尺度。其次,相关保护工作人员应明确责任,做好宣传教育工作,并加强重要地区的监督工作。相关的实际人员应具备较高的综合素质,同时应积极学习研究新技术,在设计阶段充分设计,运行维护阶段认真管理。
2.7其它防治措施
线路和设备老化问题也可归为运行维护阶段的问题,相关人员应重视。对于一些不明确的电力输送故障,应及时做好记录调查研究。
3 结论
输电线路和供电设备是电网的重要组成。为提高电网稳定性,应确保供电技术的专业化和电力管理的标准化。仍应根据不同故障的特点制定相应的防治措施,降低事故发生概率,提高供电安全运行水平。
参考文献
[1]胡毅.输电线路运行故障的分析与防治[J].高电压技术,2007,33(3):1-7.
前言
电力电缆是电力传输的重要介质,随着经济的快速发展以及居民用电需求的增加,从而使得电力供应面临着巨大的供应压力。做好电力电缆的故障维修保障电力电缆的正常供电是现今乃至今后一段时间供电工作的重点。文章将在分析电力电缆常见故障的原因的基础上对如何做好电力电缆的故障维修方法进行分析。
1 电力电缆常见故障及原因分析
1.1 电力电缆绝缘性下降
电力电缆在运行的过程中由于电流较大的缘故会使得电力电缆产生发热现象, 电力电缆在受到电缆发热以及化学及机械的作用下会使得电力电缆的绝缘介质产生较为明显的物理或是化学变化,从而使得电力电缆的绝缘介质的绝缘性大幅下降,影响电力电缆的安全使用。同时在电力电缆的使用过程中,由于周边环境的水分含量较高或是电力电缆的中间接头因密封性不好而导致电力电缆受潮都会造成电力电缆的绝缘性的下降。在电力电缆的生产过程中如电缆包铅时留有砂眼或是裂纹等缺陷都会使得电力电缆的受潮几率大幅增加。
1.2 电力电缆过热
电力电缆在运行过程中会产生一定的热量,如出现故障会导致电力电缆过热从而影响电力电缆的正常使用。造成电力电缆过热的原因较为复杂,其中内因多是由于电力电缆内部的绝缘气隙游离所造成的局部受热,从而使得电力电缆的绝缘炭化。外因可能是由于电力电缆安装的位置处电力电缆分布较为密集,处于干燥管中的电缆数量较多会使得电缆的散热不畅而导致电力电缆的绝缘性加速下降。
1.3 电力电缆遭受外部机械损伤
电力电缆所造成的外力损伤主要是由于车辆振动等原因所造成的,机械外力的作用会使得电力电缆受力变形从而使得电力电缆内部的绝缘气隙遭到破坏从而使得电力电缆的绝缘性大幅下降。
1.4 电力电缆外护层遭到腐蚀
电力电缆由于受到外界环境的作用会使得电缆的铅包由于化学或是电解作用而遭到腐蚀,在电力电缆的铅包腐蚀过程中由于腐蚀的程度和性质的不同会使得电力电缆的铅包腐蚀呈现出不同的色彩及化合物,这类腐蚀现象会使得电力电缆的绝缘性及使用性能大幅下降,影响电力电缆的正常使用。
1.5 过电压所造成的电力电缆击穿问题
在电力电缆的使用过程中,会由于大气过电压和内部过电压而使得电力电缆绝缘所承受的应力超过许用应力而造成电力电缆的击穿,从而使得电力电缆故障。据统计,造成电力电缆击穿的所发生在户外接头端且多是由于大气过电压所造成的。
1.6 电力电缆中间接头制作不当而导致的电力电缆故障
在电力电缆接头制作的过程中,损坏电力电缆的内绝缘层电力电缆接头处密封不当都会使得电力电缆在使用的过程中因潮湿问题而导致电力电缆的绝缘性受损,进而影响到电力电缆的正常使用。
2 电力电缆故障点的定位
做好电力电缆的故障维修关键是要做好对于电力电缆故障点的定位,由于电力电缆埋于地下,从而为电力电缆的故障点的定位带来了不小的难度。电力电缆故障根据其发生的类型的不同可以分为低阻故障和高阻故障两种不同的类型。在电力电缆故障点的定位中可以使用:电桥法,此种方法包含有电阻电桥、电容电桥以及高压电桥法等几种方法,其中,电阻电桥法的历史较为悠久,其在电力电缆的短路故障及低阻故障的检测中能够取得较为良好的效果。电容电桥法在电力电缆断路故障中应用较多。而高压电桥法能够在高阻电力电缆击穿事故故障定位中发挥出良好的效果。低压脉冲法是一种在低阻电力电缆故障中应用较多的检测方法,其主要利用的是雷达的脉冲原理来观察脉冲在电力电缆中的发射和反射脉冲之间的时间差来对电力电缆的故障点进行计算定位,如果在使用的过程中发现发射和反射的脉冲相同则可以断定电力电缆的故障为断路,而发射反射脉冲不同则可以认为电力电缆出现短路或是低阻故障。高压闪络法主要应用于对电力电缆的高阻故障进行检测以补足电力电缆低压脉冲的短板,二次脉冲法也可以将其归纳为高压闪络法的范畴。在电力电缆的故障点定位中除了应用上述方法外,还可应用以下方法来对电力电缆的故障点进行定位:(1)声测法,此种方法多应用于电力电缆的高阻与闪络性故障,多用于对高压电缆导体对绝缘层放电的检测中可以取得较为良好的效果,其测量原理是在电力电缆的故障点定位过程中通过在故障电力电缆的两端施加一定的高压从而使得在电力电缆的故障点处产生击穿放电,通过对高压击穿放电时所产生的声音进行接收从而实现对于电力电缆故障点的定位。(2)音频感应法,主要用于对电力电缆的地震故障点进行定位。(3)声磁同步法,通过在对电力电缆的被测端施加高压冲击脉冲,从而使得电力电缆在故障点处因高压击穿而产生电磁波和声波,使用传感器对这两种信号进行接收并绘制成波形图,在两种波形图的交汇处即为电力电缆的故障点。此种方法能够在高低阻故障检测中取得良好的效果。
3 电力电缆故障维修
在完成了对于电力电缆故障点的定位后,需要结合电力电缆的故障类型采取适应的措施来对电力电缆进行维修:对于电力电缆出现的中间接头故障和终端头制作工艺不达标而导致的电力电缆绝缘故障需要在维修的过程中严格进行规范操作。通过剥离电力电缆的护套、绝缘屏蔽层,而后对剥离完成的电力电缆的绝缘表面进行彻底的打磨和清洁,避免杂质等遗留在绝缘层上而导致电力电缆绝缘性下降,同时在电力电缆接头绝缘屏蔽的制作中需要确保周边环境的湿度在70%以内,以避免空气中的水汽进入到电力电缆接头屏蔽层中影响电力电缆的绝缘效果。在电力电缆的制作过程中根据相关规定电力电缆的饱装层和铜屏蔽层需要单独接地,且其截面积要≥25mm2,在电力电缆的安装过程中为确保电力电缆的良好接触要对电力电缆的接线鼻处进行镀锡处理。电力电缆因外力作用而导致的故障是电力电缆故障中的重点,为避免电力电缆因受外力作用而导致的故障需要对电力电缆的受力部位做穿管并加以相应的保护,同时在对电力电缆的中间接头处做相应的固定处理。在电力电缆附近需要添加醒目的告示牌以提醒施工人员。对于电力电缆的故障点处首先需要对电缆进行外部观察,查看是否有明显的破损,在切开电力电缆的故障点时要注意检查接头内是否有积水或是潮气,如存在则不得使用喷灯进行切割,而应当使用铁锤和电工刀来对套管进行切割,而后将故障段进行割断并重新接入新的电力电缆。对于电力电缆中出现的受潮问题,如潮气不大则可以使用喷灯或是炭火进行烘烤以去除电力电缆中的潮气。对于纸芯线缆受潮较为严重时则可以使用浇蜡法来去除电力电缆中所含有的潮气。
4 结束语
电力电缆是电力供应的基础,近些年来随着经济的发展以及用电需求的增加,使得电力电缆承受着较大的用电负荷从而使得电力电缆故障频发。文章在分析电力电缆常见故障的基础上从而如何做好电力电缆的故障点定位入手对如何对电力电缆的故障点进行故障处理进行了分析阐述。
参考文献
中图分类号TM757 文献标识码A 文章编号 1674—6708(2012)76—0125—02
与架空线比较而言,电力电缆线与线之间的绝缘距离较小,不占用地面空间,运行时具有较高的可靠性,在电网运行效率方面及对人身的安全影响方面都得到世界各国的认可。随着城市化步伐和电力工业的发展,地埋电力电缆发展的速度逐渐加快,但随之也带来不同的问题,由于该电力电缆类型深埋于地下,一旦出现故障,很难对其故障点进行定位,如果没有相关技术及设备对电力电缆线路进行保障,电力电缆故障造成的经济损失无法估量。
1 电力电缆故障类型分析
1.1 开路故障
如果电缆的绝缘电阻出现无穷大的情况,而电压却不影响用户端,这样故障我们称为开路故障。在这种故障发生后,电缆故障点处的阻抗无穷大。
