Case Study: Kabelfeil Lokalisering på en 380V-kabel

Studieavfall: Kabelen Feil Beliggenhet på en 380V-kabel

ⅰ. Forberedelse før test

II. Testprosess

Trinn 1: Bestemme feilens art

En 500V isolasjonsmåler ble brukt til å teste kabelens trefase-isolering. Den målte isolasjonen til jord var: 50Ω for fase A, uendelig for fase B og uendelig for fase C. Dette indikerte en lavresistiv jordfeil på fase A. Fase A viste kontinuitet i multimeterets bjellemodus.

Trinn 2: Forhåndslokalisering av feilen

1. Ved fordelingsrommets ende, ved hjelp av lavspenningspulsemodus til feilsøkingsbilen, ble kabelen mellom fase B og C målt for å bestemme en total lengde på 107 meter, som vist i figuren nedenfor.

2. Siden kabelarmaturen i distribusjonsrommet ikke var jordet, kunne travelling wave-metoden ikke brukes mellom feilfasen og armaturen. Testing av feilfasen til jord førte også til et mislykket forsøk med effektiv bølgeform. Derfor ble bro-metoden brukt for å måle kabelens feilavstand direkte. Ved å sette forskjellige strømverdier, målte bro-metoden feilavstanden til å være 6 eller 7 meter ved nærenden. Etter at testenden ble endret, ble feilavstanden målt til 101 meter. Summen av feilavstandene som ble testet i begge ender, stemmer overens med full lengde. Som vist i figuren nedenfor:

Steg 3: Kabelfindested Søk Banen er kjent, og banediagrammet er vist i Figur 4 nedenfor.

Steg 4: Nøyaktig lokaliser feilen

1. Siden feilstedet, bestemt ved bro-metoden, var 7 meter fra testterminalen, ble en nært-end-feil oppdaget. For å unngå forstyrrelser fra utstyrets støy ved spenningspåføring, ble bilen kjørt til terminal distributionsboks for pressurisering og lokalisering.

2. Ved terminal distributionsboks hadde kunden delvis fjernet kabelarmaturens isolasjon og jordet armeringen. En 5 kV pulsslag ble påført mellom feilfasen og jord. Et utladningslyd ble hørt og gnister ble sett i kabelrennen ved nærenden, som vist i figur 5 nedenfor. Etter at høyspenningen ble slått av, ble kabelen løftet, men ingen synlig skade ble observert. Det ble mistenkt utlading fra armeringen. Etter at kabelen ble hengt opp, ble pressurisering påført på nytt på dette stedet, men ingen utlading ble observert.

3. Fortsett å presse feilfasen for å finne punktet. Ingen utladningslyd høres ved feilpunktet i kabelkanalen nær enden. Kabelen kommer ned fra utgangsskapet i distribusjonsrommet og følger kabelkanalen til veggen i distribusjonsrommet, og deretter er den direkte gravd utenfor distribusjonsrommet. Lengden på dette kabelavsnittet er omtrent 6 eller 7 meter. Ingen utladningslyd høres ved feilpunktet på den direkte begravde posisjonen utenfor veggen, bare en svak armaturutladningslyd.

4.Vi fortsatte å lokalisere feilpunktet og hørte en utladeljud ca. 75 meter fra testenden, sammen med jordvibrasjon. Dette stedet viste tegn på tidligere reparasjoner, og ved avspørring erfarte vi at et vannrør hadde vært lagt tidligere, som vist i figur 7 nedenfor. Imidlertid var dette stedet vesentlig forskjellig fra avstanden målt av broen. Vi antok at etter at den defekte fasen var godt tilkoblet til rustningen, ble mesteparten av energien fra impulsutladningen ledet gjennom lederkjernen til rustningen, noe som førte til utladning til jord ved den skadede ytteromhylningen. Det faktiske feilpunktet var fremdeles ca. 6 eller 7 meter nærmere.

5. Siden ingen utløsingslyd kunne høres nær enden, planla vi å lokalisere feilen ved å bruke trinnspenningsmetoden til HC-10 ytre kappskjerm-feil lokaliseringssystem. Signalet som ble målt utenfor distribusjonsrommets vegg pekte mot den fjerne enden og var omtrent 4 mV. Dette fortsatte til 75 meter, hvor en tydelig utløsingslyd ble oppdaget, med en signalverdi på omtrent 30 mV. (På grunn av betongdekket på dette stedet var testingen begrenset til en åpning parallelt med kabelen.) Utenfor dette punktet skiftet signaldireksjonen, noe som indikerte at det målte skadepunktet fremdeles var lokalisert der. Signalendringene er vist i figuren nedenfor. Resultatene stemte imidlertid ikke overens med de som ble oppnådd med brotesten, og den målte trinnspenningsignalverdien var relativt lav. Vi antok at feilpunktet ikke var skadet eksternt, noe som førte til signallekkasje fra skadepunktet på den ytre kappskjermen fremfor feilpunktet.

