電纜高阻故障點檢測方法

張振宇

摘要：電力電纜發生故障時，如何能快速、便捷的檢測出故障點，恢復正常供電對企業生產和居民生活都有重要意義。文章通過對電力電纜常見故障現象和成因的分析，結合現有試驗技術手段和常用電纜故障檢測方法進行分析、對比，提出一種快速有效解決各種敷設狀態下電力電纜高阻態故障點的檢測方案。

關鍵詞：電力電纜；高阻態故障點；故障檢測

中圖分類號：TM726文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）04-0146-02

現代社會中，各種能源的使用大大促進了社會的進步和發展，在各種能源中，電能是使用最為廣泛的，而作為電能傳輸的介質——電力電纜，以其安全、可靠、便于施工、節約空間等優點，獲得廣泛的應用。但在長期的使用過程中，電力電纜難免會由于各種原因出現故障，影響企業生產和居民的生活，因此能夠快速的排除故障，恢復正常供電具有重要意義。

一、電力電纜常見故障及成因分析

電力電纜常見的故障有導電不良、絕緣不良、短路、斷路故障等。

造成導電不良的原因一般是電纜終端頭連接不緊固，造成接觸電阻增大引起。

造成絕緣不良、短路故障的原因一般是電纜自身絕緣材料、制造工藝缺陷；電纜頭絕緣材料、制造工藝缺陷、施工方法不對；絕緣受潮、老化變質；長期運行過電壓引起的。

造成斷路故障一般是受外界機械損傷引起的。

基本上，電纜故障是由于絕緣不良或絕緣層受損造成的。通常只要恢復受損的絕緣就能解決故障，因此電纜故障點的檢測和確認就是解決問題的關鍵。

二、常用電纜故障檢測方法

目前，對于電力電纜故障點檢測常采用電橋法、低壓脈沖反射法、脈沖電流法、二（多）次脈沖法、聲磁法進行測量。

電橋法，將被測電纜終端故障相與費故障相短接，電橋兩臂分別借故障相和非故障相，通過調節電阻使電橋平衡，再使用公式計算得出故障點位置，其特點是簡單，方便、精確度高。

低壓脈沖反射法，測試時在電纜的故障相施加低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點時，脈沖產生反射會送至測試點，根據發射脈沖與反射脈沖往返的時間差和脈沖在電纜中傳播的波速度，便可計算出故障點的位置。

脈沖電流法，使用高壓脈沖將電纜故障點擊穿，通過儀表采集并記錄故障點擊穿后的脈沖電流波形，找到故障點一次和二次反射脈沖之間的距離，從而對電纜故障點進行定位。

二（多）次脈沖法，先對故障電纜發射一個低壓脈沖并記錄波形，然后對故障電纜發射一個高壓脈沖將故障點擊穿，再次發射一個低壓脈沖，低壓脈沖在擊穿點被反射回來。將兩次低壓脈沖的波形疊加，交叉點極為故障點位置。

聲磁法，在故障電纜一端加入脈沖高壓使電纜故障點擊穿放電，利用電纜故障間隙放電時產生機械聲音對故障點定位。根據聲音信號與磁場信號傳播速度不一的原理，利用儀器探頭撿出聲音信號和磁場信號的時間差來確定準確的故障點。聲音在電力電纜周圍介質中傳播速度大約為500m/s左右，而磁場信號傳播速度幾乎接近于光速——30萬km/s，從故障點至儀器探頭之間磁場信號傳播的時間可以忽略不計，以磁場信號觸發后開始記錄聲音信號，所以根據檢出的聲音信號至儀器探頭之間傳播時間的長短可以作為判斷電力電纜故障點的遠近，檢測聲音傳播時間最短地點即為故障點。

但電橋法和低壓脈沖反射法對于高阻抗故障無法進行檢測。而脈沖電流法和二（多）次脈沖法雖然具有檢測高阻抗故障的能力，但有時由于有些高阻故障點的絕緣電阻很大（幾百兆歐甚至更大）且穩定，脈沖電流法和二（多）次脈沖法受自身測試原理及相關技術的限制，有時候難以對其故障點真正擊穿，從而降低其絕緣電阻，因此在故障點的計算上，或是波形的判斷上往往會出現較大偏差，造成故障點位置的誤判斷，從而可能導致時間和資源的浪費。