1.2 低阻短路故障
如果电缆的绝缘电阻值变小,与电缆自身特性阻抗相比,绝缘电阻小于电缆自身阻抗,甚至没有电阻,即0≤RL
1.3 电阻泄露故障
如果电缆故障点处的直流电阻比该电缆自身的阻抗大,这种故障类型成为电阻泄露故障。进行高压绝缘测试的时候,随着实验电压的升高,泄露电流也会随之增大,如果实验电压升高到一定值时,泄露电流就有可能超过允许的最大电流。
1.4 高阻闪络性故障
这种故障类型是泄露电流不随电压的升高而升高,但随着试验电压的升高,其突然增大,反应到电流表上,电流表指针呈现出闪络性摆动,如果对此试验进行重复,可以发展其具有可逆性。而故障点无电阻通道,只是存在与闪络的表面或者放电的间隙。
1.5 护层故障
电力电缆线路一般对护层都有一定的要求,在对护层故障位置进行准确的测定之后,可以采用与护层相同材料的进行修补包扎,如果护层损坏的较多,可以套上热缩卷包管进行加热收缩,对修补之后的护层,在进行绝缘电阻测量或者护层直流耐压试验,如果还存在故障,则说明其它部位还存在故障。
2 电力电缆故障原因分析
2.1 机械损伤
由于在电缆安装的时候,操作不当或者不小心造成电缆机械性损伤,或者由于电缆在铺设完成后,接近电缆路径的附近的机械施工时,人为的造成电缆的损伤,导致电缆绝缘层穿孔,潮气沿着破损的地方进入到线缆的内部,导致绝缘性能下降,形成故障。机械损伤不严重时,一般不会直接形成故障,可能是在经历几个月或者几年以后故障才能明显的被察觉出来。
2.2 过电压
通常,电力系统中,电气设备对地绝缘只能承受相电压,很多电机的绝缘性能只能承受几十伏的电压,最多也不会超过百余伏。受到某些因素的影响,往往电气设备绝缘上的电压往往都超过上述电压数值。虽然这种现象存在的时间非常短,但其出现时数值非常高,经常造成电气电缆绝缘闪络或被击穿。这就是我们所说的过电压,对于瞬间的高位电压,即便是时间非常短促,也会造成较大的破坏,所以,必须要采用相关的措施,防止电力电缆承受过电压。过电压一般是由于电力设备进行拉闸或者导通管换相时,电路中的电感元件,由于电流的突然变化造成感应电动势,最主要的特点就是时间短,呈现出尖峰状态。
2.3 绝缘老化
一般,电力电缆的绝缘材料基本都是采用高分子有机化合物,外多种因素的共同作用下,其性能会出现逐渐下降的趋势,也就是我们所说的老化现象。橡皮、塑料等材料在受热之后容易发生热老化,在有氧、热共同作用下,会出现热氧老化。高聚物在热的作用下可发生交联和热降解反应,一些材料在温度达到一定程度时会析出HCl。一般热氧化作用下,会生成过氧化物、自由基等,过氧化物又生成两个自由基,自由基在参与到反应中,最后生成低分子物质或单基物质,出现这种物质时,表明电缆的性能已经下降的非常大,电缆呈现出发粘、变软,机械强度下降等状态或者呈现出变硬、变脆等,导致电缆表现出现裂纹。
2.4 其它原因
除了上述的几种原因以外,电缆故障还会因为一些因素导致:首先,电缆质量的不佳,主要是电缆绝缘质量不达标,电缆绝缘材料的不合格,这种电缆在短时间内就会出现故障;其次,由于在电缆铺设时,要经过严格计算设计,如果线路中存在较大的欺负落差,会导致电缆内部的绝缘油流失,造成绝缘能力下降,这需要在设计的时候按照规范进行线路的设计;第三,化学物腐蚀。电缆线路在经过酸性土壤或盐碱地时,往往会造成线缆表面的服饰;第四,地面局部下沉影响。受地震等地质灾害或者大型建筑基础下沉等作用的影响,很容易对电缆的表面造成损伤,形成故障;第五,过负荷运行时间过长。因为过负荷运行,电缆自身的温度会不断上升尤其是在夏季,电缆升温往往会造成薄弱环节被击穿,这也是为什么夏季经常出现线路故障的主要原因;最后,外电场的影响。大型电力机车轨道附近的电缆外表皮,在长期强磁场的作用下,极易出现电腐蚀损伤,表皮损伤后,潮气会进入到电缆内部,造成绝缘破坏。
3 电力电缆故障定位
1电力电缆故障类型分析
1.1开路故障
如果电缆的绝缘电阻出现无穷大的情况,而电压却不影响用户端,这样故障我们称为开路故障。在这种故障发生后,电缆故障点处的阻抗无穷大。
1.2低阻短路故障
如果电缆的绝缘电阻值变小,与电缆自身特性阻抗相比,绝缘电阻小于电缆自身阻抗,甚至没有电阻,即0≤RL
1.3电阻泄露故障
如果电缆故障点处的直流电阻比该电缆自身的阻抗大,这种故障类型成为电阻泄露故障。进行高压绝缘测试的时候,随着实验电压的升高,泄露电流也会随之增大,如果实验电压升高到一定值时,泄露电流就有可能超过允许的最大电流。
1.4高阻闪络性故障
这种故障类型是泄露电流不随电压的升高而升高,但随着试验电压的升高,其突然增大,反应到电流表上,电流表指针呈现出闪络性摆动,如果对此试验进行重复,可以发展其具有可逆性。而故障点无电阻通道,只是存在与闪络的表面或者放电的间隙。
1.5护层故障
电力电缆线路一般对护层都有一定的要求,在对护层故障位置进行准确的测定之后,可以采用与护层相同材料的进行修补包扎,如果护层损坏的较多,可以套上热缩卷包管进行加热收缩,对修补之后的护层,在进行绝缘电阻测量或者护层直流耐压试验,如果还存在故障,则说明其它部位还存在故障。
2电力电缆故障原因分析
2.1机械损伤
由于在电缆安装的时候,操作不当或者不小心造成电缆机械性损伤,或者由于电缆在铺设完成后,接近电缆路径的附近的机械施工时,人为的造成电缆的损伤,导致电缆绝缘层穿孔,潮气沿着破损的地方进入到线缆的内部,导致绝缘性能下降,形成故障。机械损伤不严重时,一般不会直接形成故障,可能是在经历几个月或者几年以后故障才能明显的被察觉出来。
2.2过电压
通常,电力系统中,电气设备对地绝缘只能承受相电压,很多电机的绝缘性能只能承受几十伏的电压,最多也不会超过百余伏。受到某些因素的影响,往往电气设备绝缘上的电压往往都超过上述电压数值。虽然这种现象存在的时间非常短,但其出现时数值非常高,经常造成电气电缆绝缘闪络或被击穿。这就是我们所说的过电压,对于瞬间的高位电压,即便是时间非常短促,也会造成较大的破坏,所以,必须要采用相关的措施,防止电力电缆承受过电压。过电压一般是由于电力设备进行拉闸或者导通管换相时,电路中的电感元件,由于电流的突然变化造成感应电动势,最主要的特点就是时间短,呈现出尖峰状态。
2.3绝缘老化
橡皮、塑料等材料在受热之后容易发生热老化,在有氧、热共同作用下,会出现热氧老化。高聚物在热的作用下可发生交联和热降解反应,一些材料在温度达到一定程度时会析出HCl。一般热氧化作用下,会生成过氧化物、自由基等,过氧化物又生成两个自由基,自由基在参与到反应中,最后生成低分子物质或单基物质,出现这种物质时,表明电缆的性能已经下降的非常大,电缆呈现出发粘、变软,机械强度下降等状态或者呈现出变硬、变脆等,导致电缆表现出现裂纹。
2.4其它原因
除了上述的几种原因以外,电缆故障还会因为一些因素导致:首先,电缆质量的不佳,主要是电缆绝缘质量不达标,电缆绝缘材料的不合格,这种电缆在短时间内就会出现故障;其次,由于在电缆铺设时,要经过严格计算设计,如果线路中存在较大的欺负落差,会导致电缆内部的绝缘油流失,造成绝缘能力下降,这需要在设计的时候按照规范进行线路的设计;第三,化学物腐蚀。电缆线路在经过酸性土壤或盐碱地时,往往会造成线缆表面的服饰;第四,地面局部下沉影响。受地震等地质灾害或者大型建筑基础下沉等作用的影响,很容易对电缆的表面造成损伤,形成故障;第五,过负荷运行时间过长。因为过负荷运行,电缆自身的温度会不断上升尤其是在夏季,电缆升温往往会造成薄弱环节被击穿,这也是为什么夏季经常出现线路故障的主要原因。
3常用的电缆故障测距检测方法
3.1电桥法:将被测电缆终端故障相与非故障相端接,电桥两臂分别接故障相和非故障相,通过调节电阻使得电桥达到平衡,通过公式计算出故障点的距离。目前现场上电桥法用的越来越少,但是对于一些特殊故障没有明显的低压脉冲反射,但又不容易用高压击穿,如故障电阻不太高的情况下,使用电桥法往往可以解决问题。电桥法的优点是简单、方便、精确度高,但它的重要缺点是不适用于高阻与闪络性故障。
