探討電纜故障測距的新方法

王謀暢 韓磊 操張鵬

摘要：電纜穩定、安全、不影響城市美化作為特點得到了廣泛關注，并得到了應用。不過，通常情況下電纜被深埋，若出現故障問題則應選擇有效的測試方法，繼而找到故障位置進行及時搶修。對此，筆者根據實踐研究，就高壓電纜故障測距定位方法。

關鍵詞：高壓電纜;故障測距定位方法

一、高壓電纜故障問題

導致高壓電纜故障問題的影響因素分為多種。例如：絕緣受潮、老化、過大電壓、材料問題、機械損壞等。結合故障問題一般故障類型分為：主絕緣故障、護層故障、斷線故障等。

其中，斷線故障主要是因為故障電流較大使得電纜芯線被燒，或是機械受損害導致的。斷線故障測試方法較為簡便。結合故障電阻與擊穿縫隙狀況，一般能夠把主絕緣故障劃分為低阻、高阻、閃絡性故障。低阻故障和高阻故障劃分通常選取電纜波阻抗的10倍，而在具體測試時無需詳細區分。閃絡性故障故障點電阻較大，能夠讓故障電阻處于高壓狀態下，故障點將會閃絡擊穿。預防性實驗出現的故障問題主要集中該種狀況。

基于屬性上分析，高壓單芯電纜護層故障和主絕緣故障相近，不過，高壓單芯電纜基層故障主要集中于金屬護層和大地中。所以，檢測形式和主絕緣故障檢測存在明顯差異性。在具體檢測過程中，通常使用萬用表、兆歐表檢測故障電纜的相間、相對電阻參數。隨后，得出電纜故障類型進行方法制定。

二、電力電纜故障預定位

（一）斷線和主絕緣故障

當得出電纜故障屬性后，開展預定位檢測，得出故障點至電纜頭的間距，即為：故障測距。預定位檢測能夠確保故障點查找全面，提升工作效果。

以往測距主要通過電橋法。把故障相和無故障相在對端短接合成電橋兩臂，在測量端外接2個電阻器作為另外兩臂，增加直流電壓同時調整電橋使其處于穩定狀態。結合電阻參數與電纜長度，得到故障距離。這種方法適合應用在低阻故障測距檢測中。利用電容電橋也能夠檢測斷線故障。不過，針對高阻與閃絡性故障，則應選擇高壓電橋或外施高壓把斷電燒為低阻狀態。不然將因為電流較低而造成電橋失衡。不過，使用電橋法測試需要了解電纜總長度，了解電纜芯線材料均勻度，對于短接線電阻和接觸電阻也有著較高要求。另一方面，電橋法不能測試三相短路及其故障。所以，在實際工作并不常用電橋法。

低壓脈沖是基于雷達原理下產生的。當電纜故障相注入1個低壓脈沖，該行波信號遇到阻抗不匹配點繼而出現折射，如：終端頭、故障點等。通過接收的反射脈沖與發射脈沖時間差和電纜波速，繼而得出故障點位置。結合此種形式研究的儀器較為時域反射儀（TDR）。低壓脈沖接線方法較為簡單，無需對端短接就能夠檢測出斷線、短路、低電阻故障。不過，由于故障點位置的行波反射較低，反射脈沖無法順利鑒識。因此，對于高阻與閃絡性故障并不適用。

沖擊閃絡法則能夠檢測出高阻與閃絡性故障。利用高壓脈沖電容器對故障電纜沖擊放電，電纜故障點擊穿且保持一定時間。擊穿后一段時間，故障點位置將會出現1個行波信號，順著電纜線路在端點和擊穿點不斷的折反射。利用分壓器或是電流耦合器，通過示波器監控行波信號的反射時間，繼而得出故障點距離。相應方式為：脈沖電壓法與脈沖電流法。不過，這兩種形式得出的波形有一定差別。脈沖電壓檢測主要對電壓行波信號檢測，特點為便于掌握波形。另一種方法主要檢測電流行波的變化量信號，特點為穩定性強、接線方法簡便。此外，針對閃絡性問題能夠通過電纜增加直流電壓。基于這一問題狀態下，電阻較高，實驗電壓達到限定值下，故障位置則將閃絡擊穿。這一檢測方法為直流閃絡法。該階段得出的脈沖電流測試波形較為直接，易理解。

（二）護層故障

電纜護層故障檢測也是較為突出的問題。由于低電壓電力電纜通常為三相統包形式，金屬保護層的對地絕緣無較多要求。不過，高壓單芯電纜中，外護層絕緣。如果出現故障問題則會導致金屬護層多點接地，繼而出現環流。如果持續發熱將會加快電纜老化，降低電纜使用年限。另一方面，故障位置如果與水接觸容易導致電纜受潮。因此，高壓單芯電纜工作狀態下需要具有較高的護層絕緣性，一般僅在電纜頭一側直接接地。

針對高壓單芯電纜護層問題，因為地面行波消耗嚴重，脈沖法能夠檢測到的距離較短而無法應用。對此，可以通過高壓電橋法或是壓降法。該種方法首先把故障相護層和無故障護層進行對端短接，同時注入相等的電流。利用2次檢測的兩相間電壓得出故障點距離和全長參數。不過，壓降法存在諸多不足，檢測接線的接觸電阻對檢測結果有著制約作用。現階段，直流電阻法得到了廣泛應用和關注，效果良好。首先，在對端把故障相的護層和芯線短接，利用直流高壓裝置對護層注入直流電流，其電壓在5kV。測量芯線和護層電壓并注入電流，兩項相除得出測試點至故障位置的護層電阻參數。把電阻參數和單位長度的護層電阻參數進行對此，繼而得到故障點距離。通過這一形式能夠確保接線的接觸電阻和短接線電阻不受到制約，結果更為精準。

三、高壓電纜故障定位策略

高壓電纜故障定位是故障檢查的重要環節。因為電纜端預留和測量偏差影響，使用預定位得出電纜故障位置距離，還應進行準確位置定位繼而得出故障問題的準確點。

針對閃絡性故障電纜，通過高壓脈沖后其故障點將會隨著聲音信號與電磁信號放電。地面上順著電纜方向使用傳感器搜集聲音信號，同時進行放大，當接收到信號最強區域則為故障點。這一方法也叫做聲響法。不過，聲響法對于振動噪聲干擾的分辨較差。若進行電磁信號檢測，不僅可以排除外部振動聲音，也能夠參照搜集的聲音、電磁信號時間距離，估算出故障點至探頭的間距。該種方法也叫生磁同步法。

如果故障處于低電阻下，則難以檢測到放電聲音。對此，通過音頻感應法搜集地面磁場變化得出故障位置也是可行的。

結語：

現階段，發達國家電纜線路與GIS、GPS融合，構成電纜故障自動定位系統。當高壓電纜故障后，就會出現行波信號順著線路向兩側傳輸。此時，通過GPS的精準時鐘信號就可以實現兩端時間差繼而找到故障距離。在今后發展中，我國也可以學習借鑒該種方法，便于故障位置判斷。

參考文獻：

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