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(shí)，均需要及時(shí)地找到接地點(diǎn)并消除接地現(xiàn)象，恢復(fù)電纜對(duì)地絕緣，以保證直流和廠用電系統(tǒng)的安全運(yùn)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(zhǎng)，那么接地點(diǎn)的查找將是一個(gè)非常困難的工作。一般需要用電纜接地故障查找儀對(duì)接地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，再根據(jù)測(cè)距位置進(jìn)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(duì)電纜金屬性接地的情況，介紹一個(gè)簡(jiǎn)單快速測(cè)量出電纜接地距離的方法，以便定位接地點(diǎn)，快速消除電纜接地故障。
1 測(cè)算電纜接地距離的原理和方法
測(cè)算電纜接地距離的原理簡(jiǎn)單說就是先測(cè)出電纜一端至接地故障點(diǎn)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(jì)算出電纜一端到接地點(diǎn)的長(zhǎng)度。式中：L——電纜長(zhǎng)度，m；S——電纜截面積，mm2；ρ——電纜電阻率，Ω·mm2/m。
原理雖簡(jiǎn)單，可電阻 R1 是無法直接測(cè)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(cè)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(cè)出電纜一端至接地故障點(diǎn)的直流電阻R1，從而計(jì)算出接地點(diǎn)的距離。
這里介紹三阻值法，通過測(cè)量三個(gè)電阻值來間接計(jì)算 R1。測(cè)量設(shè)備只需要一個(gè)**的直流電阻測(cè)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(duì)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(cè)試儀測(cè)量以下三個(gè)電阻值：
(1) 電纜芯 A 與地之間的電阻值R AN。
(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R AB。
采用以下公式 (2) 即可計(jì)算出電纜測(cè)量端到接地點(diǎn)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(jì)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(zhǎng)度。
由于電纜是金屬性接地，所測(cè)的電阻值均比較小，因此要求直流電阻測(cè)試儀要有足夠的精度，保證所測(cè)阻值的準(zhǔn)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(fù)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(diǎn) )。
將各部分導(dǎo)線用電阻代替后的電路模型如圖 2所示。
對(duì)于電源端的阻值測(cè)量，*終化簡(jiǎn)如圖 3 所示。其中 R3=R+R2，R=R1+R2，RgN 為故障點(diǎn) g到電源側(cè)地 N 的等效接地電阻值。
2.2 計(jì)算公式推導(dǎo)
根據(jù)圖 3 電路圖，已知 A，B，N 三個(gè)端子間的電阻值，即可列出以下等式:
R AN=R1+RgN
RBN=R3+RgN (3)
R AB=R1+R3
求解以上方程組，得：
3 實(shí)例應(yīng)用
3.1 故障概況
某日，某電廠 2×138?MW 機(jī)組的直流系統(tǒng)發(fā)出“直流接地”報(bào)警信號(hào)，測(cè)量母線正極對(duì)地電壓為 0?V，負(fù)極對(duì)地電壓 -230?V，屬正極完全接地現(xiàn)象。對(duì)各饋線支路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)接地是由于 4號(hào)機(jī)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(yùn)行，臨時(shí)消除了接地故障。但為保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要及時(shí)處理好故障電纜。
該故障電纜型號(hào)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(hào)機(jī)主廠房，再轉(zhuǎn)到地下電纜隧道，*終通過電纜豎井上到廠副400?V 開關(guān)室，長(zhǎng)度有 200 多 m。電纜距離較遠(yuǎn)，*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(diǎn)距離測(cè)算
用萬用表簡(jiǎn)單測(cè)量了故障電纜正極芯線對(duì)地的電阻，發(fā)現(xiàn)不到 1?Ω，屬于完全金屬性接地。電纜負(fù)極芯線對(duì)地測(cè)絕緣大于 50?MΩ，絕緣良好。通過對(duì)電纜接地后電路的分析，認(rèn)為完全可利用圖 3的電路模型進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，可以使用 QJ-44 型雙臂電橋 (量程 0 ～ 11?Ω) **測(cè)量故障電纜的各組電阻值，代入公式 (2) 計(jì)算出至故障點(diǎn)的直流電阻，進(jìn)而計(jì)算出接地點(diǎn)距離。
短接負(fù)載端正、負(fù)極芯線，進(jìn)行測(cè)量，有：
R AN=0.053?4?Ω；
RBN=0.323?4?Ω；
R AB=0.334?4?Ω。
代入式 (2) 中，有：
已知電纜導(dǎo)線銅的電阻率是 0.017?5?Ω·mm2/m，同時(shí)電纜截面為 25?mm2，代入公式 (1) 可計(jì)算出故障點(diǎn)距電纜源端的距離。故障點(diǎn)距電纜源端的長(zhǎng)度：
3.3 電纜接地點(diǎn)查找及處理
根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，表明接地點(diǎn)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(cè)量比較，接地點(diǎn)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(jī)對(duì)電纜槽進(jìn)行檢查，終于在這段 6?m 電纜的中間找到了接地點(diǎn)，與測(cè)量的故障點(diǎn)位置誤差不到 3?m。故障電纜原來是被懸掛“限高 5?m”標(biāo)示牌的長(zhǎng)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(biāo)示牌安裝時(shí)沒有聯(lián)系人在場(chǎng)監(jiān)護(hù)，外包人員對(duì)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(diǎn)處的外層，對(duì)受損的電纜芯進(jìn)行了絕緣處理，再將電纜包好，使用 1?000?V 搖表測(cè)量故障電纜正、負(fù)極對(duì)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(shí)恢復(fù)了正常運(yùn)行。
本次電纜金屬性接地點(diǎn)查找，利用了三阻值法進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，間接測(cè)出接地點(diǎn)的距離，快速查找到了電纜接地點(diǎn)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(shí)消除安全隱患做出了積極貢獻(xiàn)。
4 結(jié)束語
對(duì)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(tái)直流電阻測(cè)試儀還是可能有的。目前小型**數(shù)字式電阻測(cè)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(cè)量接地點(diǎn)距離，主要針對(duì)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(cè)出的電阻值精度才較高，計(jì)算出的距離才準(zhǔn)確。