3.2低压脉冲反射法:测试时向电力电缆的故障相注入低压脉冲.该脉冲沿电缆传播到阻抗小匹配点即故障点时.产生反射叫波送测试点由仪器记求下来,根据发射脉冲与反射脉冲的往返时间差和脉冲在电缆中传播的波速度.便可计算出故障点离测试点的距离。优点是简单直观,不需要知道电缆的准确长度等原始资料。缺点是不能适用于高阻与闪络性故障。
3.3脉冲电流法:脉冲电流法是将电缆故障点用高压击穿,使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号,通过分析判断电流行波信号在测量端和故障点往返一趟的时间来计算故障距离。脉冲电流法采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号。
3.4二(多)次脉冲法:针对高阻接地时波形难判断的情况,近几年出现了二次脉冲理论,并在实践中取得良好的效果,如奥地利保尔公司的SV3000/2100系统,此系统对低压脉冲、脉冲电流法均可实现。
4常用的故障定点方法
4.1声测定点法:声测法是电缆故障的主要定点方法,主要用于测量高阻与闪络性故障,测量时使用高压设备使故障点击穿放电,故障间隙放电时产生的机械振动,传到地面,便听到“啪、啪”的声音,利用这种现象可以十分准确地对电缆故障进行定点。缺点是受外界干扰较大。
4.2声磁法:在向电缆施加冲击高压信号使故障点放电时,会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来,这一环流在电缆周围产生脉冲磁场,在监听到声音信号的同时,接受到脉冲磁场信号,即可判断该声音是由故障点放电产生的,故障点就在附近。
4.3:音频感应法:音频感应法一般用于探测故障电阻小于10Ω的低阻故障,探测时,用1kHZ的音频信号发生器向待测电缆通音频电流,发出电磁波;然后在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号,并将之送入放大器进行放大,将放大后的信号送入耳机或指示仪表,根据耳机中声响的强弱或指示仪表的指示值大小而定出故障点的位置,当探头从故障点前移1-2m时,音频信号中断,则音频信号最强处为故障点。
5结语
总体而言,电力电缆的故障查找在理论上和工程实践方面都还需要我们继续深入发现和解决各项技术问题,尤其重要的是做到故障的防范措施。要严把试验和验收关,按相关技术指标对新装电力电缆进行试验、验收;加强电力电缆巡视检查;利用电力电缆在线监测装置来实时监测电网中电缆的实际运行状态等,力争将电缆故障的发生几率降低至最低限,确保电网的正常运行。
参考文献:
2012年9月,武广OLT下挂的ONU广州北站发生了一次故障,此故障的处理过程几乎囊括了OLT故障处理的所有手段,是OLT故障处理的一个典型案例。
现象描述:广州北站ONU第一条电路PCM告警,本室做2M环回,OLT侧正常。打直2M后,告警消失。第二天,又发生相同告警,检查发现2M头虚焊,重做2M头告警消失。PCM告警消失后,工区反映所有电话呼入呼出都忙音。
对于OLT单个用户故障,一般从三个方面入手:1、外线故障。在机房MDF架甩开外线,插上话机听是否正常,如正常便是外线原因。2、硬件故障。ASL板故障、PV4板故障、PWX板故障、时钟问题以及用户话机故障 。因为是单个用户出现问题,所以一般不可能是整块板及时钟问题,大都是ASL板上相应的端口问题或话机问题。3、数据设置错误。用户数据由交换机侧设置,检查用户数据即可。
大面积用户故障,主要有三种:
1、网管维护系统中,半框或整框单板呈现为红色故障态。故障原因包括:数据设置错误,传输问题,PV4板硬件故障。
2、半框或整框用户板故障,但PV4板正常。故障原因包括: 2M收发接反,或把到其它框的2M接到了故障框。
3、忙音现象。故障原因有四种:(1)用户过多,话路不够分配。一个ONU两条2M,可以满足60个用户同时提机通话,按照收敛比1:4,可以安装240个用户。超过240个用户,可能会有忙音现象出现。这个问题通过扩容便可以解决。(2)2M链路硬件故障。由于2M链路连接不好,引起2M链路物理层的故障。观察网管是否有线路告警,通过逐段环回等操作定位。(3)2M链路正常,但是呼叫时隙分配到该链路时不能通话。可能是由于2M链路连接交叉错位引起(俗称鸳鸯线),通过维护台发起链路身份标识,便可验证是否鸳鸯线。(4)配置的2M链路数与实际使用的2M链路不一致。例如某站点开通了4条2M,实际使用了2条,未使用的两条2M进行了环回,用户呼入呼出占到环回链路,就会忙音。删除多余链路,便可正常使用。
下面我们详细描述本次故障的处理流程。
1.网管单板状态都正常,无任何告警。
2.因为不是新开局,所以排除数据设置问题。
3.该站只有21个用户,话路足够使用。
中图分类号:F407文献标识码: A
一、 系统开发方法及相关技术
电力故障定位系统采用基于SOA架构的微软.NET技术进行软件开发。应用微软的.NET Framework框架三层架构,将数据层(DAL)、应用层(UI)和业务层(BLL)进行了分离,业务层通过数据层访问数据库,保护数据安全,利于负载平衡,提高运行效率,方便构建不同网络环境下的分布式应用其中。业务层的主要作用是接收用户的指令或者数据输入,同时负责将业务逻辑层的处理结果显示给用户。应用层主要对用户的请求接受,以及数据的返回,为客户端提供应用程序的访问。这样,其主要目的是降低业务系统各层之间的或其他系统间的耦合度,提供安全数据通信,提高系统可扩展性、兼容性以及集成能力。
1.1 SOA架构
SOA架构,是英文Service Oriented Architecture的缩写,即面向服务的架构,它是指在Internet环境下,通过连接能完成特定任务的独立功能实体实现的一种软件系统的组件模型,它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来,从而使得构建在各种各样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。
传统的Web(HTML/HTTP)技术有效的解决了人与信息系统的交互和沟通问题。而WEB服务(XML/SOAP/WSDL)技术更为有效的解决了信息系统之间的交互和沟通问题。SOA架构采用了面向服务的商业建模技术和WEB服务技术,从而实现了系统间的松耦合,以及系统间的整合与协同。因此,SOA架构的一个服务用.NET或J2EE都可以实现,因而使用该服务的应用程序可以在不同的平台之上,使用的语言也可以不同。
鉴于SOA架构的巨大优越性,全球所有的软件公司,如ORACLE、微软、IBM、金蝶等,都相继推出了支持SOA架构的软件开发平台或软件系统。这样,更加迅速地促进了SOA架构的完善和推广,因而J2EE和.NET两大软件开发平台都完全支持SOA架构的软件开发全流程。
SOA架构包含了运行环境、编程模型、架构风格和相关方法论等在内的一整套新的分布式软件系统构造方法和环境,涵盖了服务的整个生命周期:建模-开发-整合-部署-运行-管理。
WSDL是Web 服务描述语言,是英文Web Services Description Language的缩写。它其实是一个 XML 实例文档,符合用于服务请求方和服务提供者之间的通信的 W3C 标准 XML 语法。它描述 Web 服务如何工作。正是由于 WSDL 文件,Web 服务才被称为“自描述”,因为可以从 WSDL 文件生成 SOAP 消息。事实上,很多工具都可以从 WSDL 文件创建客户机代码。
UDDI 是一种目录服务,使用它可以对 Web services 进行注册和搜索。是英文Universal Description, Discovery and Integration的缩写,可译为“通用描述、发现与集成服务”。
