電纜故障原因查找及定位措施

向晉平（國(guó)網(wǎng)荊州供電公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，湖北荊州434000）

電纜故障原因查找及定位措施

向晉平（國(guó)網(wǎng)荊州供電公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，湖北荊州434000）

隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)于電力的需求也隨之日益增長(zhǎng)，使得我國(guó)電網(wǎng)的規(guī)模也迅速擴(kuò)大，但是由于各種自然因素或者人為因素，導(dǎo)致配電網(wǎng)中的電纜時(shí)常出現(xiàn)故障問(wèn)題。配電網(wǎng)電纜故障的精確定位以及快速查找對(duì)提高電力系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性與可靠性、電力故障的處理速度有著決定性的作用。因此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)采取有效的措施及時(shí)的找到電纜故障的原因以及故障的位置，降低不必要的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要以此為根據(jù)，展開重點(diǎn)分析。望為實(shí)際工作提供學(xué)習(xí)與借鑒的依據(jù)。

電纜故障；原因查找與定位；有效措施

引言

隨著城市建設(shè)速度的不斷加快，電力電纜輸電線路不斷擴(kuò)展與延伸，因此，供電網(wǎng)絡(luò)中電纜所占的比重越來(lái)越大，數(shù)量也不斷增多。不僅如此，電纜自身隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷累加，帶來(lái)外力受損、受潮腐蝕以及絕緣老化的概率也不斷增加，從而引起電力電纜運(yùn)行故障頻繁出現(xiàn)，給民生以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了不安全局面以及重大經(jīng)濟(jì)損失，因此，一方面，如果出現(xiàn)電纜運(yùn)行故障的狀況，就必須及時(shí)找到故障點(diǎn)并采取有效的措施解決故障問(wèn)題，確保供電的穩(wěn)定性，降低經(jīng)濟(jì)損失；另一方面，應(yīng)該防范于未然，采取合理的技術(shù)措施以及組織措施為電纜的正常運(yùn)行提供保障。

1 電纜故障原因查找的方法

根據(jù)設(shè)備以及儀器的測(cè)試原理，電纜故障的初步檢測(cè)一般可以劃分為兩大類，其中包括：脈沖法以及電橋法。

1.1 脈沖法

脈沖法是一種通過(guò)行波信號(hào)對(duì)電纜故障測(cè)距進(jìn)行測(cè)試的方法，一般包括二次脈沖法、閃絡(luò)法以及低壓脈沖法等三種。1.1.1測(cè)試原理

在進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，將一個(gè)脈沖信號(hào)從測(cè)試段慢慢輸入到電纜中，使得該信號(hào)沿著電纜逐漸傳播開來(lái)，一旦遇到電纜中阻抗不匹配點(diǎn)（例如低壓接頭點(diǎn)、低壓故障點(diǎn)、短路點(diǎn)以及開路點(diǎn)）的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)波反射的現(xiàn)象，反射波會(huì)被測(cè)試端接收，通過(guò)專業(yè)的儀器記錄下來(lái)。如果從儀器發(fā)出脈沖信號(hào)一直到儀器接收脈沖信號(hào)這段時(shí)間間隔我們?cè)O(shè)為△t，換言之就是脈沖信號(hào)在測(cè)試段與阻抗不匹配點(diǎn)之間來(lái)回一次所花費(fèi)的時(shí)間為△t，在已經(jīng)知道脈沖行波在電纜中的傳播速度為v的前提下，就可以根據(jù)計(jì)算公式L=v△t/2精確計(jì)算出測(cè)試段到阻抗不匹配點(diǎn)之間的距離L的數(shù)值。

脈沖行波在電纜中的傳播速度v，術(shù)語(yǔ)上也稱之為波速度。研究顯示波速度往往只和電纜絕緣介質(zhì)的材料有聯(lián)系，而和絕緣厚度、線芯材料以及電纜線徑等沒(méi)有關(guān)聯(lián)。對(duì)于交聯(lián)電纜來(lái)說(shuō)，其波速度一般都是處于170～172m/μs之間，而對(duì)于油浸紙絕緣電纜來(lái)說(shuō)，其波速大都是160m/μs。

