電力電纜故障點查找方法及其現場應用

邱成章

摘 要：隨著經濟的發展和城市化建設進程的不斷加快，社會電力需求日漸提高，電力網絡覆蓋面隨之增大，電力電纜應用越來越廣泛。電纜在使用過程中，受到運行時間和外界因素的影響，容易出現故障，影響電力系統的正常運行。而電力電纜敷設的隱蔽性增加了故障點查找的難度。為了提高電力系統運行的穩定性，必須要及時準確地進行電力電纜故障點的查找和故障原因的判斷。本文就電力電纜的故障點查找方法和現場應用情況進行了分析，希望可以為電網檢修工作提供有益的借鑒。

關鍵詞：電力電纜 故障點查找 現場應用

中圖分類號：U445.72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（b）-0030-02

電力電纜故障的原因包括端部絕緣破壞、外力破壞、絕緣受潮、過熱過電壓等因素。外力因素導致的電力電纜故障查找難度較低，可以直接根據造成影響的外界因素、區域進行排查，但是電纜自身原因導致的故障必須應用儀器進行檢測，如果排查方法不當導致排查時間的延長或是故障點誤判，影響故障處理的進度。因而探究電力電纜故障點的查找方法具有積極的現實意義。

1 故障點粗測方法

在電力電纜故障點查找中預定位和精確定位是最為重要的兩個步驟，預定位過程中需要應用到阻抗法、低壓脈沖反射法以及脈沖電流法等粗測距離方法。

1.1 阻抗法

對測量端到故障點的阻抗進行測量計算后，以線路參數為基礎列出相應的故障點求解方程，在此基礎上計算故障距離的方法就是阻抗法。阻抗法的原理較為簡單且實現難度不高，可以直接根據現有的電纜線路集中參數進行模型的建立，因而在電力電纜故障點預定位中也會經常應用該方法。電橋法是實現阻抗法故障測距必要方法，該方法應用難度低且測量精度較高，但是電橋法的適用性較差，在閃絡性和高阻故障中，電阻過大而電橋電流較小，就無法得出理想的測距結果。

1.2 行波測距法

明確電纜中行波的傳播速度后，測量行波傳播時間，確定電纜故障點位置的方法就是行波測距法，行波測距法的種類較多，常見的包括脈沖電壓法、低壓脈沖反射法、脈沖電流法和多次脈沖法。脈沖電壓法多用于閃絡及高阻故障中，主要是利用電纜故障點在高壓信號下的閃絡放電現象來進行測距，因而也被稱為閃測法，該方法耗時短、精度高且操作簡單但是安全性相對比較差。低壓脈沖反射法多用于低阻故障測距中，該方法不需要參考電纜基礎資料，且可以通過對反射脈沖極性的分析明確故障類型，但是其適用性范圍比較小。脈沖電流法即通過對故障點高壓下電流行波信號往返測量點與故障點的時間的計算來判斷故障距離，該方法由于采用了線性電流耦合器因而不需要與高壓回路進行直接的電氣連接，安全性和適用性都更好。多次脈沖法通過對多兩次或以上的低壓脈沖波形的疊加，得出交叉點即故障點的位置，該方法信號波形較為清晰，測量精度也更高，但是需要使用到較多的儀器設備，容易受到外界環境因素的影響，增加耗時，首次脈沖之后施加后續脈沖的難度較高。

2 故障點精確定位方法

電力電纜的精確定位需要在粗測距離的基礎上進行，技術人員要根據粗測距離給出的故障點范圍，利用檢測儀器和自身感應進行仔細的查找和判斷。常見的故障點精確定位法包括聲測法、聲磁同步法以及音頻法等。

2.1 沖擊放電聲測法

當電力電纜發生故障時，可以對其施加一個高幅度的沖擊電壓，在沖擊電壓的影響下故障點會產生放電現象并產生清晰的放電聲，定點儀的聲電轉換器可以將傳至地面的微弱聲波進行轉換和放大，通過對放電聲的定位便可以找到故障點。聲測法多應用于粗測大概確定故障點的距離后進行定位。對故障電纜施加沖擊高壓出現放電聲后需要用沿電纜路徑利用定點儀進行測聽，聲音最大的位置便是故障點。