SOAP是一种轻量的、简单的、基于 XML 的简单对象访问协议,它被设计成在 WEB 上交换结构化的和固化的信息。 SOAP 可以和现存的许多因特网协议和格式结合使用,包括超文本传输协议( HTTP),简单邮件传输协议(SMTP),多用途网际邮件扩充协议(MIME)。它还支持从消息系统到远程过程调用(RPC)等大量的应用程序。
1.2 微软.NET Framwork框架
微软.NET Framework框架是支持生成和运行下一代应用程序和 XML Web Services 的内部 Windows 组件。它以系统虚拟机作为编程平台,以通用语言运行库(Common Language Runtime)为基础,支持多种语言(C#、VB、C++、Python等)的软件开发平台。
微软.NET Framework框架主要包括公共语言运行时(CLR)和.Net Framework类库(FCL),以及VC++ .NeT、C#、VB .NeT和VJ#开发语言工具。
微软.NET Framework框架的最高版本现为.NET Framework 4.5,它是从1.1、2.0、3.0、3.5、4.0不断发展而来。在实际软件项目中应用最多的是3.5和4.0两个版本。
完全支持微软.NET Framework 3.5框架的是Windows Studio .NET 2008及以上版本。
微软.NET Framework框架支持最新的SOA架构,它是当今最流行的Web软件框架之一。另外,基于JAVA的框架和基于C++的框架。
微软.NET Framework框架具有运行稳定、开发简便、易学的优点,更因为现在绝大多数的计算机的操作系统都是属于微软公司开发的Windows系列,更为广大的软件工程师所喜爱,因此,本系统采用了微软.NET Framework框架。
1.3 互联网信息服务IIS6.0
IIS,是指互联网信息服务,是英文Internet Information Services的缩写。它是由微软公司提供的基于运行Microsoft Windows的互联网基本服务的Web服务组件,又称为文件和应用程序服务器,包括Web服务器、FTP服务器、NNTP服务器和SMTP服务器等,分别提供网页浏览、文件传输、新闻服务和邮件发送等功能[7]。
IIS互联网信息服务的最高版本为8.0,常用版本为6.0。下面详细介绍6.0版本的功能和特点。
通常情况下,开发出来的Web程序部署在IIS6.0上,即可提供给客户机通过像IE8.0这样的浏览器,就可以访问该Web程序了。电力故障定位系统的程序最终就部署在IIS6.0应用程序服务器上。
1.4 SQLSERVER数据库
SQL Server数据库是微软的大型关系数据库管理系统,它的最新版本是SQL SERVER 2012,于2012年4月1日正式推出。另外,常用的还有SQL SERVER 2005和SQL SERVER 2008两个版本。
SQL Server数据库采用SQL结构化查询语言,SQL是英文Structured Query Language的缩写。SQL语言是关系型数据库管理系统的标准语言。它可以用来执行各种各样的操作,例如更新数据库中的数据,从数据库中提取数据等。目前,绝大多数流行的关系型数据库管理系统,如Oracle, SQL Server, Sybase, DB2等都采用SQL语言作为各自的数据库语言标准。
SQL Server数据库与 微软的Visual Studio、Microsoft Office System 以及其他的微软开发工具包都具有紧密集成应用。在微软推出的集成开发平台中,已经具备了整个软件工程生命周期所需要的全部支持。
SQL Server数据库管理器的主要数据库对象,包括表、视图、存储过程、定时作业等[8]。
存储过程Procedure,是SQL Server数据库的编程功能的基础。它通常是组成一个逻辑单元的Transact-SQL语句的有序集合。存储过程允许使用变量和参数,也可使用选择和循环结构。
二、 需求分析
软件需求分析是整个软件开发的初始,关系到软件系统开发的成败,是决定软件产品质量的关键。通过需求分析,把软件功能和性能的总体概念描述为具体的软件需求规格说明,奠定软件开发的基础。
常见的需求分析方法有结构化分析方法、面向对象的分析方法等。其中结构化分析方法是现有的软件开发方法中最成熟、应用最广泛的方法,它是一种面向过程的需求分析方法[11]。
随着互联网时代的到来,对业务应用系统日益要求快速响应、交互及低成本维护,也由于面向对象的分析方法的理论和工具的完善,面向对象的分析方法越来越得到更多的应用。电力故障定位系统的需求分析也采用面向对象的分析方法来完成。
2.1 业务需求
电力故障定位系统的业务主要包括两大模块,一是后台主站系统模块,二是线路监测系统模块。
后台主站系统模块,又称为故障定位监控软件系统,和负责电力线路在线实时监测的数据采集器通过GPRS通信网络进行通信,将采集到的实时数据和故障告警存储至数据库中,并可通过短信服务及时通知相关人员进行处理。
线路监测系统模块,由数据采集器和无线故障定位监测器等组成。无线故障定位监测器集合了短路和接地故障的“遥信”及直接取代线路取样CT实现无线“遥测”功能。数据采集器具有“三遥”功能,有光纤、GPRS及无线端口,无线端口具有与无线故障定位监测器进行无线通信的功能,GPRS端口具有与后台主站系统进行无线通信的功能,光纤端口具有通过光纤直接与后台主站系统进行通信的功能。
2.1.1 业务描述
1.后台主站系统模块。包括系统管理、系统设置、数据查询等子模块。通过系统管理子模块,可以登录本系统,注销本系统,以及退出本系统。通过系统设置子模块,可以完成采集器和指示器的增加、修改、删除,以及指示器数据定义召测、下发等功能。通过数据查询子模块,可以查询故障定位告警、总召数据等遥测量,以及故障历时记录等功能。
2.线路监测系统模块。
应用于中高压输配电线路,可检测短路和接地故障并指示出来,可以监测线路和变压器(高压侧)的运行情况。
2.2 功能需求
功能需求定义了必须实现的软件功能,使得用户通过这些功能完成他们的任务,从而满足业务需要。在面向对象的系统分析中,功能需求是常常用用例图来描述的。首先要抽取出软件系统有哪些角色,然后获得不同角色具有不同的功能。
2.2.1 角色分析
电力故障定位系统在大多数情况下,有电力调度人员、电力维护人员等来使用和管理,不过其功能是完全相同的。因此,从电力故障定位系统的实际需求来分析,系统涉及到角色:系统管理、作业管理。
2.2.2 业务功能
以下从业务角度出发,给出了电力故障定位系统的总体用例图,包含系统设置、数据查询等用例,为了简化处理,归纳为管理员和作业员两个角色。管理员角色主要负责系统设置,当然也还可以进行数据查询。而作业员角色,则只有数据查询功能。
2.2.2.1 系统设置
系统设置具有采集器信息、指示器信息和指示器数据定义三个子功能。采集器信息功能具有增加采集器信息、删除采集器信息、修改采集器信息、检索采集器信息等子功能。指示器信息功能具有增加指示器信息、删除指示器信息、修改指示器信息、检索指示器信息等子功能。指示器数据定义功能具有指示器数据召测和指示器数据下发等子功能。
2.2.2.2 数据查询
数据查询具有告警查询、故障历史查询和总召数据查询三个子功能。其中,告警查询功能具有按条件检索告警、打印导出告警等子功能。故障历史查询功能具有按条件检索故障历史、打印导出故障历史等子功能。总召数据查询功能具有按条件检索总召数据、打印导出总召数据等子功能。
2.3数据需求
经过对业务需求和功能需求分析得知,电力故障定位系统所需的类和各类间的关系。系统设置类提供对采集器信息、指示器信息、指示器数据定义各类的操作,数据查询类提供对告警记录、故障历史记录、总召数据记录各类的维护。
2.3.1 系统设置
系统设置类包括采集器信息、指示器信息、指示器数据定义三个子类。其中,采集器信息类包括了采集器地址、采集器名称、RF模块地址、SIM卡号等主要属性。指示器信息类包括了指示器地址、指示器名称、线路号、指示器相位等主要属性。指示器数据定义类包括了速断电流、速断延时、过流电流、过流延时、暂态电流增量、相电场下降比例、相电场下降延时、指示器复归时间、RF主动发送间隔时间等主要属性。
