電纜故障原因查找及定位措施

向晉平（國網荊州供電公司經濟技術研究所，湖北荊州434000）

電纜故障原因查找及定位措施

向晉平（國網荊州供電公司經濟技術研究所，湖北荊州434000）

隨著人們生活水平的不斷提高，對于電力的需求也隨之日益增長，使得我國電網的規模也迅速擴大，但是由于各種自然因素或者人為因素，導致配電網中的電纜時常出現故障問題。配電網電纜故障的精確定位以及快速查找對提高電力系統供電的穩定性與可靠性、電力故障的處理速度有著決定性的作用。因此，電力企業應當采取有效的措施及時的找到電纜故障的原因以及故障的位置，降低不必要的經濟損失。本文主要以此為根據，展開重點分析。望為實際工作提供學習與借鑒的依據。

電纜故障；原因查找與定位；有效措施

引言

隨著城市建設速度的不斷加快，電力電纜輸電線路不斷擴展與延伸，因此，供電網絡中電纜所占的比重越來越大，數量也不斷增多。不僅如此，電纜自身隨著運行時間的不斷累加，帶來外力受損、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行故障頻繁出現，給民生以及農業生產帶來了不安全局面以及重大經濟損失，因此，一方面，如果出現電纜運行故障的狀況，就必須及時找到故障點并采取有效的措施解決故障問題，確保供電的穩定性，降低經濟損失；另一方面，應該防范于未然，采取合理的技術措施以及組織措施為電纜的正常運行提供保障。

1 電纜故障原因查找的方法

根據設備以及儀器的測試原理，電纜故障的初步檢測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

脈沖法是一種通過行波信號對電纜故障測距進行測試的方法，一般包括二次脈沖法、閃絡法以及低壓脈沖法等三種。1.1.1測試原理

在進行測試的過程中，將一個脈沖信號從測試段慢慢輸入到電纜中，使得該信號沿著電纜逐漸傳播開來，一旦遇到電纜中阻抗不匹配點（例如低壓接頭點、低壓故障點、短路點以及開路點）的時候，就會出現波反射的現象，反射波會被測試端接收，通過專業的儀器記錄下來。如果從儀器發出脈沖信號一直到儀器接收脈沖信號這段時間間隔我們設為△t，換言之就是脈沖信號在測試段與阻抗不匹配點之間來回一次所花費的時間為△t，在已經知道脈沖行波在電纜中的傳播速度為v的前提下，就可以根據計算公式L=v△t/2精確計算出測試段到阻抗不匹配點之間的距離L的數值。

脈沖行波在電纜中的傳播速度v，術語上也稱之為波速度。研究顯示波速度往往只和電纜絕緣介質的材料有聯系，而和絕緣厚度、線芯材料以及電纜線徑等沒有關聯。對于交聯電纜來說，其波速度一般都是處于170～172m/μs之間，而對于油浸紙絕緣電纜來說，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使用的較為先進的一種測試方法，其主要的工作原理是：利用高壓發生器為出現閃絡性故障或者高阻故障的電纜施加高壓脈沖，使得故障點的弧光出現放電現象，因為弧光電阻相對較小，所以在燃弧過程中原本出現閃絡性故障或者高阻故障就會轉變為低阻短路故障。這時，利用耦合裝置將一個低壓脈沖信號注入到故障電纜中，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，再次將一個低壓脈沖信號注入到故障電纜中，之后記錄此刻的低壓脈沖反射波形（也就是無電弧波形）。這個時候由于故障電阻重新變為高阻，低壓脈沖信號在故障點反射很小或者幾乎沒有反射。將無電弧波形與帶電弧波形進行對比，在同一故障點上兩個波形將會出現不同的顯示狀況，波形分歧點十分突出的位置到測試端的距離就是故障點的距離，詳細如圖1所示。