2.2 聲磁同步法

這是在聲測法改進得來的故障點定位方法，也就是通過接收電磁波和聲波的同步性判斷電纜上出現故障的位置。在故障點查找過程中，如果同時接收地振波和放電電磁波表明相關位置有放電聲波的存在，當電磁信號和地振波信號同步時則可以確保地振波的可行性，進而可以判斷出電纜故障點的位置。憑借較高的故障點判斷準確性和較低的操作難度，聲磁同步發在電力電纜故障點查找中的應用也日漸增多，目前很多廠家的定點儀都是以聲測同步發為基礎的。

2.3 音頻法

音頻法可以在聲測法無法發揮作用電纜短路故障下進行定位。電力電纜不同芯線中電流流動的磁通相位差和故障點的磁通變化規律是音頻法應用的基礎。音頻法定點儀魚藥具備探測線圈、音頻發生器、接收器、變壓器以及指示儀表。當電纜出現短路故障時，發生器輸出音頻電流，當經過故障點是電流會發生變化，于此相對應的電磁波音頻也會突變，這時所能檢測到的信號最大的位置就是發生故障的位置。在相間低阻短路以及斷線故障中應用音頻法具有較高的適用性，但是受到信號頻率、電纜長度等的影響高阻和單相接地故障中該方法實現難度較高。

3 故障點查找方法的現場應用

在實際的電力電纜故障處理中，檢修人員必須要遵循相應的檢修流程，明確故障點查找的注意事項，避免不當操作造成的故障點判斷差錯或者故障處理不及時等問題。

3.1 電力電纜故障點查找步驟

一般來說電力電纜故障點的查找可以分為五大步驟，具體包括：（1）確定電纜基本情況，技術人員需要對發生故障電纜的長度、出廠相關資料、接頭位置等基本情況進行調查和明確，為后續的故障點查找工作奠定基礎；（2）診斷電纜故障性質，利用儀器對電纜的絕緣性、導電性等相關性能進行測量，判斷故障的成因，選擇合適的故障點查找方法；（3）粗測定距離，技術人員通過故障信息分析、芯線上的測試信號以及在線測量等方法初步對故障的距離進行估算，為后續故障點的精確定位提供基礎；（4）故障點精確定位，在粗測的基礎上利用感應法、同步法、聲測法以及時差法等確定故障點的精確位置；（5）故障點定位誤差分析，受到運行時間、運行環境以及其他因素的影響，首次精確定位的故障點可能會有誤差的存在，為了避免假信號的影響需要將精確定位的步驟重復多次，分析故障點查找的誤差，總結查找經驗。

3.2 故障點查找注意事項

首先，運行部門需要建立電力電纜運行數據庫，將電力電纜的敷設路徑圖、接頭位置分布圖等基礎運行資料提供給故障處理技術人員，盡可能縮短故障點查找耗時。其次，需要注意，如果故障點與測試端的距離過近會導致測試盲區的出現，因而在實際的故障處理中電纜的兩端可以都進行測試，提高測試波形判斷的成功率。此外如果利用二次脈沖法粗測的結果無法得出典型的波形，可以用高壓脈沖按照5～10min的時間進行多次的充放電并在放電聲出現后采用二次脈沖法。最后，粗測之后技術人員需要利用測試儀器在粗測結果范圍內進行重復的查找，對金屬屏蔽層上傳輸的聲音和故障點聲音差別進行仔細的分辨，需要注意的是當測量儀器應置于離故障點更近的一端，從而提高查找效率。

4 結語

綜上所述，科學有效的查找方法可以有效提高電力電纜故障點查找和故障處理的效率，保障電力系統運行的穩定性。檢修人員需要明確電纜故障的原因以及各類故障的典型特征，結合故障的具體表現采取恰當的故障點查找方式，熟練運用各類故障測試儀器，以便于對電纜故障點進行準確地定位，提高故障處理效率和電網供電可靠性。

參考文獻

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