电力线路故障的排除方法

2011-06-27河南工业职业技术学院电气工程系张丽郭素娜

电气技术与经济 2011年1期

■ 河南工业职业技术学院电气工程系张丽郭素娜

电力线路故障大致可以分为以下三类。（1）断路故障:断路故障是指线路某一个回路非正常断开，使电流不能在回路中流通的故障，如断线、电接触不良等。（2）短路故障：线路中不同电位的两点被导体短接起来，造成线路不能正常工作的故障，称为短路故障，某些情况下也称为短接故障。（3）接地故障：线路中的某点非正常接地所形成的故障，称为接地故障。接地故障有单相接地故障，两相或三相接地故障。对于中性点接地系统的单相接地，实际上构成了单相短路故障。对于中性点不接地的单相接地，将使三相对地电压发生严重变化，从而造成电气绝缘击穿故障等。

1.断路故障的排除方法

供配电系统在长期运行中，由于受机械力、电磁力的作用和热效应、严重氧化等原因，可能造成相线、中性线和设备内部的断路故障，使设备不能正常运行。因此，对这些常见的断路故障进行分析，做到准确地判断、迅速地排除故障、指导安装过程、消除先天隐患都有着重要的意义。电路的断路故障是指电路在某一个回路非正常断开，使电流不能在回路中流通的故障。如断线、电接触不良等。

1.1 断路故障的特点及原因

查找断路故障，首先要确定断路故障的大致范围，即在哪些线段，在哪些情况下容易发生断路故障。

在线路中，除了开关触头等电接触点由于接触不良容易造成断路故障外，线路中的其他电连接点也容易发生断路故障。

断路和接触不良是指本应接通，但由于某些原因造成连接线不通或接触不良的故障现象，其多发点如下。

1.1.1 电接触点是断路故障的多发点

在电路中，开关触点和接触器、继电器触点是多发故障点。这是由于这些触点长期暴露在空气中，受到氧气的氧化和各种腐蚀气体的作用，以及油污、灰尘的污染，在触头的表面容易形成一层不导电的薄膜，从而引起断路和接触不良的故障。此外，电路中的其他电接触点也容易发生断路故障。

1.1.2 导线的互相连接点

无论是采用绞接、压接、焊接、螺栓连接等任何一种连接方式的导线连接点，都是断路故障的多发点。电接触不良造成的断路故障占全部断路故障的80%以上。因而，查找断路故障首先应检查这些电接触点。

一般情况下，无论是采用哪种连接方法，其机械强度与正常导线相比相对较低，接触电阻与正常导线相比相对较高，因此在外力、腐蚀气体及污物等的作用下，容易发生断路及接触不良的故障。查找电气断路故障，应首先从导线的连接点开始，对有怀疑的连线进行分段检查。

1.1.3 铜—铝导线连接点

铜和铝相接触的部分，如铜线和铝线的连接点、铜母线和铝母线的连接点、铜母线和铝导线的连接点、铝导线和设备铜接线端子之间的连接点等，在电化学腐蚀下，最容易造成接触不良，产生断路故障。都是导线断路故障的多发点。这是由于两种不同金属相连接时，在空气中水分和其他杂质的作用下，产生电化学腐蚀，较活泼金属铝腐蚀加快，造成接触不良。避免铜和铝接触的方法是采用铜铝过渡板。由于铜铝过渡板是一种一端为铜、另一端为铝的金属板，中间部分形成了良好的铜铝合金，接触面较大，且避免了与空气的接触，因此可有效的克服铜铝接触不良的现象。

1.1.4 导线受力点和活动点

在电气连接中，有些线段的受力比其他线段大，而导线受力时，总是从导线机械强度最差的地方断裂，从而形成断路故障。如导线跨接、过墙、支撑、穿管、转弯、截面积改变及导线支撑点等，在外力或反复作用力下，也容易发生断路故障。有些地方，导线受到外力的作用，反复弯折，容易造成金属疲劳，使导线断裂，容易发生断路故障。

1.1.5 焊接点

形似接触而实际上并未接触的连接点称为虚接点，如为焊接连接则称为虚焊点。虚接点和虚焊点多是由于安装质量差造成的。例如，用电烙铁连接焊点，烙铁温度偏低，焊丝未完全熔化，或者松香过多又未完全熔化，都可能造成虚焊点。

虚接点和虚焊点也是造成断路故障的重要原因之一。焊接点容易形成虚焊，肉眼不易分辨，具有隐蔽性，应采取仪器进行检查。应该注意的是，如果焊接时采用了酸性助焊剂，焊完后必须擦洗干净，否则因焊剂具有腐蚀性，使焊点很快腐蚀，形成断线和接触不良的故障。

