《助航灯光电缆故障性质分析》.doc

助航灯光电缆故障性质分析 栾心刚 (哈尔滨太平国际机场机场管理部灯光变电所) 摘 要：由于助航灯光输电线路使用的都是电缆，由其引发的故障也五花八门，本文主要从故障检测的角度出发来分析助航灯光电缆的故障性质。 关键词：助航灯光供电系统 电缆 开路故障 绝缘故障 一 引言 在助航灯光供电系统中，所有的电力设备都可能存在一些问题，诸如设计问题、安装问题、质量问题、运行问题、管理问题等等。但不管什么问题，最终都可能引起设备故障。电缆作为一种输电的主要设备也毫不例外会因种种原因出现故障。本人在长期从事助航灯光工作的过程中，发现了一些有争论性的问题。下面就助航灯光电缆故障有关的一些问题做粗浅的论述。 二 助航灯光电缆的结构及组成 由于电缆的种类繁多，如按电压等级分类，大约有三大类：低压电缆、中压电缆、高压电缆；若按绝缘材料分类，大约有四大类：油浸纸介质电缆、塑料电缆、橡皮电缆、充油或充气电缆等，其结构组成也各不相同。而机场助航灯光电缆是根据我国民航事业的发展和民航机场建设水平的提高而研制开发的高新技术产品。它是应用工业电子加速器所产生的电子射线对高分子材料进行改性而获得的高机械强度、耐老化性能和优良的电性能作为该产品的绝缘材料，实现了产品的耐电压等级高、机械强度满足机场苛刻条件；使用寿命长达30年以上，确保了飞行的安全性和可靠性。以哈尔滨机场为例，其助航灯光电缆都是烟台电缆厂开发的： YJYD--6/6--3.6/6kV和6/6KV辐照交联机场助航灯光电缆。其主要由五部分组成：导体芯线、绝缘层、半导电层、金属屏蔽层、外护套层，因此，五部分中的那一部分出现问题都可以认为是该电缆有故障。 三 助航灯光电缆故障分类 分析了助航灯光电缆的结构组成，我们可以得出电缆主要由两大部分组成：金属导体和绝缘体，因此灯光电缆故障也分为两大类： 1.1 导体故障（开路故障） 顾名思义，导体故障是灯光电缆中的金属导体所出现的故障，这里主要指芯线导体和金属屏蔽层故障。以导体芯线为例，如图1所示： 图1 开路故障示意图 在图1中，电缆芯线的正常电阻值应为： RAA′= L/S（Ω）=RO 式中L为电缆长度，S为芯线截面面积， 为导体电阻率，因此当电缆成型后，其电阻值RO是一个定值（一般为毫欧级）。所以，只有当RAA′＞＞ RO才认为导体有问题，在实际中有两种情况，即两种类型故障： 断线故障：即RAA′=∞，也就是说电缆的芯线或金属屏蔽层在某一处或多处断开，如实际中，电缆被人为挖断、电缆被烧断、在电缆接头处，电缆芯线或电缆的两边屏蔽层根本没有连接上、电缆在生产过程中屏蔽层不连续等。 似断非断故障：即RAA′＜＜ RO ≠∞，如电缆的芯线或金属屏蔽层某处似连非连、接头部分芯线或屏蔽线处理不好等。这种故障一般人们不易发现，但实际中是确实存在的。 对于以上两种情况的导体故障我们统称为开路故障。因此，开路故障的确切定义为： 电缆的导体损伤导致导体断开或似断非断的情况。导体包括电缆的芯线和金属屏蔽层。断线故障是开路故障的一个特例。 1.2 绝缘故障 灯光电缆中的绝缘层，不管是主绝缘层还是外护套绝缘层。它和导体芯线一样，是电缆必不可少的重要组成部分，但相比之下要比导体材料脆弱的多。因此，在实际中，电缆的绝大多数故障都是由绝缘层不好引起的。 在物理上，绝缘材料也叫电介质，分析电介质主要考虑它的三个特性：电介质的电导（漏导）特性、电介质的击穿特性和电介质的损耗特性。这里主要考虑前两个特性。 电介质的电导：理论上，绝缘材料即电介质是不导电的,其等效电阻为∞，即当给电介质两端施加直流电压，不管是电压多高，电介质中没有电流流过，根据欧姆定律知：Ig=U/R=0。但实际上， 电介质是存在电阻的，用公式表示为：R=p*d/s（欧） 式中的 p为电介质的电阻系数，为一常数，一般大于1012欧/厘米，而d/s只与电介质的几何尺寸有关。 因此流过电介质的电流（泄漏电流用Ig表示）一般与外加电压成正比关系。具体到灯光电缆，其几何尺寸和电介质的电阻系数是一定的，所以，在额定电压下的泄漏电流Ig应该不大于某一确定的值Igm。但如果电介质的电导特性变坏即RJ变小，泄漏电流Ig变大，说明电介质存在故障。对灯光电缆来说，这种电缆的绝缘层电导特性变坏的故障我们称之为泄漏性故障。 电介质的击穿：所有的电介质都不例外，当给电介质上施加电压后，电介质中会流过微小的泄漏电流Ig，其值随所施电压的增大基本线性增大，而当所施电压超过某一数值Us时，泄漏电流Ig突然增大，电介质完全失去固有的绝缘特性而变成导体，这种现象称之为电介质的击穿，把电压值Us称之为电介质的击穿电压.有些绝缘介质击穿后，当降低外加电