電力電纜故障探測技術與應用探究

張俊

摘要：隨著電子技術的發展，電子技術的應用越來越廣泛。同時電力電纜故障也頻發，電力電纜故障會對供電系統產生大的損害。所以電力電纜故障探測技術尤為重要。本文通過對電力電纜故障進行分析，探討了電力電纜故障探測技術的機理和探測的方法，并對電力電纜故障探測技術的應用進行了探究。

關鍵詞：電力電纜、故障探測技術、應用探究

一、電力電纜故障分析

（1）電纜故障的原因

我們可以將電纜故障的原因分為如下幾類：機械損傷、過電壓擊穿、材料本身的缺陷、制作工藝不良、電纜腐蝕、受潮、絕緣、老化、變質嚴重等。

（2）電纜故障的性質與分類

電纜故障在形式上可以分為串聯故障和并聯故障。但是實際中故障的形式種類是非常多的，從實際出發，故障發生頻率比較多的是單相對地形式，因為其絕緣性下降導致了電纜故障。

以下為電纜的故障電路等效圖：

其中Rf為絕緣電阻，G是擊穿電壓為Vg的擊穿間隙，Cf為局部分布電容，三者隨著不同的故障情況會有較大的變化，但是三者之間的變化沒有必然的關系。Vg的大小與放電通道的大小有關，絕緣電阻Rf的大小與電纜介質的碳化程度有關系。局部分布電容Cf的值很小可以忽略不計。

我們可以根據絕緣電阻Rf和擊穿間隙G的情況來分析電纜的故障種類，其故障可以被分為開路、低阻、高阻與閃絡性故障：1.由電纜開路引起的故障，其間隙情況是在直流或高壓脈沖作用下擊穿，Rf值為無限大；2.由電纜低阻引起的故障，其間隙情況是Rf值不是太低時，可用高壓脈沖擊穿，Rf值小于10 Z0（Z0為電纜的波阻抗值，電力電纜波Z0一般在10-40歐之間）；3.由電纜高阻引起的故障，其間隙情況是高壓脈沖擊穿，Rf值大于10 Z0；4.由電纜閃絡性故障引起的故障，其間隙情況是直流或高壓脈沖擊穿，Rf值為無限大；

二、電力電纜故障探測基礎

不同的電纜故障探測技術對應著不同的電纜故障。目前，針對開路和低阻故障，應用最廣泛的電纜故障測距技術是低壓脈沖反射法；針對高阻故障，應用最廣泛的電纜故障測距技術是沖擊閃絡法；針對閃絡性故障，應用最廣泛的電纜故障測距技術是直流閃絡法測試。

（1） 電纜故障探測的基本步驟

電纜故障探測的基本步驟一般分為診斷、測距、定點

（2）電纜故障性質的診斷

電纜故障性質的診斷就是將故障電阻類型分為開路、低阻、高阻與閃絡性故障、單相、兩相，還是三相故障。

當故障發生的時候，我們可以根據故障發生時呈現的狀態和信號進行初步的判斷，然后通過測量絕緣電阻Rf和擊穿間隙G的情況來準確分析電纜的故障種類和性質。

三、電纜故障測距方法

（1）低壓脈沖反射法

低壓脈沖反射法主要的適用范圍是當電纜出現低阻、短路和斷路故障時。在測試的過程中，向電纜端注入一個低壓脈沖，此低壓脈沖會流向電纜的不匹配點，比如說故障發生的低阻、短路和斷路點，脈沖會產生一個反射，反射被送回到測量儀器上并記錄下測量的數據。我們可以通過反射脈沖來判斷電纜故障的類型。如果是電纜電阻斷路，那么反射的脈沖極性會與發射的脈沖極性相同；如果是電纜電阻短路，那么反射的脈沖極性會與發射的脈沖極性相反。

（2）脈沖電流法

當電纜電阻處于高阻或者是閃絡性故障時，通過低壓脈沖反射法是不適用的，電路會沒有明顯的反射脈沖。我們通過脈沖電流法來測量電纜電阻的高阻或者是閃絡性故障。脈沖電流法是利用一個高電壓將故障點擊穿，反饋回來的信息將被傳送到測量儀器上。此時產生的信息是電流行波信號，我們通過分析電流行波信號來回測量點與測量儀器一次的時間來計算故障的距離，完成故障測試。

脈沖電流法根據不同的故障類型可以分為直流高壓閃絡測試法和沖擊高壓閃絡測試法。

①直流高壓閃絡測試法

直流高壓閃絡測試法主要的適用范圍是當電纜出現閃絡擊穿性故障時，也就是當故障電阻級高時。在測試的過程中，在電纜端注入一個很高的電壓，使故障點被擊穿放電，故障點會反射一個脈沖，通過計算脈沖往返測試點和故障點的時間來計算故障點的距離，完成故障測試。

②沖擊高壓閃絡測試法

沖擊高壓閃絡測試法主要的適用范圍是當電纜故障點的電阻不是很高時，此時直流漏電比較嚴重，多余的電壓被加載到設備上，使電纜不會形成閃絡，故而不能使用直流高壓閃絡測試法來測試故障。我們采用沖擊高壓閃絡測試法，沖擊高壓閃絡測試法就是在儲能電容和電纜之間串接一個間隙。通過增壓的方法來擊穿間隙，使電容放電。同時故障點被擊穿放電，故障點會反射一個脈沖，通過計算脈沖往返測試點和故障點的時間來計算故障點的距離，完成故障測試。

四、電力電纜故障探測技術的應用

（1）傳統電纜故障測試方法的應用情況

以往一直采用傳統的電橋法和兆歐表、萬用表來測試電纜故障。并且還會采用鋸斷電纜的方法來分段測試電纜，這嚴重影響了我們后期的的故障測試。而且傳統的電橋對于電纜電阻高阻和閃絡性故障是不適用的。所以說傳統電纜故障測試方法在電纜測試中是十分受限的。

（2）電纜故障探測新技術的應用

T-903A電力電纜故障測距儀的工作模式有兩種，一種是基于低壓脈沖反射的工作方式，其適用范圍是當電纜故障點是低阻和斷線故障時，還可以測量電纜的長度和波速度；另外一種是基于脈沖電流的工作方式，其適用范圍是當電纜故障點是高阻與閃絡性故障時，通過測距來檢測故障點距離測量點的距離。T-903A電力電纜故障測距儀是一款智能化非常高的故障探測器，能自動的判斷故障點是否放電，并顯示測試點和故障點的距離。

T-503電纜故障定點儀的工作模式有兩種，一種是基于聲磁同步檢測的工作模式，其適用范圍是當電纜故障點是高阻與閃絡性故障時，可以對故障點進行定點和探測電纜的路徑；另外一種是基于音頻感應的工作方式，其適用范圍是當電纜故障點是低阻故障時，通過檢測音頻磁場信號，探測電纜的路徑。

（作者單位：西部黃金克拉瑪依哈圖金礦有限責任公司）