1.1.2 二次脈沖法

二次脈沖法是近些年來(lái)使用的較為先進(jìn)的一種測(cè)試方法，其主要的工作原理是：利用高壓發(fā)生器為出現(xiàn)閃絡(luò)性故障或者高阻故障的電纜施加高壓脈沖，使得故障點(diǎn)的弧光出現(xiàn)放電現(xiàn)象，因?yàn)榛」怆娮柘鄬?duì)較小，所以在燃弧過(guò)程中原本出現(xiàn)閃絡(luò)性故障或者高阻故障就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥瓒搪饭收?。這時(shí)，利用耦合裝置將一個(gè)低壓脈沖信號(hào)注入到故障電纜中，記錄下刺客低壓脈沖反射波形（也就是帶電弧波形）；等到故障電弧熄滅之后，再次將一個(gè)低壓脈沖信號(hào)注入到故障電纜中，之后記錄此刻的低壓脈沖反射波形（也就是無(wú)電弧波形）。這個(gè)時(shí)候由于故障電阻重新變?yōu)楦咦瑁蛪好}沖信號(hào)在故障點(diǎn)反射很小或者幾乎沒(méi)有反射。將無(wú)電弧波形與帶電弧波形進(jìn)行對(duì)比，在同一故障點(diǎn)上兩個(gè)波形將會(huì)出現(xiàn)不同的顯示狀況，波形分歧點(diǎn)十分突出的位置到測(cè)試端的距離就是故障點(diǎn)的距離，詳細(xì)如圖1所示。

圖1 二次脈沖法測(cè)試波形圖

1.1.3 閃絡(luò)法

對(duì)于高阻故障或者閃絡(luò)性故障來(lái)說(shuō)，通過(guò)閃絡(luò)法對(duì)故障電纜進(jìn)行測(cè)量，能夠直接使用電纜故障閃絡(luò)測(cè)試儀實(shí)施測(cè)量而不需要經(jīng)過(guò)燒穿的過(guò)程，這樣就可以最大程度上減少電纜故障檢測(cè)所花費(fèi)的時(shí)間。其主要的工作原理與低壓脈沖法十分相似，都是通過(guò)電波在故障電纜中在遇到故障點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)反射的原理，記錄下電波在故障點(diǎn)與故障電纜測(cè)試段之間來(lái)回一次需要的時(shí)間，之后結(jié)合材料的波速度計(jì)算出電纜故障點(diǎn)實(shí)際位置。因?yàn)殡娎|故障電阻的阻值相當(dāng)高，低壓脈沖無(wú)法在故障點(diǎn)出現(xiàn)反射，所以，必須在電纜上施加沖擊高壓（或者直流高壓），使得故障點(diǎn)由于放電出現(xiàn)突跳電壓波，這個(gè)突跳電壓波會(huì)在故障點(diǎn)以及電纜測(cè)試段之間來(lái)回反射。之后勇敢閃絡(luò)測(cè)試儀記錄兩次反射波之間所用的時(shí)間，結(jié)合L=v△t/2的計(jì)算公式，計(jì)算出故障點(diǎn)的實(shí)際位置。

1.1.4 低壓脈沖法

低壓脈沖法一把用于測(cè)量電纜低阻接地、短路以及斷線故障的距離，并且還可以用于測(cè)量電纜的波速度、長(zhǎng)度與識(shí)別定位電纜的終端頭、T形接頭以及中間頭等。

1.2 電橋法

通過(guò)直流電橋?qū)﹄娎|故障進(jìn)行測(cè)量是最早使用的一種測(cè)試方法，如今仍可適用。特別是在對(duì)較短電纜故障進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，其精確程度十分高。電橋法一般適用于兩相短路故障的測(cè)量以及低阻單相接地故障的測(cè)量。

1.2.1 兩相短路故障的測(cè)量

原理上和單相接地故障測(cè)量相似，不同之處在于其是通過(guò)兩短路相中的其中一相作為單向接地故障中使用的地線，從而接通電橋之間的回路。其計(jì)算公式與測(cè)量方法和單相接地故障完全一致。