三、高阻故障點檢測新方法

以上介紹的幾種檢測方法對電力電纜低阻態故障點的檢測非常方便，但是當電力電纜的故障點呈現高阻態故障時，檢測有效性和便捷性便大大降低。針對電力電纜的高阻態故障，并結合現有的試驗技術手段，現提出一種能夠快速、精確的查找高阻電纜故障點的方法。

具體技術方案是：通過使用大功率的試驗設備對故障電纜施加直流高壓。在耐壓過程中，高阻故障電纜被擊穿后，將試驗儀表的過流保護回路短接切除，并增大電流，繼續施加高電壓，直至電纜殘壓降低到所需值。這樣，通過大的電流將高阻故障點燒穿，將電纜高阻故障點徹底轉化為低阻故障點，然后配合使用電橋法、低壓脈沖反射法找出故障點的大體位置，最后還可以使用聲磁法對故障點進行精確定位，從而精確找到電纜故障點。

使用該方法可以解決以往電纜故障點高阻抗性的難題。使原來不易檢測到的故障點直接暴露出來，方便排除故障，簡化檢測流程，節約時間。

下面結合附圖對本方法進行說明：

如圖1所示，本方法的電纜故障檢測裝置由操作箱、升壓源和HDTDR電纜故障定位儀組成。操作箱工作電源為交流220V，采用調壓器T1并接千伏表kV，其輸出端與升壓變壓器T3輸入端相連。升壓變壓器T3通過整流硅堆D及保護電阻R并接電容C通過球形間隙G與被測故障電纜連接，操作箱控制回路采用隔離變壓器T2進行隔離。升壓源中串接微安電流表μA，升壓變壓器T3尾端與故障電纜屏蔽連接接地。升壓源輸出端通過脈沖電流耦合器L，與HDTDR電纜故障定位儀連接。

在遇到故障電纜時，首先使用高壓兆歐表對故障電纜進行絕緣檢測，確認為高阻故障后，即可使用本發明的技術方案對電纜故障進行檢測。

檢測時，通過上述連接方式將檢測裝置與故障電纜連接后，接通操作箱交流220V工作電源，合上操作箱電源開關K，電源指示燈HB1亮。將耐壓/燒穿轉換開關SA選擇到耐壓檔（1-2），將球形間隙G短接，按測試要求調整過流繼電器DL的保護整定值。按下高壓啟動按鈕SB2，主接觸器ZJ吸合，高壓啟動指示燈HB2亮，從零位開始手動調節調壓器T1對升壓變壓器T3進行升壓，并觀察千伏表kV的數值，同時監視微安電流表μA的數值。當微安電流表μA的數值劇烈跳動或明顯增大時，記錄千伏表KV的電壓值，將調壓器T1輸出電壓降至零，停止高壓輸出，按下停止按鈕SB1。使用接地棒對被測電纜充分放電。

將耐壓/燒穿轉換開關SA選擇到燒穿檔（1-3），保持球形間隙G短接狀態，將微安電流表μA關斷，按下高壓啟動按鈕SB2，將調壓器T1調至剛才記錄的電壓值或稍大一些的電壓值，對故障電纜持續加壓，通過大電流將故障電纜的高阻故障點燒穿，使其呈現為低阻狀態。

高阻故障電纜燒穿后，將調壓器T1輸出電壓降至零，停止高壓輸出，按下停止按鈕SB1，使用接地棒對被測電纜充分放電。

將球形間隙G調至放電產生高壓脈沖的狀態，按下高壓啟動按鈕SB2，調節調壓器T1輸出電壓，使升壓源在故障電纜上產生高壓脈沖。同時啟動HDTDR電纜故障定位儀，對電纜故障點進行定位。之后，還可配合使用聲磁法在已測得的故障點所在區域進行精確定位。

四、結論

本文根據分析、對比常用電纜故障檢測方法，在現有試驗技術加以改進，提出了一種針對高阻態電纜故障點的快速、便捷的檢查方法。使用該方法可以解決以往電力電纜故障點高阻抗性的難題，使原來不易檢測到的故障點直接暴露出來，方便排除故障，簡化檢測流程，節約時間，大大提高工作效率。

參考文獻

[1]徐丙垠．電力電纜故障探測技術[M]．機械工業出版社，1999.

[2]周利軍．電力電纜線路的識別[J]．高電壓技術，2004，（S1）.

（責任編輯：劉 晶）