圖1 二次脈沖法測試波形圖

1.1.3 閃絡法

對于高阻故障或者閃絡性故障來說，通過閃絡法對故障電纜進行測量，能夠直接使用電纜故障閃絡測試儀實施測量而不需要經過燒穿的過程，這樣就可以最大程度上減少電纜故障檢測所花費的時間。其主要的工作原理與低壓脈沖法十分相似，都是通過電波在故障電纜中在遇到故障點會出現反射的原理，記錄下電波在故障點與故障電纜測試段之間來回一次需要的時間，之后結合材料的波速度計算出電纜故障點實際位置。因為電纜故障電阻的阻值相當高，低壓脈沖無法在故障點出現反射，所以，必須在電纜上施加沖擊高壓（或者直流高壓），使得故障點由于放電出現突跳電壓波，這個突跳電壓波會在故障點以及電纜測試段之間來回反射。之后勇敢閃絡測試儀記錄兩次反射波之間所用的時間，結合L=v△t/2的計算公式，計算出故障點的實際位置。

1.1.4 低壓脈沖法

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

1.2 電橋法

通過直流電橋對電纜故障進行測量是最早使用的一種測試方法，如今仍可適用。特別是在對較短電纜故障進行測試的時候，其精確程度十分高。電橋法一般適用于兩相短路故障的測量以及低阻單相接地故障的測量。

1.2.1 兩相短路故障的測量

原理上和單相接地故障測量相似，不同之處在于其是通過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。其計算公式與測量方法和單相接地故障完全一致。

1.2.2 單相接地故障的測量

單相接地故障接線測量如圖2所示。

圖2 單相接地故障測試接線圖

假設電纜長度是L，故障點到初始端之間的距離為Lx，那么當電橋達到平衡狀態的時候，則：

2 電纜故障精確定位的有效措施

電纜故障探測的重要環節就是精確定位電纜故障點，如今較為廣泛使用的有跨步電壓法、聲磁信號同步接收定點法以及沖擊放電聲測法。

2.1 沖擊放電聲測法

沖擊放電聲測法是通過直流高壓試驗設備向電容器儲能以及充電，一旦電壓達到特定的數值時，球間隙就會被擊穿，電容器以及高壓試驗設備上的能量就會通過球間隙對電纜故障點進行放電，從而出現機械振動聲波，直接通過聽覺就可分辨。擊穿放電是的能力受到聲波強度的限制。能量較小的就必須通過靈敏度較高的聽棒或者拾音器進行辨認；能量較大的放大，一般在地坪表面就可以分辨。

2.2 聲磁信號同步接收定點法

聲磁信號同步接收定點法，也簡稱為聲磁同步法，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出現放電現象，在放電的瞬間，地面和電纜金屬護套構成的回路中會出現感應環流，這樣就會使得電纜周圍出現脈沖磁場。通過感應接收器接收從故障點發出的放電信號以及脈沖磁場信號。儀器根據探頭檢測到的磁和聲兩種信心時間的間隔最小的點就是故障點。聲磁同步檢測法顯著增強了抗震動噪聲干擾的能力，通過對接收到的聲磁信號時間差進行檢測，能夠大概估算出故障點的位置。

2.3 跨步電壓法

通過向大地與故障相之間注入一個直流高壓脈沖信號，在故障點周邊使用電壓表檢測放電過程中兩點間跨步電壓突變的方向以及大小，從而精確定位故障點。這種定位方法的優勢在于能夠對故障點的方向進行精確的指示，對測試人員的指導性相對較強；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 結束語

電纜故障原因查找以及定位是通過不同設備與儀器綜合使用才可以完成的工作，使用什么試驗儀器以及試驗方法必須根據實際的狀況決定，這就要求試驗工作人員不但要熟練掌握不同實驗設備儀器的特點及其性能，而且要熟練掌握不同電纜故障的特點以及性質，在實際操作過程中，不斷積累工作經驗，增加自身綜合判斷的能力，這樣才能提高企業整體電纜故障查找定位的能力，確保電力企業供電的穩定性，增強電力企業的經濟效益以及社會效益。

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TM755

A

2095-2066（2016）35-0075-02

2016-11-28

向晉平（1987-），男，本科，主要從事電網建設工作。