2.3.2 数据查询
从数据查询类包括告警信息、故障历史信息、总召数据信息三个子类。其中,告警信息类包括了所属局、所属所、所属线路、所属采集器、所属指示器、告警时间、告警内容、记录时间、线路号、A相电流、B相电流、C相电流等主要属性。故障历史信息类包括了所属局、所属所、所属线路、故障时间、故障内容、记录时间等主要属性。
3.1 总体设计
3.1.1 系统设计的原则
1、系统扩展性原则
2、系统开放性
3、系统安全性
4、稳定可靠性
3.1.2 系统体系结构设计
数据库服务器安装和运行SQL SERVER数据库系统。Web服务器安装了IIS6.0互联网信息服务软件,电力故障定位系统的应用程序由IIS6.0进行部署和运行, 以静态或动态网页的形式存放于Web服务器上。电力故障定位系统的应用程序通过数据库接口和数据库服务器进行数据交互。指示器对电力配电线路进行实时监控,发现有任何故障及时通过采集器发往电力故障定位系统的监控中心,并由监控中心及时通知电力运行人员以进行维护或抢修。电力运行人员通过客户端浏览器,可以维护和管理采集器及指示器,以及查询告警、故障历史和总召数据等记录。
3.1.3 系统功能架构设计
电力故障定位系统一共分为系统设置和数据查询两个子系统。其中,系统设置子系统又分为采集器管理、指示器管理、指示器数据定义管理共3个模块。数据查询子系统又分为告警管理、故障历史管理、总召数据管理共3个模块。
3.2 功能模块设计
3.2.1 系统设置
3.2.1.1 功能结构设计
“系统设置”功能主要是供用户对采集器信息、指示器信息、指示器数据定义召测信息、指示器数据定义下发信息进行查询;此外,该功能还对采集器信息、指示器信息进行增加、修改、删除,以及对指示器数据定义进行召测和下发。
3.2.1.2 类图设计
系统设置类图,依据功能需求和数据需求,系统设置类包括采集器信息、指示器信息和指示器数据定义三个子类。
3.2.1.3 顺序图设计
增加采集器信息功能是完成新的采集器的录入的任务。
修改采集器信息功能是完成已经录入的采集器的修改任务。
删除采集器信息功能是完成已经录入的采集器的删除任务。
召测指示器数据定义功能是指将指示器数据定义从指定的指示器遥测并显示到界面和存储至数据库的过程。
下发指示器数据定义功能是指将给定的指示器数据定义下发至指定的指示器并存储至数据库的过程。
作为电网能量转换和传输中的重要设备,电力变压器的运行质量对于提高整个输电系统的安全、系统化工作及经济效益具有至关重要的作用。然而,长期以来电力系统对于电力变压器的维护和诊断都存在不同程度的问题,这对电力变压器的运行造成了非常不利的影响。因此,加强有关电力变压器的维护与故障诊断的分析研究,对于提高电力变压器的可靠运行具有重要的现实意义。
一、电力变压器的日常维护要点
1.运行状况的检查:定时检查电压、电流、负荷、功率因数、环境温度有无异常;及时记录各种上限值,发现问题及时处理。
2.变压器温度检查:不定时测量变压器运行温度,并与变压器本身温度计进行对比,确保测温仪正常。
3.鼓风机的检查:查看声音是否正常,并确认无震动和异常温度。
4.外观检查:查看变压器两侧母线有无悬挂物,各接点处有无发黑、发热现象。
5.嗅味:当温度异常升高时,变压器附着的赃物或绝缘件是否烧焦,发生臭味,应及时清扫、处理。
6.日常巡点检。
①变压器金具连接是否紧固;引线不应过松或过紧。
②瓷瓶、套管是否清洁,有无破损裂纹、放电痕迹及其它异常现象,并检查变压器高低压接头是否牢固,有没有接触不良或发热的现象。
③变压器外壳接地点接触是否良好,基础是否完整,有无下沉、水泥脱落或裂纹。
④检查变压器的运行声音是否正常;正常运行时有均匀的嗡嗡电磁声,如内部有噼啪的放电声则可能是绕组绝缘的击穿现象,如出现不均匀的电磁声,可能是铁芯的穿芯螺栓或螺母有松动。
⑤变压器油色、油位是否正常,各部位有无渗漏油现象。
⑥瓦斯继电器有无渗漏油,防雨罩有无脱落。
⑦有载调压装置电源指示正确,分接头指示正确。
⑧风扇运转正常、无异常声音、端子箱内二次接线接头有无送动、发热。
二、电力变压器的故障诊断分析
1.接头过热
变压器的接头出现过热时会引起接线烧断故障,可以采用两种方法进行故障消除:
①采用普通连接方式,在变压器的接面处制造一个平面,并清理其表面的杂质,然后用导电膏进行全面均匀涂抹,以此保证连接的有效性;
②采用铝制质或铜质电线进行连接。在电线连接时,要设置两端分别为铜导体与铝导体特殊触头。
2.铁芯多处接地
按照设计要求铁芯只能出现一处接地,如果出现多处接地的情况就会影响铁芯的正常运行,进而造成变压器的性能受损。故障处理中可以直接进行开箱检查,然后剪除多余的接地线;还可以采用直流电流冲击法进行排除。故障排除方式为:先把铁芯的接地线完全拆除,然后在铁芯和油箱之间进行重复多次的直流电压冲击,这样便能烧毁多余的接地线。
3.变压器漏油
变压器漏油不仅会引起严重的环境污染,还会影响变压器运行的安全性和稳定性。变压器漏油分为防爆管漏油和焊接处漏油两种:
①防爆管漏油,防爆管的主要功能是为变压器的油箱提供防护避免出现破裂问题。而在使用防爆管时其外部的玻璃膜很容易在剧烈震动下发生破裂,如果不能及时更换就会引起绝缘纸受潮。处理方式为直接将防爆管拆除,然后合理改装压力释放阀门;
②焊接处漏油,此种故障处理时:对于三面的连接部位要先将铁板裁剪形成三角形后再进行补焊;两面连接部位要先将铁板裁剪成纺锤状再进行补焊。
4.轻瓦斯保护动作
轻瓦斯动作一般是由变压器内部轻微故障,产生小量气体;变压器油位下降,并低于瓦斯继电器,空气进入气体继电器等引起,一般情况检查油位、二次回路、收集气体做鉴定,若气体可燃且色谱分析不正常,气体为淡灰色时说明变压器内部绝缘材料故障;颜色为黑色时可能是铁芯烧坏;颜色为微黄色时可能是变压器内本质材料故障。
5.重瓦斯保护动作
当变压器内部发生短路时,故障点的电弧引起高温,造成绝缘物和变压器油分解,产生大量气体,并快速流动,使重瓦斯动作。
处理方法:
①检查外壳有无异常变形、油枕油面是否正常;
②绝缘电阻测试,测量变压器绝缘是否良好;
③取油样进行试验;
④检查高低压侧引线有无烧伤或短路现象;
⑤检查瓦斯继电器有无渗水。
在这里值得的一提的是2008年8月2日我公司长坡降压站2#主变由于连日降雨变压器重瓦斯保护动作跳闸,技术人员对变压器进行绝缘电阻、直流电阻、油样试验等一系列的检查后,最后对瓦斯继电器进行检查,发现瓦斯继电器渗水,引起接线柱短路使变压器重瓦斯保护动作跳闸。
6.差动保护动作
如果变压器发生差动保护动作:
①检查差动保护一次设备和保护二次回路。并查看是否由于保护误动或人为误动;
②对变压器进行绝缘电阻及直流电阻试验;
③检查保护整定数值是否正确。
2011年我公司16000KVA变压器在带负荷投运时20分钟左右差动保护动作,经检查发现保护定值的差动不平衡系数设置错误,从而导致差动保护动作使变压器跳闸,后重新计算整定,变压器恢复正常。
7.直流电阻不平衡
测量变压器的直流电阻是变压器试验中的一项重要性能参数,16000KVA以下变压器相间直流电阻不平衡率为4%,线电阻不平衡率为2%,若超出规定范围,主要原因为:
①变压器本身缺陷引起主要包括绕组中存在匝间短路;绕组数量有误差;
②导线质量不符合要求;
③引线与套管导杆或分接开关之间连接不紧;
④分节开关接触不良,此类故障是造成变压器直流电阻不平衡率超标概率最高的。
三、结束语
变压器的维护及故障诊断水平将直接关系到变压器的运行质量和使用寿命。因此,相关技术及维护人员要加强对变压器维护和故障诊断技术的学习与掌握,不断拓展新型检测方法和检测技术,以逐步提高变压器的运行质量。
参考文献
[1]吴立增.变压器状态评估方法的研究[D].华北电力大学(河北),2012,13(14):74-75.