1.2.2 單相接地故障的測(cè)量

單相接地故障接線測(cè)量如圖2所示。

圖2 單相接地故障測(cè)試接線圖

假設(shè)電纜長(zhǎng)度是L，故障點(diǎn)到初始端之間的距離為L(zhǎng)x，那么當(dāng)電橋達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)候，則：

2 電纜故障精確定位的有效措施

電纜故障探測(cè)的重要環(huán)節(jié)就是精確定位電纜故障點(diǎn)，如今較為廣泛使用的有跨步電壓法、聲磁信號(hào)同步接收定點(diǎn)法以及沖擊放電聲測(cè)法。

2.1 沖擊放電聲測(cè)法

沖擊放電聲測(cè)法是通過(guò)直流高壓試驗(yàn)設(shè)備向電容器儲(chǔ)能以及充電，一旦電壓達(dá)到特定的數(shù)值時(shí)，球間隙就會(huì)被擊穿，電容器以及高壓試驗(yàn)設(shè)備上的能量就會(huì)通過(guò)球間隙對(duì)電纜故障點(diǎn)進(jìn)行放電，從而出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)聲波，直接通過(guò)聽覺(jué)就可分辨。擊穿放電是的能力受到聲波強(qiáng)度的限制。能量較小的就必須通過(guò)靈敏度較高的聽棒或者拾音器進(jìn)行辨認(rèn)；能量較大的放大，一般在地坪表面就可以分辨。

2.2 聲磁信號(hào)同步接收定點(diǎn)法

聲磁信號(hào)同步接收定點(diǎn)法，也簡(jiǎn)稱為聲磁同步法，其主要的工作原理是：將沖擊直流高壓注入電纜中使故障點(diǎn)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，在放電的瞬間，地面和電纜金屬護(hù)套構(gòu)成的回路中會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)環(huán)流，這樣就會(huì)使得電纜周圍出現(xiàn)脈沖磁場(chǎng)。通過(guò)感應(yīng)接收器接收從故障點(diǎn)發(fā)出的放電信號(hào)以及脈沖磁場(chǎng)信號(hào)。儀器根據(jù)探頭檢測(cè)到的磁和聲兩種信心時(shí)間的間隔最小的點(diǎn)就是故障點(diǎn)。聲磁同步檢測(cè)法顯著增強(qiáng)了抗震動(dòng)噪聲干擾的能力，通過(guò)對(duì)接收到的聲磁信號(hào)時(shí)間差進(jìn)行檢測(cè)，能夠大概估算出故障點(diǎn)的位置。

2.3 跨步電壓法

通過(guò)向大地與故障相之間注入一個(gè)直流高壓脈沖信號(hào)，在故障點(diǎn)周邊使用電壓表檢測(cè)放電過(guò)程中兩點(diǎn)間跨步電壓突變的方向以及大小，從而精確定位故障點(diǎn)。這種定位方法的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)收宵c(diǎn)的方向進(jìn)行精確的指示，對(duì)測(cè)試人員的指導(dǎo)性相對(duì)較強(qiáng)；然而這種方法只可以查找出直埋電纜外皮破損引起的開放性故障，不適用于查找非直埋電纜的故障或者封閉性的故障。

3 結(jié)束語(yǔ)

電纜故障原因查找以及定位是通過(guò)不同設(shè)備與儀器綜合使用才可以完成的工作，使用什么試驗(yàn)儀器以及試驗(yàn)方法必須根據(jù)實(shí)際的狀況決定，這就要求試驗(yàn)工作人員不但要熟練掌握不同實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器的特點(diǎn)及其性能，而且要熟練掌握不同電纜故障的特點(diǎn)以及性質(zhì)，在實(shí)際操作過(guò)程中，不斷積累工作經(jīng)驗(yàn)，增加自身綜合判斷的能力，這樣才能提高企業(yè)整體電纜故障查找定位的能力，確保電力企業(yè)供電的穩(wěn)定性，增強(qiáng)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。

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TM755

A

2095-2066（2016）35-0075-02

2016-11-28

向晉平（1987-），男，本科，主要從事電網(wǎng)建設(shè)工作。