SF6開關(guān)終端電纜線路故障電橋測試法的運用

沈寅喆 虞曉巍

【摘 要】利用SF6開關(guān)桶體外的接地閘刀的引出接地排作為電纜兩相間的跨接線進(jìn)行電橋法測試故障點，可以精確電纜故障點的范圍，減少直流聲測定點的時間，減少直流聲測對絕緣層的損傷。通過電橋法的正接法和反接法對兩端分別測試然后對數(shù)值進(jìn)行平均的方法減少誤差，發(fā)生周圍雜散電流影響計流器造成指針晃動，可在計流器中串接線圈過濾雜散電流減少指針晃動，測試中要把電橋調(diào)平衡讀數(shù)要準(zhǔn)確，以減少人為誤差。

【關(guān)鍵詞】交聯(lián)電纜線路故障 SF6開關(guān)端 電橋測試法

隨著電力科技的訊速發(fā)展，電網(wǎng)輸、變、配設(shè)備越來越小型化，SF6開關(guān)設(shè)備越來越廣泛運用，110KV電纜也逐步替代35KV電纜成為上海城市配電網(wǎng)的骨架。由于110KV電纜優(yōu)先采用交聯(lián)聚乙烯絕緣，這種絕緣不宜過多的進(jìn)行直流聲測定點，又因為操作人員實際工作經(jīng)驗不同，測得的故障點范圍相差較大。如果采用電橋測試法對故障進(jìn)行初測的話，可以精確故障點的范圍，減少直流聲測定點的時間，從而減少直流聲測對絕緣層的損傷。

SF6開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)的特點，按電橋法測試的技術(shù)要求無法對電纜終端兩相進(jìn)行跨接，只能借用SF6開關(guān)的接地閘刀，這樣會對測試結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。為了減少誤差，可通過兩端分別測試然后對數(shù)值進(jìn)行平均。

SF6開關(guān)電纜終端的特點：電纜終端處于SF6開關(guān)的桶體內(nèi)，桶體是全密封的，桶體內(nèi)充滿高壓力的SF6氣體。其線路接地閘刀的引出接地排是在SF6開關(guān)的桶體外面的，閘刀頭和電纜終端裸露部分緊密接觸，接觸電阻良好，并且每相是單獨接地的。

1電纜故障電橋測試法

1.1原理

電橋測試法是在電纜線路測試端，將良好相和故障相導(dǎo)體分別作為電橋的兩個橋臂接在測試儀器上，將另一端兩相導(dǎo)體跨接以構(gòu)成回路。調(diào)節(jié)電橋，當(dāng)電橋平衡時，對應(yīng)橋臂電阻乘積相等，而作為電橋兩個橋臂的電纜導(dǎo)體的電阻值與其長度成正比，于是可把電纜導(dǎo)體電阻之比轉(zhuǎn)換為電纜長度之比，根據(jù)電橋上可調(diào)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻數(shù)值，即可計算出電纜故障點初測距離。電橋測試法精度較高，一般測試誤差在0.3%—0.5%

1.2測試方法

以QF1—A型電纜探傷儀（電橋）為例：

QF1—A型電纜探傷儀（電橋）是應(yīng)用電橋法原理制作的電纜故障測試設(shè)備，它由橋體、直流指零儀和交直流電源三部分組成。

測試單相接地、相間短路故障。

通過開關(guān)切換使電纜接地點兩側(cè)的電纜導(dǎo)體成為電橋的兩個橋臂。

完好相的電纜導(dǎo)體接到探傷儀（電橋）的A端，故障相的導(dǎo)體接到B端，習(xí)慣上稱為“正接法”。其中Rx為雙十進(jìn)電阻盤和一個滑線電阻，電阻值是100歐姆；Lx為測試端到故障點的電纜導(dǎo)體長度，2L—Lx為二倍電纜導(dǎo)體長度減去測試端到故障點的電纜導(dǎo)體長度。

當(dāng)電橋調(diào)節(jié)平衡時，則Rx/（1—Rx）= Lx/（2L—Lx）所以Lx=2L Rx

為了減少測量誤差，常將完好相的電纜導(dǎo)體和故障相的電纜導(dǎo)體接到儀器A、B端的引線調(diào)換后再測量一次，稱為“反接法”，當(dāng)電橋調(diào)節(jié)平衡時的關(guān)系式為（1—Rx）/ Rx= Lx/（2L—Lx）所以Lx=2L（1—Rx），取“正接法”和“反接法”兩次測量的平均值即為電纜線路從測試端到故障點的初測距離。

1.3測試應(yīng)注意事項

（1）故障電纜線路如果由不同的導(dǎo)體材料或不同截面積的導(dǎo)體連接在一起的，應(yīng)按其電阻值換算到同一材料、同一截面積的等值長度，換算成等值長度后的電阻值應(yīng)和換算前實際長度的電阻值相同。（2）跨接線截面要盡可能大些，長度盡可能短些，并應(yīng)連接良好，使接觸電阻盡可能小些，因為這些部分的電阻都會影響電橋法測試結(jié)果的正確性。