0、引言
组合电器式开关直流回路寄生会造成当发生直流接地在断空开时接地不消除或接地发生转换,严重时可能会引起误动作;两路直流系统寄生会使绝缘监察装置误报接地告警信号;切换母线电源与电度切换电源回路共用切换回路会造成直流回路寄生;开关操作回路中交直流回路共同布线当交流回路发生烧毁时会造成开关跳闸;中性点不接地系统PT一次接地端未接好会造成PT二次回路电压畸变; SF6开关在发生直流接地或直流系统波动较大时会引起母联开关正常运行时跳闸。
1 问题及原因分析
1.1 操作回路切换引起的直流回路寄生
组合电器式开关由于远近控操作回路切换引起的直流回路寄生。
某新建变电所竣工验收工作时,在对110kV组合电器设备电源回路检查时发现,当对开关作就地及远方切换回路时两组电源存在寄生回路。此回路导致开关就地操作电源与保护屏操作箱电源之间存在电联系。根据规程:每组断路器的直流电原仅且只能由一组熔断器供电。简单图示如下:
由此图可以看出保护操作箱负电源以及开关柜内负电源都未引入开关柜处远方就地切换把手,而且开关机构的负电源唯一使用由开关操作机构空开提供的负电源,此回路造成保护操作箱与开关操作机构负电源寄生。此问题会造成当发生直流接地在断空开时接地不消除或接地发生转换,严重时可能会引起误动作。改进方法如图1中虚线所示,即两组正负电源均经切换把手。
1.2 绝缘监察装置误报接地告警信号
由于闪光回路的原因引起两路直流系统寄生,从而使绝缘监察装置误报接地告警信号。
某220kV变电所进行了主变保护双重化换型工作,在换型之后该220kV变电所直流系统未进行双重化。换型工作时,保护装置按两套直流系统接入但是对于闪光回路三侧操作箱回路只能用一套。随后不久,该变电站进行了直流系统双重化改造。在一年内的定期检验工作中,传动主变跳三侧的保护时。每当开关位置与操作把手位置不对应时,直流绝缘监察装置就会发接地报警信号。经分析查找原因如下图所示:
由图2可以看出,当220kV侧开关与110kV侧开关发生不对应时,两套直流系统通过闪光回路连接。此类直流系统特点为:当两套直流系统一旦有连接点,相应的绝缘监察装置就会报接地信号。后来经过与直流班共同核实证实,此次直流双重化改造时第二套直流系统未引入闪光母线。经过保护人员与直流班人员共同努力加装了第二套直流系统闪光母线,后来再次传动开关问题得以解决。加装后接线如图中虚线所示,并在图示处断开原有接线。
1.3 共用切换回路造成直流的回路寄生
因电压切换回路切换母线电源与电度切换电源回路共用切换回路,造成直流回路寄生。
有些变电所内存在电压切换回路专用母线,此切换母线专用于对电度表的切换。但是保护装置的电压也需要切换,而且这两个回路共用一组刀闸辅助接点。这种回路会造成控制电源与切换母线之间存在寄生回路。而且电度表的切换继电器为110V继电器,而保护装置的切换箱大多采用220V电源在此情况下会多次发生烧毁电度表切换继电器的事件。另外当发生直流接地时,当断开保险时接地减弱
但不会完全消失,此类情况多发生在设备换型老站改造过程中。因为电度回路,受重视程度不够且本身不属于保护人员维护范围所以容易忽视。但问题还是存在而且还很严重。具体情况如图所示:
如图所示实线为原接线方式,又因为KM为220V而GQM为110V所以会发生烧毁切换继电器的情况。改造后接线如图中虚线所示,并且应该断开相应的断开点。
1.4 造成开关跳闸
由于开关操作回路中交直流回路共同布线,当交流回路发生烧毁时造成开关跳闸的原因分析。
某变电所220kV开关机构箱内,采用交流电源作为开关操作打压电源。而保护操作电源回路为直流回路,这两个回路本身并未使用同一根电缆而且也无电联系。按常理说符合我们的要求,但是交直流回路在机构箱内厂家出厂配线为捆扎在一起。由于新疆地区环境条件恶劣,特别是冬季室外寒冷夏季炎热,再加之交流电缆长期通过大电流电缆芯线的防护层受损严重。在某年冬季由于机构箱内加热电源小时一段时间后,又发生打压接触器线圈烧毁,相应的交流熔断器未能及时熔断,造成交流线烧化从而引起捆扎在一起的直流跳闸回路线烧毁,最终导致开关跳闸。此次事故教训惨重引起我们的高度重视,首先先联系厂家要求他们对此类交直流回路共同配线的机构箱给予整改。
1.5 Pt二次回路电压畸变
对于中性点不接地系统由于PT一次接地端未接好,造成PT二次回路电压畸变原因分析。
某35kV变电所二次改造保护换型后送电时发现:10kVI母三相电压不平衡且开口三角有电压,三相电压及开口电压数据如下表:
由以上数据可以看出C相电压明显偏低,A、B相电压偏高,LN有电压。但所有相间电压正常,一般情况下会认为是10kV线路发生接地或者是10kV母线发生铁磁谐振,但是经过检查以上两种情况都不是。后来怀疑为PT本身有问题,经过检查发现PT一次C相接地不良好。关于上述现象理论分析如下图所示:
对于中性点不接地系统PT实际构成了它的中性点且为接地如图5所示,但是PT的一次阻抗值极大,所以相当于不接地。但是,PT二次电压的大小与PT一次系统的平衡度及是否接地关系很大,如果三相PT接地良好则所得出的向量关系如图4中实线所示,如果象上述C相接地不良好时,所得出的结果如图4中虚线所示。所以由以上分析可以看出,当PT三相电压出现不平衡时可能的原因有以下几种:
(1)不接地系统发生单相接地;
(2)10kV母线发生铁磁谐振;
(3)PT一次发生断线(保险熔断或刀闸接触不良好);
(4)PT一次接地不良好或未接地;
1.6 母联开关正常运行时跳闸
由于SF6开关机构中跳闸线圈启动功率较小,当发生直流接地或直流系统波动较大时引起母联开关正常运行时跳闸的原因分析。
某220kV变电所内110kV母联开关正常运行情况下突然跳闸,经保护人员检查系统无故障,也没有相关的保护装置动作使之跳闸。又经检修一次人员检查开关一次机构未发现异常现象。经过协商决定暂时先投运110kV母联开关,但是经过三天后再次发生110kV母联开关正常运行情况下突然跳闸情况。经过查找有关资料及对开关的实际有关跳合闸参数进行测定,发现此母联SF6开关机构跳闸线圈动作电压偏低(≤50额定电压),具体原因分析简图如下:
图6中C1、C2为直流系统对地分布电容;C3为母联控制电缆对地分布电容。以上所述跳闸原因为若当A点发生直流正极接地时,此时地点电位上升为+220V由于电容两端的电压不能突变,所以C3电容的负端电位亦上升,有关资料计算表明此时加于TQ两端的最高点压为50额定电压即110V。所以如果开关的跳闸线圈电压低于50额定电压则在发生直流正极接地时有可能会发生误动,另外C3的电容值越大更易引起TQ动作,所以母联因为所接的跳闸回路最多所以相应的C3值最大,所以这就是该220kV变电所多次跳母联的原因。
所以规程规定:跳闸出口继电器的启动电压不宜低于50直流额定电压,以防止继电器线圈正电源侧接地时因直流回路过大的电容放电引起的误动作;但也不应过高,以保证直流电源降低时的可靠动作和正常情况下的快速动作。
ECG- 6151 型心电图机采用微处理器控制技术, 它具有自动选择和转换导联, 自动定标、自动基线控制、自动灵敏度控制、自动记录12 导联心电图等多项功能。该机采用了集成多路模拟转换开关。液晶显示, 采用大规模专用集成电路, 交直流两用, 手动自动兼备, 是一种综合性能指标较高的单导便携式心电图机[1]。现就维修中遇到的2例故障分析如下:
1 故障1
开机后LCD显示正常,而按下自动键盘AUTO KEYBOARD上任何一个功能键,仪器均不能按所选择的功能工作。
故障分析及维修:ECG6151键盘上的10个功能键通过一个编码器IC701与微处理器IC101相连。当某个功能键和上时所相应产生的行,列信息由IC701进行编码后,输出四位BCD码选通信号至IC101的PK端,IC701的ST端通过一个施密特触发器IC704 1/6与IC101的INT端相连,功能键按下时在IC701的ST端输出一个高电平触发IC704 1/6,产生一个脉宽为0.1ms的低电平,使INT端有效微处理器就中断现行程序,转向执行读取PK端选通信号的程序。
排除:先检查IC701的ST端,IC701的4脚,测得在按下功能键后ST端输出正常,而IC704的4端无变化。同时发现电路中DC/DC变换器的功放管Q304手放在上面发烫。该变换器为自动键盘电路提供+5V工作电源[2]。查Q304发烫的原因是由于IC704损坏,造成IC701的ST端的选通信号不能输到微处理器的INT端上。IC704是一个CMOS六施密特触发器。在ECG-6151中采用了其中的四个触发器。换上同样的型号集成电路,故障消除。如果一时找不到同型号元件,也可以用国产5C40106,CC4哦06直接代换。换上后,在打1mv定标时。定标方波上升沿上出现微小的抖动,此时可适当的调整C702,R702可排除。
2 故障2
描笔动作不连贯,出现不规则的跳跃,描笔的图形严重失真,在上下方向经常出现停顿。
故障分析及维修:ECG-6151型心电图描笔记录器是一种位置反馈式线性机械记录装置,比较容易出故障。这种描笔记录器主要由描笔马达线圈和位置传感器组成。描笔上下方向出现停顿,先检查位置传感器有无障碍。卸下记录笔,拔下位置传感器与电路板的连接线插头。用数字三用表测位置传感器输出至缓冲IC区的蓝线与黑线之间的电阻为12.6~13.2K,属正常范围。故判断必定是描笔下的记录器描笔马达线圈短路或是驱动信号没送到描笔马达线圈。观察记录描笔马达线圈的引入线,外观正常,用表测驱动输出电压(CPU104的1~2脚)打标时电压变化正常,说明故障仍在描笔马达线圈本身,用万用表电阻档测描笔马达线圈电阻正常,用手拨动描笔,电阻测试表明引线时断时续,仔细观察引线输入端,发现描笔马达线圈与芯子间松动,引线在经常性的摆动拉伸中时断时通产生故障[3]。
排除:剪去已断的引线重新焊好,通电后描笔工作正常。
参考文献:
引言
随着配网改造的不断深入,电力电缆以其维护工作量少、稳定性高且利于城市美化等优点,得到了广泛的应用。2015年底韶关供电局辖区的10kV电缆共1300km,但由于电缆线路的隐蔽性、测试设备落后、电缆资料不完善等原因,使电缆故障查找非常困难。如何快速、准确地查找电缆故障点位置是当前面临的一个重大课题。
1 10kV电力电缆常见故障类型及原因
1.1 故障类型
常见的10kV电缆故障有短路(接地)型、断线型、闪络型等几种。(1)接地或短路:导体连续性良好,导线对地或相间的绝缘电阻小于100kΩ为低阻接地或短路,大于100kΩ为高阻接地或短路。(2)断线:有一相或数相导体不连续,工作电压不能传输到终端。(3)闪络:正常电压下电缆绝缘良好,当电压升高到某一较高电压持续一段时间后发生瞬时击穿,当电压降低后绝缘又迅速恢复的故障。一般出现在做预防性试验时。(4)复合型:电缆线路具有两种及以上的故障特性,如断线接地等。
1.2 故障原因
(1)机械损伤、外力破坏。包括施工安装造成的机械损伤,外施工开挖、车辆碾压、土地沉降等引起的电缆接头和本体损伤。(2)绝缘老化:长时间受运行中的电、热、化学、环境等因素的影响,电缆的绝缘发生不同程度的老化。(3)绝缘受潮:终端头或中间头施工工艺不良,密封不严进水受潮。(4)过电压:大气与内部过电压作用,使电缆绝缘层击穿。(5)材料缺陷:附件、本体制造和保存中发生的绝缘不良缺陷。
2 S32电缆故障定位系统原理
德国赛巴S32电缆故障定位系统采用ARM弧反射预定位技术和声磁同步时间差定点测试技术,具有简单、快速、准确、安全定位故障的特点。主要用于解决380V-220kV电缆的高阻型(占10kV电缆故障的90%)、闪络型等电缆主绝缘故障。
2.1 ARM弧反射法原理。ARM弧反射法是通过比较参考波形和故障波形得到故障点的预定位距离,原理分为两步:第一步:向故障电缆发射一个低压脉冲,得到参考波形。如果是高阻和闪络性故障,该波形显示不出故障点的位置,但能够显示电缆中间头和电缆远端。第二步:高压脉冲发生器向故障电缆发出一个高压脉冲,使故障点处发生放电。在击穿的瞬间,脉冲反射仪收到放电的触发信号,脉冲反射仪自动向电缆发射一个低压脉冲信号。由于这时故障电缆带有高压,低压脉冲需要通过弧反射滤波器耦合到电缆上。弧反射滤波器也将耦合反射的脉冲,使脉冲反射仪在故障电缆带有高压时也能看到高阻故障点的反射波形。故障点的反射波形经脉冲反射仪接收并显示在屏幕上。由于故障点在闪络放电瞬间变成了低阻故障,因此脉冲反射仪接收到的是低阻反射脉冲,因此T30-E的低阻反射脉冲是负极性的。由于脉冲反射仪能够同时显示参考波形和故障波形,所以故障点就在两个波形的分叉点处。故障波形在故障点处显示负极性的反射脉冲,参考波形在故障点处则没有脉冲反射。
2.2 T16/9声磁同步时间差法原理。对电缆周期性冲击放电,如果故障点被击穿,将发出电磁信号和闪络声波信号。由于声磁信号传播速度不同,T16/9的超灵敏探头先后拾取电磁场信号和声波信号,利用滤波功能对信号进行增益放大,并自动显示声磁时间差。当T16/9探头在故障点正上方时,声波走过的路程最短,因而时间差最小,结合耳机里放电声音信号最大点,即可综合确定该处就是真正的故障点。
3 S32电缆故障定位系统现场操作方法
3.1 故障性质判断。2014年12月12日06时44分中心站10kVF20旭日城Ⅱ用户专线(型号:YJV22-3*300-2762m)接地跳闸。用2500V绝缘摇表摇测该电缆绝缘电阻:AO为400MΩ,BO为0MΩ,CO为500MΩ;用万用表精确测量BO为250kΩ。判断故障性质为:B相电缆高阻接地故障。
3.2 ARM弧反射法预定位。将S32电缆故障定位系统接地线接地,接上AC220V电源。高压连接电缆的红色大夹子接故障相B相,高压连接电缆的黑色小夹子接铜屏蔽层接地线。残压测试值为0V。开启脉冲反射仪T30E,进行参数设置后,得到参考波形。高压单元工作模式选为“ARM高级弧反射法”,升高电压至16kV,等待3-5s,将调压旋钮回零,按下蓝键,即得到ARM弧反射法故障波形。移动光标,得到故障距离S=1994m。现场测试数据见图1。
图1 ARM弧反射法预定位图
3.3 精确定位。高压单元选择“SWG冲击”模式,升高输出电压16kV,对故障电缆周期性放电。安排一人看护仪器,另安排一组人使用T16/9精确定位故障点。到故障预定位距离1994m电缆井附近,声磁同步时间差值最小,耳机声音最大,确定故障点。打开电缆井发现,中间头绝缘击穿。
