高壓電力電纜故障的各種類型及其預定位和精確定位的方法

摘 要:高壓電力電纜在供電時具有安全、可靠等優點，也正是高壓電力電纜這些優點使其獲得了越來越廣泛的應用，如何有效確保高壓電力電纜在供電時的運行質量就非常重要，而高壓電力電纜的故障檢測和定位技術作為確保電力電纜運行質量的重要技術就成了當前行業的研究重點。本文從高壓電力電纜故障的類型及其判斷談起，然后分別對高壓電力電纜故障的預定位和精確定位方法進行說明。

關鍵詞:高壓電力電纜 故障類型 預定位 精確定位 方法

中圖分類號:TM7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0104-01

隨著我國經濟社會發展步伐的不斷加快，我國的工農業生產及人民生活的用電量日益增加，社會各界對電力的需求量越來越大，對電網的運行安全要求也越來越高。如何確保電力運輸高壓電力電纜的安全已成為一個非常重要的問題。相關數據表明，電力電纜所產生的故障是造成供電故障的重要原因。因而如何快速、準確地確定故障的類型以及故障點的位置已成為電力電纜使用和運行過程中一項非常重要的技術。

1 高壓電力電纜故障的類型及其判斷

1.1 高壓電力電纜故障的類型

電纜的故障可分為運行故障和預防性試驗故障，預防性試驗是使電纜缺陷提前暴露出來的方法，按照故障部位可分為線芯損傷和不同相以及相與地之間絕緣介質損失發生的故障。①低阻故障。相之間或相地之間的絕緣電阻低于10kΩ。②泄漏性高阻故障。相之間及相與地之間絕緣電阻遠低于正常值，電纜絕緣介質已損壞并形成固定的電阻通道，一般常見單相接地、二相短路。③閃絡性高阻故障。在電纜預防性試驗電壓范圍內，電纜泄漏電流值突然增大，并超過被測電纜所要求的范圍值，當電壓下降時，絕緣又恢復。④開路故障。電纜絕緣正常，但不能正常送電，電纜線芯似斷非斷。這種情況很少見。

1.2 高壓電力電纜故障類型的判斷

①接地故障判斷。接地故障通常利用搖表測絕緣電阻的方法進行判斷。②短路故障判斷。短路故障通常利用萬用表測相間通斷的方法進行判斷。③斷線故障判斷。檢查電纜導體連續性是否完好。方法是在一端將ABC三相短接(不接地)，到另一端用萬用表測量各相間電阻值是否為零。若各相間均為零，則三相完好;若AB為零，BC、CA不為零，則C相斷線，以此類推;若各相間均不為零，則兩相或三相斷線。

2 高壓電力電纜故障的預定位方法

當前高壓電力電纜故障的預定位常用的方法主要有電纜在線檢測方法、電橋法和脈沖法，以下將分別給予簡單說明。

2.1 電纜在線檢測方法

電纜在線檢測方法常用的有直流分量法和直流疊加法。①直流分量法。原理是利用了絕緣中水樹枝的整流作用而產生直流分量，現場中電纜銅屏蔽層常常接地，為了測量直流分量，得把銅屏蔽層與接地斷開，而把直流分量檢測裝置串連在銅屏蔽層與大地之間。在電纜的一端銅屏蔽層的接地線裝有一個開關，不測量時開關閉合，測量時開關打開。②直流疊加法。在電纜絕緣層上疊加一定的直流電壓(15-50V)。檢測電纜絕緣層上通過的直流電流信號，從而計算出絕緣電阻。

2.2 電橋法

電橋法有多種接線，普遍使用的是繆雷環線法。對低電阻性接地用低壓繆雷環線法，電源電壓不超過1kV;高電阻性接地用高壓繆雷環線法，電壓可達數千甚至上萬伏。但所謂低阻和高阻并沒有嚴格界線，而隨所用儀器的電摞電壓和檢測靈敏度而定。普通的單臂和雙臂電橋，多外接數十伏到數百伏的直流電源，以2-3KΩ作為劃分高阻和低阻的界線是適當的。因為這時恰能得到電橋測量所必需的10-50mA的測量電流，電橋足夠準確。當電阻大于3KΩ時，電橋靈敏度不夠，顯然，要增大電流，方法不外是提高電壓和降低電阻。提高電壓就是采用高壓繆雷環線法，它與低壓繆雷環線法沒有本質的區別，只是儀器能承受高壓。用繆雷環線法測量單相接地故障的接線原理就是將電橋的測量端子Ｘ1和Ｘ2分別接往故障纜芯和完好纜芯，這兩芯的另一端用跨接線短接構成環線。于是電橋本身有兩臂(比例臂B和測量臂A);故障點兩側的纜芯環線電阻構成另兩臂。當電橋平衡時，則有:MXr=(2L-X)rR，所以X=2LR/(R+M)，式中，X:從測量端到故障點的距離(m);L:電纜長度(m);R:測量臂電阻(Ω);M:比例臂電阻(Ω);r:電纜每米長度的電阻(Ω/m)。

2.3 脈沖法

在測試時，從測試端向電纜中輸人一個低壓脈沖信號，該脈沖信號沿著電纜傳播，當遇到電纜中的波阻抗不匹配點時，如:開路點、短路點、低阻故障點和接頭點等，均會產生波反射，反射波傳回測試端，被儀器記錄下來，假設從儀器發射出脈沖到儀器接受到反射脈沖的時間差為△t，同時如果已知脈沖電磁波在電纜中傳播的速度是v，那么即可計算出阻抗不匹配點距測t端的距離L的數值，其計算公式為:Lx=V·Δt/2(m)，式中，Lx:從測試端到故障點的距離(m);V:脈沖波在電纜中的傳播速度;Δt:發送脈沖和反射脈沖之間的時間間隔(μs)。

3 高壓電力電纜故障的精確定位方法

3.1 故障電纜線路的識別

故障電纜線路的識別包括電纜路徑的查找和電纜線路的鑒別。①電纜線路路徑的查找。在待測電纜上加入特定頻率的電流信號，通過接收該電流信號在電纜周圍產生的磁場信號來查找出電纜路徑和識別出被測電纜。常用的方法有音谷法、音峰法和極大值法。②電纜線路的鑒別。在幾條并列敷設的電纜中正確判斷出已停電的需要檢修或切改的電纜線路，常用的方法為脈沖信號法。

3.2 電纜線路故障的精確定點

在完成故障電纜線路的識別的基礎上，還需要對電纜線路的故障進行精確定點，而所謂的電纜線路故障的精確定點就是指在經過初測和確定電纜路徑后，準確定出電纜故障點所在的具體位置。目前，常用的電纜線路故障的精確定點方法主要是聲測法這里簡單介紹一下沖擊放電聲測法的基本原理和方法。聲測法就是利用直流高壓試驗設備向電容器充電、儲能，當電壓達到某一數值時，球間隙擊穿，高壓試驗設備和電容器上的能量經球間隙向電纜故障點放電，產生機械振動聲波，從而用定點儀確定故障點位置。

4 結語

高壓電力電纜的安全穩定運行要以有效的高壓電力電纜故障檢測機制為基礎，其中高壓電力電纜故障的檢測主要是包括故障類型性質的確定以及高壓電力電纜故障的預定位和精確定位，其中故障類型性質的確定是有效解決高壓電力電纜故障的前提，高壓電力電纜故障的預定位和精確定位是有效解決高壓電力電纜故障的關鍵，只有做好高壓電力電纜故障的各項檢測工作，才能確保高壓電力電纜的安全穩定運行。

參考文獻

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