1.1.6 灰尘也能造成断路故障

某接触器通电吸合非常正常，但却不能接通电路，经检查是接触器触头上沾了一层灰尘，导致触头接触不良。某晶体管收音机没有响声，经检查是电池极片上沾了一层灰尘。类似这种因灰尘、油污、锈迹等造成电路的断路故障也是常见的。

1.2 断路故障的现象

断路是最常见的故障现象。断路故障最基本的表现形式是回路不通。在某些情况下，断路还会引起过电压，断路点产生的电弧还可能导致电气火灾和爆炸事故。

1.2.1 回路不通，装置不能工作

电路必须构成闭合回路才能正常工作。电路中某一个回路断路，往往会造成电气装置的部分功能的丧失（即不能工作）。

1.2.2 火灾的发生——断路点电弧故障

电路断线，尤其是那些似断非断的断路点（即时断时通的断路点），在断路瞬间往往会产生电弧和高温可能会酿成火灾，弱电线路（如电子电路）中的电弧和高温可能使其断路点附近的元件烧毁或性能变劣，产生电气故障。

1.2.3 爆炸事故发生——电流互感器二次侧回路短路事故

某变电所油浸式电流互感器爆炸，损失严重。究其原因，是源于一个断路故障。电流互感器实际上是一台升高电压、降低电流的变压器，一次绕组匝数很少（有的仅一匝），而二次侧绕组匝数很多。只有当二次回路处于短路运行状态时，二次侧才不致产生高电压；而当二次侧开路（即断路）时，二次绕组会产生高达数千伏的高电压，这种高电压会击穿周围的绝缘物质（如变压器油），产生巨大的电弧，从而引起爆炸事故。上述电流互感器爆炸事故就是这样造成的。

1.2.4 三相电路中的断路故障

在三相电路中，如果发生一相断路故障，一则可能使电动机因缺相运行而被烧毁；二则使三相电路不对称，各相电压发生变化，使其中的相电压升高，造成事故。三相电路中，如果零线（中性线）断路，则对单相负荷影响更大。

1.3 断路故障的查找方法

查找断路故障，首先应根据故障现象判断出属于断路故障，再根据可能发生断路故障的部位确定故障的范围，然后利用检测工具，找出断路点。

回路分割法：一个复杂的线路总是由若干个单个的回路构成的，电气设备故障也总是发生在某个回路中，因而将回路分割，实际上简化了线路，缩小了故障查找范围。

阻抗分析法：任何线路在正常状态和故障状态下呈现出不同的阻抗，即不同的阻抗状态，如低阻抗（负载阻抗）状态、高阻抗（开路）状态，零阻抗状态。

阻抗状态从另一个侧面反映了线路的故障情况。例如，一般负载（如照明、电动机）线路，正常情况下均处于低阻抗状态；如果为零状态，则是短路故障。但有些线路，如电流互感器线路，正常时应为零阻抗状态，低阻抗和高阻抗状态均为故障状态。查找电力线路断线故障时，通常采用交流电桥法。

2.线路短路故障的查找方法

短路是最常见的故障。其危害最大，由此而引发的其他电气故障也最多。

2.1 短路故障类型

不同电位的导电部分之间被导电体短接，或者其间的绝缘被击穿，称为短路故障。

按照不同的情况，短路故障又分为金属性短路、非金属性短路、单相短路、多相短路等。

金属性短路和非金属性短路：不同电位的两个金属导体直接相接或被金属导线短接，称为金属性短路。金属性短路时，短路点电阻为零，因而短路电流很大。

若不同电位的两点不是直接连接，而是经过一定的电阻相接，则称为非金属性短路。非金属性短路时，短路点电阻不为零，因而短路电流不及金属性短路大，但持续时间可能很长，在某些情况下，其改正危害性更大。

单相短路和多相短路：在三相交流电路中，短路故障分为单相短路、三相短路、两相短路。

只有其中一相对中性线发生短接故障，称为单相短路故障。当发生单相短路时，故障相的设备将不能工作，与故障相相接的三相设备和两相设备也不能工作。

三根相线相互短接，称为三相短路故障。三相短路是最严重的短路故障。

两相相线相互短接，称为两相短路故障。

2.2 短路故障原因

产生短路故障的基本原因是不同的电位的导体之间的绝缘击穿或者相互短接而形成的。绝缘击穿：电路中不同电位的导体之间是相互绝缘的。如果这种绝缘损坏了，就会发生短路故障。例如，某大楼穿橡胶绝缘管线，因施工绝缘损伤两根相线发生短路。

