探測技術在電力電纜故障中的應用

安啟信

摘要：隨著電力行業的大力發展，各地區電纜線路的數量持續增長，再加上電纜線路具有隱蔽性的特點以及使用的故障監測設備比較落后，想要快速準確找到故障點具有一定的困難。因此，本文針對當前電力電纜故障現狀，展開對電力電纜故障中探測技術的應用研究。希望在本次關于電力電纜故障和探測技術的探究下，能夠為日后提升探測技術在電力電纜故障中的應用水平，以供相關工作者參考。

關鍵詞：探測技術;電纜故障;應用分析

1電力電纜故障種類分析

1.1開路故障分析。在城市進程加快的的趨勢下，電力電纜的故障頻發[1]。為了有效解決電力電纜故障問題，明確當前常見的電力電纜故障種類是極為重要的。首先，開路故障是電力電纜常見的故障之一。如圖1所示為開電力電纜故障示意圖。根據圖1中相關信息顯示，電纜相間或是相對地絕緣電阻，在應用時達到了相應規定的范圍值，其工作電壓將無法快速、及時的傳輸到終端。此種現象，雖然終端有一定對電壓，但是其電壓的負載能力相對較差。根據圖中的顯示，可以發現當A與A點之間存在電阻時，且電阻Rk為∞時，則表明其屬于斷線故障。換句話而言，其也屬于電力電纜開路故障的表現。

1.2低阻、高阻及閃絡性故障分析。在分析電力電纜故障時，不僅包括開路故障，同時也包括低阻、高阻及閃絡性故障[2]。在低阻故障中，其主要從電纜相間或是相對地絕緣受到相應的破損，其絕緣電阻相對較小，且能夠采用低壓脈沖探測技術，實現對此類把故障的測量和改善。此種故障被稱之為低阻故障。同樣如圖1所示，當B與B點之間存在電阻時，其電阻Rg為0時，則表明其屬于短路故障。換句話而言，其也屬于電力電纜低阻故障的表現。在高阻故障中，其主要從電纜相間或是相對地絕緣受到相應的破損，其絕緣電阻相對較大，無法用低壓脈沖技術實現對此類故障的測量。從某種角度而言，高阻是相對于低阻而言的，通常包括高閃絡性高阻故障和泄漏性高阻故障。通常情況下，低阻故障與高阻故障在區分方面，其界限多是從電纜本身阻抗的10倍左右。

2電力電纜故障中探測技術的應用

2.1直流電橋法。直流電橋法是目前電力行業廣泛應用的測距方法，根據惠斯通電橋原理將電纜短路接地故障點兩側的環線引入直流電橋，測量氣比值。由測得的比值和電纜全長，可獲得測量端到故障的距離。當對地電阻比較大時，則可以應用高壓直流電橋，但是在實際工作中則很少應用這種方法。

2.2二次脈沖法。二次脈沖法的工作原理就是根據行波理論進行分析，將整條電纜看作是均勻的長線，電纜中波的傳播速度與電纜導體芯線的材料沒有關系，而是與電纜的絕緣介質的性質有關系，在電力行業應用的頻率比較高，國際上也較多應用。二次脈沖法能夠對30kV以下的電纜進行斷路故障和高阻故障以及低阻故障的檢測。二次脈沖法的優勢在于利用沖擊高壓可以將故障點擊穿，在此時間段內發射低壓脈沖，可以根據時間間隔準確計算出故障點的距離。但是二次脈沖法無法準確測定電纜維持低阻狀態的時間，這就在一定程度上增加了二次脈沖法測量的困難，未來二次脈沖法還需進行進一步的技術改進。

2.3高壓閃絡法。高阻電纜故障的故障點電阻比較大，這時候的反射系數幾乎為零，因為低壓脈沖法故障點的發射脈沖幅度比較小，常規檢測設備無法發現，針對這一問題，高壓閃絡法可以有效解決，并且得出準確性較高的數據。高壓閃絡法又可以進一步分為兩種，其一是直流高壓閃絡測量法，其二是沖擊高壓閃絡測量法，但是直閃法的應用受到高壓電源輸出功率的限制，其功能僅局限在閃絡性高阻故障中。高壓閃絡法的工作原理是利用直流高壓發生器產生負直流高壓，刺激故障點發生擊穿放電，出現瞬間斷路的情況，使用測量儀器撤采集并記錄故障點擊穿產生電流行波信號。根據電流行波信號在測量端與故障點往返一趟的時間來計算故障距離。直流高壓放電不僅可以準確判斷出故障點的具體位置而且還能有效保證操作人員的人身安全。

2.4低壓脈沖反射測距法。低壓脈沖反射法主要是用來檢測開路故障或者低阻故障，將儀器安裝到電纜故障的一端，這時候，脈沖以固定的速度在電纜上傳播最終達到故障點，使用測量儀記錄脈沖發出的反射，根據脈沖的反射級別來對故障的性質進行判斷。

2.5低壓脈沖反射法的應用。抵押脈沖反射法是電力電纜他故障探測技術中的關鍵性探測技術之一[5]。通過對抵押脈沖法的分析，明確在應用該方法時，主要是分析電纜的實際結構，并在該結構上對所產生的脈沖與發社會脈沖時間差進行改變，并將改變后的時間差完整的記錄下來，將其與特性的圖形相比較，從而掌握電力電纜的具體故障，為故障的探測通過科學依據。如圖2所示為低壓脈沖反射法的原理示意圖，根據圖中相關信息能夠了解到，低壓脈沖反射法在測試時，根據電纜的故障情況向被探測的電纜中輸入相應的低壓脈沖，該脈沖應順著電纜傳播的方向，阻抗不匹配點，比如短路電纜點和斷路電纜點等。脈沖電壓在發生反射時，又將會被送回到原測量點部位，并由相應的探測儀器將探測結果記錄下來。如圖2顯示，將波形上發射與反射的脈沖時間差，設置為△t，主要體現為脈沖在測量點與阻抗不配點的時間。脈沖在電纜中的波速記錄為V，其阻抗不匹配點的距離為：L=V*△t/2。從某種角度而言，低壓脈沖反射法在電力電纜故障中的應用，是對低阻故障、斷路故障和短路故障中，最具有效果的探測技術方法。

3結語

電力電纜的運行質量與供電的質量和效率息息相關，但是電力電纜運行會受到眾多因素的影響，難免出現各種故障，其中較為常見的是短路故障和低阻故障等。電力部門應該根據故障的表現形式判斷故障性質，采用科學的故障檢測技術定位故障點，以便檢修人員及時對故障進行維修，盡量降低電纜故障的不利影響。不少電力企業已經開始逐步引進在線監測技術和全自動監測技術，故障檢測的效率更好，準確性更高，成為電力電纜故障檢測的發展趨勢。

參考文獻：

[1]陳鵬洪.電力電纜故障分析及探測技術研究[J].通信電源技術，2016，33（3）：00067-00067.

[2]周存躍.電力電纜故障原因分析及探測方法探討[J].工程技術：引文版，2016，08（3）：00182-00182.

[3]張繼偉.配網電力電纜故障分析及探測[J].電子技術與軟件工程，2017，02（6）：221-221.

[4]秦亮.高壓電力電纜故障分析及探測技術[J].環球市場信息導報，2016，05（42）：106-106.

（作者單位：無錫太湖電力建設有限公司）