2案例

在2005年7月15日的工作中，對民和站到廣粵站的110KV民粵1284電纜故障進(jìn)行測試，電纜總長2050米，截面積800平方毫米的交聯(lián)聚乙烯絕緣，導(dǎo)體截面都是相同的，電纜路徑是全排管敷設(shè)，兩終端是SF6開關(guān)。發(fā)生A相接地故障，測的故障相接地電阻為20千歐，當(dāng)時的情況是低壓脈沖法、直閃法、沖閃法等故障初測法都不能確定故障點的大致范圍，只有用電橋法才能確定出故障點的大致范圍。使用電橋法時，另一端必須兩相跨接，跨接線必須短而粗并且接觸良好（通常實際工作中使用截面240平方毫米長度0.5米的多股軟銅線）。但碰到的問題是兩終端都是SF6開關(guān)，兩相無法跨接，如要接觸到電纜終端的裸露部分，就必須將氣體抽出再打開桶體，那將費時3至4小時。即使打開了桶體，也很難保證在做導(dǎo)體跨接時不影響到裸露的部分，因為有毛刺會影響線路的安全運行。后來考慮到SF6開關(guān)的接地閘刀的引出接地排是在SF6開關(guān)的桶體外面的，閘刀頭是和電纜終端緊密接觸的，接觸電阻良好，而且每相接地閘刀是分別接地的，當(dāng)時就考慮把接地閘刀引出銅排的接地端拆開，然后把兩相跨接作為兩相終端的跨接線，但問題是接地銅排的截面較小（120平方毫米），其電阻值相對于電纜導(dǎo)體（800平方毫米）的電阻電阻值相差較大，并且每相接地銅排長度有一米，兩相跨接后跨接線長度就達(dá)2米，那么換算成截面800平方毫米就相當(dāng)于電纜長度增加了13.3米，對測試結(jié)果的準(zhǔn)確度有些影響。

當(dāng)相間跨接線電阻與電纜導(dǎo)體電阻相差較大時，電橋測得的故障點要比實際故障點向測試端偏移。假設(shè)在理想狀態(tài)下，線路從甲站到乙站全長2000米，實際故障點離甲站距離400米，那么相間跨接良好的話，用電橋在甲站測得的正接法數(shù)值應(yīng)為0.1，故障點離甲站距離Lx=2*L*Rx=2*2000*0.1=400m，與實際故障點相符。如果相間跨接不良，會使線路等價長度變長，假設(shè)長度變?yōu)?050米，用電橋在甲站測得的正接法數(shù)值變?yōu)?.097，由于實際上我們并不知道線路等價長度變化多少，所以還是用線路全長計算故障距離，故障距離就變?yōu)長x=388m，不到實際故障點。反之，在乙站測得的故障距離從乙站算不到實際故障點，而從甲站算超出實際故障點

也就是說，在民和站測得的故障點應(yīng)該是從民和站方向出去不到實際故障點，而在廣粵站測得的故障點應(yīng)該是從民和站方向出去超過實際故障點，由于電纜兩端都是相同的SF6開關(guān)，誤差大致相同，所以可以用兩端分別測試并把數(shù)值平均一下來減少誤差。

實際測試結(jié)果：廣粵站端跨接，在民和站端測得的故障數(shù)據(jù)是：正接法Lx=322.3米，反接法Lx=315.7米，正反接法數(shù)值平均后民和站向廣粵站方向318.9米；民和站端跨接，在廣粵站端測得的故障數(shù)據(jù)是：正接法Lx=1680.2米，反接法Lx=1676.9米，正反接法數(shù)值平均后廣粵站向民和站方向1678.6米，也就是民和站向廣粵站方向371.4米；二次平均以后的數(shù)據(jù)是民和站向廣粵站方向345.2米。而經(jīng)過后來的聲測定點法確定的實際故障點的距離是民和站向廣粵站方向340米，誤差5.2米誤差率0.25%在一號絕緣接頭工井靠民和站方向排管內(nèi)。

3結(jié)語

理論上當(dāng)故障點的接地電阻小于100千歐時可采用QF1—A型電橋，大于100千歐時可采用高壓電橋，但實際工作中一般大于80千歐就采用高壓電橋。因為當(dāng)故障電阻大時，其回路電流就會變小I=U/R，從而引起計流器擺動不明顯，造成測試誤差增大。例如2005年2月2日在班溪站班29電纜線路耐壓故障測試工作中，故障電阻83千歐，用QF1—A型電橋測得的故障點距離比實際故障點相差25米，而用高壓電橋只相差7米。

測試時，如發(fā)生周圍雜散電流影響計流器造成指針晃動，可在計流器中串接線圈過濾雜散電流減少指針晃動；測試前先要把計流器調(diào)零，測試中要把電橋調(diào)平衡讀數(shù)要準(zhǔn)確，以減少人為誤差；使用電橋時要注意人身安全，特別是使用高壓電橋；在計算測試結(jié)果時，要分清測試端和跨接端以避免發(fā)生測試結(jié)果倒算。

利用電橋測試法可縮小故障點范圍，減少直流聲測定點的時間，使直流聲測對交聯(lián)聚乙烯絕緣層的損傷得以減輕，同時可以縮短故障搶修時間。

參考文獻(xiàn)：

[1]史傳卿 主編.《電力電纜安裝運行技術(shù)問答》.

[2]史傳卿 主編.職業(yè)技能培訓(xùn)教材《電力電纜》.

[3]《高壓電纜線路》.