2.2.1 导线短接

两条不等电位的电线短接，也是造成短路故障的重要原因，这种短接可能是人为的误操作。

导线摆动，两相导线相碰。某高压线路，由于弛度过大，不符合要求，在风力作用下导线摆动，两相导线相碰，造成短路。

树枝使导线短接，如某住宅区供电线路，由于线路旁一棵树越长越高，三根导线经常与树枝相摩擦，导线绝缘磨损。遇到雨天，三根导线通过树枝和雨水形成三相短路，且一相导线烧断。

临时短接未拆除，造成严重短路。维修线路时，为了防止误送电而引起触电事故，通常在线路停电后首先挂上短接线，线路维修完毕，必须将此临时短接线拆除。例如，一次某维修工人忘记拆除短接线，送电时便形成三相短接。

线头不包扎，导线短接。某人维修设备时，将电源线拆除，但拆除后，没有用绝缘胶带包扎线头，使金属线芯裸露，后移动导线，两线头短接，导致电路短路。

插座未上盖，导线被短接。某一家庭一单相电源插座胶木盖损坏，未及时更换，插座金属片裸露，一根金属丝恰好落在这个插座上，电路短路。

2.2.2 动物作祟

鸟类、老鼠等动物作祟，也是造成电路短路故障的重要原因，举例如下。

某10kV高压线经过林区，老鹰常在高压电杆上栖息。因老鹰的双翅很长，起飞时两翅常将两相导线短接，使该电路经常断电。

一只老鼠窜入变电所，爬到一开关上，老鼠的尖嘴和长尾分别于开关的两极相接，一声巨响，10kV高压开关柜短路，开关跳闸，短路所产生的巨大电弧又使10kV母线短路，致使得变电所进线主开关跳闸，变电所全所停电。

2.2.3 架空电力线路下方违章职业作业

在架空电力线路下方进行吊装和其他作业，不按规定操作，也容易造成电力线路短路。

2.3 短路故障的查找方法

从查找电气设备故障方法来考虑，线路短路故障具有以下特点。一是短路点（即短路两端）的电阻（阻抗）为零或接近于零。二是短路电流具有很大的破坏性，一旦发生了短路，一般是不能再直接通电检查。指与断路故障是不同的。三是短路故障发生后，电路的保护元件（如熔断器、断路器等）动作，而保护元件可能控制多个回路组成的区域，因而查找电气短路故障时，必须先从故障区域找出故障回路，然后再在故障回路中找到短路故障点。

下面分别介绍故障回路和故障点的查找方法。

（1）故障回路的查找

万用表法。万用表法是在电路断电以后，用万用表欧姆挡（电阻挡）测定短路回路电阻的方法。

灯泡法。灯泡法是根据短路点电阻为零，接入灯泡加上电压后，灯泡必然发亮的原理查找故障的一种简易方法，特别适宜于照明电路。

（2）短路故障点的查找

查找到了短路故障支路，还要继续确定故障点的具体部位。短路故障点必须是回来中降压元件（如灯泡、电压型线圈、电机绕组、电阻等负载）的两端或内部。

3.线路接地故障查找方法

从安全和运行的需要出发，电路和设备设置的接地属于正常接地，除此以外的接地属于故障接地。

3.1 正常接地和故障接地

3.1.1 正常接地

电路和设备的正常接地主要包括保护接地和工作接地。

保护接地：为保证人身安全，防止间接触电而将电气设备的金属外壳或其他部分进行接地，称为保护接地。

工作接地：为保证系统、装置、设备达到正常工作的要求而进行的接地，称为工作接地。常见的工作接地有三相电力系统中的中性点直接或经消弧圈接地，防雷设备接地，防静电接地，搭铁接地及电子设备的逻辑接地等。

各种工作接地都有各自的功能。例如，三相电力系统的中性点直接接地，能在运行中维持三相系统中三个相电压不变等；三相电力系统的中性点经消弧圈接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止出现过电压；防雷设备接地，是为了将设备可能积累的静电荷泄入地下；搭铁接地，可利用金属外壳构成导电回路，简化接线；电子设备的逻辑接地，是为了制造一个公共的基准电位，保证装置的正常工作。

3.1.2 故障接地

除了正常的工作接地和保护接地以外，电路中某点因绝缘损坏或其他原因与大地相接而形成的接地，从而使电路中出现过电流、过电压、损坏设备，或对人身造成危险等，均属故障接地。例如电路接地、绕组接地等。