6.På dette tidspunktet var kabelen i problemer. Avstanden målt av broen stemte ikke overens med skadestedets lokasjon, slik som bestemt av utladningslyden og spenningmålinger. Kabelen var gravd inn grunnt under en jordvei to eller tre meter etter at den gikk ut fra distributionsrommets vegg, mens utladningslyden ble hørt på en forhardet sementert veioverflate, dypere nede. Derfor planla de å grave opp jordveien først. Etter gravningen observerte de ingen tegn til skader på kabelens ytre overflate. De mistenkte at den defekte fasen var i fast forbindelse med panseret via kabelpanzeret. Derfor koblet de fra kabelpanzeret omtrent åtte eller ni meter unna. Deretter brukte de en multimeter og utførte en kontinuitetstest mellom den defekte fasen og panseret, som vist i figuren nedenfor. Testresultatene viste at kabelkjernen på den defekte fasen ledet strøm til begge ender av panseret, med en motstand på nesten 0 ohm mot testenden og omtrent 29 ohm mot den andre enden. Påny trykktesting bekreftet at kabelen ikke lenger utladdet, og utladningslyden ved panseret nær enden hadde forsvunnet.

7.På dette tidspunktet ble det opprinnelig fastslått at kabelen kunne ha en jordfeil med flere punkter, noe som førte til unøyaktige resultater fra brotestingen. Det ble hørt en utladyingslyd ved ca. 75 meter, og dette var ett av feilpunktene. Siden spenningen ble påsatt på enden, foregikk utladningen først fra det første feilpunktet nær enden, og panserutladningslyden forsvant etter at panseret ble koblet fra ved den nærmeste enden. Derfor ble feilpunktet ved 75 meter gravd opp og reparert før testingen. Etter utgravingen ble det fastslått at kabelen hadde tydelige skadepunkter, som vist i figuren nedenfor.

8. Etter at det første feilpunktet var gravd opp, i tillegg til feilpunktet som kunden hadde funnet tidligere, var det allerede to feilpunkter i kabelen som var 107 meter lang. Kabelen hadde ligget i mindre enn ett år, så vi planla å bytte ut kabelen direkte uten videre søk.

III. Test S oppsummering

01 Lavspenningskabler er utsatt for flere jordfeil, noe som påvirker bruprøveresultatene i stor grad. I dette tilfellet kan man bruk reisebølge-metoden eller trinnspenningsmetoden for å dobbeltsjekke.

02 Når reisebølge-metoden brukes for feilleting i lavspenningskabler, skal man ikke teste kjernen mot jord. Dette skyldes at reisebølgesignalet fra jorden blir dårlig overført, noe som fører til bølgeformer som ikke kan oppdages.

03 Når trinnspenningsmetoden brukes for feilleting i direkte nedgravde forharde dekker, kan det være mulig å teste sprekkene i dekket parallelt med kabelen på grunn av dekkets spesielle egenskaper. Til slutt kan feilleting bestemmes basert på kabelens installasjonsposisjon. For forhårde dekker kan også en stålbolt settes inn gjennom sprekkene for å finne feilstedet.

04 Lavresistente dødekontaktfel vil generelt produsere lite eller ingen utladningsstøy. Imidlertid har kjøretøyet for kabelfeilsdeteksjon som ble brukt i dette tilfellet en større intern kondensator og mye større utladningsenergi enn konvensjonelle høyspenningsgeneratorer, noe som resulterte i en tydelig utladningsstøy.

IV. Feilårselsanalyse

Feilpunktet som ble gravd opp, var et lite, nesten sirkulært hull med bitemerker rundt. Det ble antatt at kabelisolasjonen hadde blitt skadet og gjennomboret av insekter og maur.

V. Drift og vedlikeholdsanbefalinger

1. Gjennomfør regelmessige inspeksjoner av direktegravde kabler for å raskt identifisere og håndtere potensielle sikkerhetsrisikoer. Inspeksjonene bør omfatte kabelens utseende, isolasjonsegenskaper og tilstanden til tilkoblingsdelene.

2. Når kabler legges direkte i jord, bør det tas forholdsregler for å forhindre jordkorrosjon, skader forårsaket av insekter og gnagere, vanninntrengning fra grunnvann og mekanisk skader.