3.4 多故障点排除。切断该故障中间头,确认电缆终端头各相导体线芯均悬空。分别测试两端电缆绝缘水平,电阻值均在合格范围内,排除了有多个故障点的可能。
3.5 测试过程中遇到的问题。(1)参数设置错误:初次测试时,将T30E“范围”调节为2km,小于故障电缆长度(2762m),导致参考波形和故障波形与实际不符,未能测出故障距离。(2)在多故障点排除过程中,未将电缆终端头B相导体线芯剥干净,B相电缆线芯与半导体层和铜屏蔽层接触,对地电阻值测试为0MΩ,误导工作人员再次使用S32电缆故障定位系统进行定位,耗费了大量时间。
4 测试经验总结
近几年我们在电缆故障查找工作中不断探索,积累了一定经验,为今后电缆故障快速查找提供有价值的参考。(1)使用ARM弧反射法形成故障波形的操作中,若波形不明显,可选择“SWG冲击”模式对故障电缆进行多次充放电或使用电缆烧穿源击穿故障点,一般需要5-l0min。在听到清脆放电声后,使用ARM弧反射法,此时的波形一般较为典型。(2)若故障点距离测试端太近,会产生盲区,使得波形难以判断识别,此时可尝试到电缆的另一端进行测试。建议每次查找电缆故障点时最好在电缆两侧各测试一次以作对比,这样的成功率较高。(3)在使用S32电缆故障定位系统过程中,需要确认电缆终端头各相导体线芯均悬空,对于切割后的电缆需要确保电缆线芯半导电层开剥干净。(4)加强日常运行维护。完善电缆路径、图纸、台帐等资料能减少故障查找时间。
参考文献
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)05-0128-02
所谓软故障就是指在电路系统出现故障后,元件不是彻底损坏,而是元器件性能下降或者改变,电路出现虚焊、不完全的脱焊也会引起软故障。靠简单的测量很难断定,有时候必须用专用的、较精密的仪器测量才能确定,这就给分析和维修造成极大的困难。
软故障的解决办法
故障的“软”与“硬” 软故障相当于人的亚健康状态,元件的性能已经不能满足正常工作的要求,但故障只会在某个时刻出现或断续出现,不会一直出现,这种故障占到电子电路故障的五分之一左右,这是最不易分析解决的故障;硬故障通常指的是元件的彻底损坏或者失效,并且不能恢复,这类故障易于分析解决。
软故障排除方法 (1)原理分析法。根据所发生的故障剖析电路的原理来判断故障的范围,然后检验分析结果,如果不是,继续分析检验,直到把所有的发生故障的可能点全部查清。(2)测量比较法。可以找一台相同型号或者电路结构相同的无故障机器进行比较,检测关键点电压,然后进行比对,以此来缩小故障范围。(3)直接查找法。此方法适用于虚焊脱焊引起的引脚松动,用肉眼观察即可,可以借助台灯等其他的照明设备来帮助观察。仔细观察元件本身和引脚的焊接情况,对有裂缝、氧化的焊点重点检查,也可以用镊子拨动元件来检查是否有脱焊的情况。(4)改变温度法。这个方法对一些对温度敏感的元件非常有效。降温法是用棉球蘸取无水酒精来对被怀疑的元件降温,若故障排除,说明分析正确;升温法是用电烙铁靠近被怀疑的元件,如果加剧故障,说明此元件就是引发故障的那一个。
案例分析
故障现象 康佳T5471K/T5466K开机后有嗡嗡声,几秒后消失,其他一切正常,观看十几分钟后出现自动关机现象,停机,等几分钟后,再开机,还可以继续观看,再过十几分钟后,重复出现自动关机,有时候可以连续看30分钟也没有问题。这个问题已经困扰用户很长一段时间。
故障分析 自动关机原因:过压,过流,漏电,X射线保护等。观察分析电路图1可知:三极管Q2、Q3,可控硅Q1、Q6,如果其中任意一个导通均可造成关机现象。三极管Q2是由稳压电路控制的用来控制输出电压的高低,三极管Q3是遥控关机输出。Q3导通,电源停止工作实现关机。可控硅Q6具有行输出高压保护作用,当行输出高压过高时,可控硅Q6被触发,就可以使开关电源关闭。可控硅Q1是稳压电源本身的过压保护元件,当开关电源本身输出电压过高时,触发Q1就可以关机实现保护。
实例电路原理分析与维修 (1)怀疑是可控硅误触发引起的故障,当主电源电压过高时,8、9绕组的感生电动势过高,使C1 两端电压升高,从而使稳压管D3导通。这个电压接在可控硅Q1的控制极,它会触发可控硅Q1,但也许是可控硅性能下降误触发而引起误动作。在更换完可控硅后故障依旧,接着就检查是否是过流而引起的故障。如果过流的话,会有开关变压器部分的元器件过热的问题,但是开关电源温升正常,测试主电源电流的大小为380mA,也是正常的,说明不存在过流问题。考虑到开机会有短暂的嗡嗡声,这个声音与开关电源的纹波有关,检查引起开关电源电压升高的稳压部分,先对稳压电路进行检查,没有发现问题,又换上一只新的Q1,并且加大了R4的阻值,效果显著,观察约有两周的时间,自动关机次数减少了许多,但还是会出现自动关机现象,没有把问题的根源找到。(2)这次对机器进行了全面的检查,对开关电源的负载(行、场、音频功放、视频、中放、解码部分)又进行仔细的排查,把自动关机电路也断开后观察,最后还是将开关电源的稳压电路部分作为重点怀疑的地方,但找来找去,就是找不到损坏的元件。因为调整稳压电路的时候输出电压也会随之变化,把稳压电路可能损坏的元件拆下来用万用表测量,并没有发现问题。最后,将主电源与其他电路断开,接假负载,并把可控硅Q1、Q6断开,开机测主电源电压为112V,正常。但是,观察一段时间后,主电源升高到130V,调节电位器R17主电源电压变化不大,于是关机,试着把电位器R17滑动端滑向下端后再开机后发现,当滑动端靠近D14时,电压忽然降为100V,说明稳压电路起作用了;当滑动电位器R17时,只稍稍一滑动,电压又回升至130V,于是怀疑电位器有问题,而换新的电位器故障依旧。这说明稳压电路起控,能对电压的高低进行调整,但是控制能力很差。接下来,将Q1、Q2、U2、Q7、Q8、D11、D12、D14及相关的电容和电阻等与稳压电路有关的元件全部排查一遍,还是无法找到损坏的元件,最后,用替换法进行实验,先替换Q7,故障依旧。再替换Q8,当滑动电位器R17时起控,进行测试后一切正常,故障排除。但是,Q8曾经被取下来两次,之前怎么没有查出来呢?原来,只是Q8的β值大大下降而已,靠测量PN结是无法查出的,加之,Q8的各引脚很短测β值不方便,这也导致这么久才发现这个问题。
综上,Q8的β值下降,虽Q8基极电压正常,但Q8集电极电流就会大大减小,起负反馈作用的Q8作用下降,这样,U2中的发光二极管强度就会增强,导致U2中三极管的集电极和发射极间的阻值减小,Q2的基极电流增大,使Q2的导通程度增强,加速对C5正电荷端的放电,这样,C5的负压保持的时间就短,开关管Q4的饱和导通时间变长,开关变压器中储存的能量就会增加,输出电压自然升高,8、9绕组的电压也会跟着升高,当8、9绕组的电压大到能触发可控硅Q1时,导致电视机自动保护关机。
在模拟电路中,检修软故障是比较困难的,最初确认故障范围后,应该把元器件拆下来,然后仔细进行各种性能的检测,这样才能快速准确地找到故障点,对故障诊断下定论。
参考文献:
[1]刘振贵.浅谈彩电软故障排除的教学[J].中国新技术新产品,2011(4):368-369.
[2]季成荣.彩电软故障的维修技巧[J].无线电,2007(12).