试探电力电缆故障探测

[摘 要]：电力行业和一些使用电缆的行业,特别是在一些复杂的电力系统中,要找地下电缆线路的故障是十分困难的.但是,在这方面功能多样且操作简便的设备不断出现,不但可以降低探测故障的高额成本,而且可以减少艰苦查找电缆故障时不可避免的长时间停电,给排除故障带来了很多方便.本文综述了电缆故障的探测方法与仪器,介绍了电缆故障探测的新方法及其特点.

[关 键 词]：电力电缆故障测试

合理选择故障测试设备,准确、快速查找电缆故障,缩短故障停电时间,成为电缆运行人员关注的问题.一般电缆故障检测步骤：用兆欧表,万用表测量相间、相对地的绝缘电阻、判断故障性质；根据故障类型、性质选择适当的故障测距检测方法,对故障点进行预定位；根据粗测结果,利用故障定点方法沿电缆线进行精确定位；发现故障点后,挖开进行处理.

1.电缆故障原因和故障性质分类

1.1电缆故障原因

a.机械损伤.机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例.造成机械损伤的主要原因有安装时损伤、直接受外力损伤、行驶车辆碾压损伤、土地沉降造成的电缆接头和导体损伤.

b.绝缘受潮.绝缘受潮后会引起故障,造成电缆受潮的主要原因是密封不严进水、电缆制造不良、金属护套受外力或腐蚀破损.‘

c.绝缘老化变质.受运行中的电、热、化学、环境等因素的影响,电缆的绝缘都会发生不同程度的老化.

d.过电压.大气与内部过电压作用,使电缆绝缘层击穿,形成故障.

e.材料缺陷.电缆制造问题,电缆附件制造上的缺陷,对绝缘材料的维护管理不善.

1.2电缆故障性质分类（见表1）

2.常用的电缆故障测距检测方法

2.1电桥法

将被测电缆终端故障相与非故障相端接,电桥两臂分别接故障相和非故障相,通过调节电阻使得电桥达到平衡,通过公式计算出故障点的距离.目前现场中电桥法用的越来越少,但是对于一些没有明显的低压脉冲反射,又不容易用高压击穿的特殊故障,使用电桥法往往可以解决问题.电桥法的优点是简单、方便、精确度高,但其主要缺点是不适用于高阻抗与闪络性故障以及相间短路性故障.

2.2低压脉冲反射法

测试时向电力电缆的故障相注入低压脉冲.该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点即故障点时,脉冲产生反射回送到测试点由仪器记录下来,根据发射脉冲与反射脉冲的往返时间差和脉冲在电缆中传播的波速度,便可计算出故障点离测试点的距离.该方法的优点是简单直观,不需要知道电缆的准确长度等原始资料；缺点是不能适用于高阻抗与闪络性故障,需要知道电缆的走向.

2.3脉冲电流法

脉冲电流法是将电缆故障点用高压击穿,使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号,通过分析判断电流行波信号在测量端和故障点往返一趟的时间来计算故障距离.脉冲电流法采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号.

2.4二（多）次脉冲法

针对高阻接地时波形难判断的情况,近几年出现了二次脉冲理论,并在实践中取得良好的效果,如奥地利保尔公司的SV3000/2100系统,此系统对低压脉冲、脉冲电流法均可实现.首先对故障电缆发射一个低压脉冲,脉冲在高阻的故障点由于特性阻抗变化不大,不会产生反射.脉冲在另一终端被反射回来后,仪器将这个“完好”波形存储起来.然后对故障点电缆发射一个高压脉冲,故障点被击穿,击穿瞬间变成低阻故障,此时仪器触发一个低压脉冲,低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来.仪器把两次低压脉冲的波形叠加起来,交叉点的位置就是故障点位置.这种方法使操作者很容易判断故障点波形,而且误差较小2.2～2.4的方法都属于行波测距法（目前普遍采用行波测距法）.低阻与开路故障采用低压脉冲反射法,它比电桥法简单直接；测量高阻抗与闪络性故障采用脉冲电流法.

3.常用的电缆故障定点方法

3.1声测定点法

声测定点法是电缆故障的主要定点方法,主要用于测量高阻与闪络性故障,测量时使用高压设备使故障点击穿放电,故障间隙放电时产生的机械振动,传到地面,便听到“啪、啪”的声音,利用这种现象可以十分准确地对电缆故障进行定点,缺点是受外界干扰较大.

3.2声磁法

在向电缆施加冲击高压信号使故障点放电时,会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来,这一环流在电缆周围产生脉冲磁场,在监听到声音信号的同时,接受到脉冲磁场信号,即可判断该声音是由故障点放电产生的,故障点就在附近.

3.3音频感应法

音频感应法一般用于探测故障电阻小于10Q的低阻故障,探测时,用1kHz的音频信号发生器向待测电缆通音频电流,发出电磁波；然后在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号,并将之送入放大器进行放大,将放大后的信号送入耳机或指示仪表,根据耳机中声响的强弱或指示仪表的指示值大小而定出故障点的位置,当探头从故障点前移1～2m时,音频信号中断,则音频信号最强处为故障点.

4.电缆故障检测应注意的问题

a.高阻抗、低阻抗并没有绝对区分,实际操作中可以多尝试几种方法进行比较,综合判断.35kV电缆情况比较复杂,H接头、中间头比较多,接头故障波形不易分辨,如判断是接头故障,则应采取使故障点充分放电的措施,以获得正确的测距效果.

b.若从电缆一端测试放电不充分,或采集不到波形,可以从另一端升压测试.无论使用哪种方法测试波形,若故障点距离测试端太近,均会产生盲区,使得波形难以判断识别,此时可尝试到电缆的另一端进行测试.

c.在精确定点时,设备应在距故障点近的一端,这样能量沿电缆衰减较小,便于声磁同步法的定点,快速查出故障点.使用声磁同步法时,要在粗测点的±5%范围内反复进行查找,耳机中声音,要仔细分辨故障点处声音与金属屏蔽层上传输声音的差别.

d.定点仪可以探测到的距离跟放电声音大小、泥土的湿度和松散情况有关.放电声音越大,泥土越干燥、越结实,可以探测到的距离越远.施工时的原始资料保存完好,电缆路径明确,所有接头处在现场都有标志桩,可缩短查找电缆故障的时间,同时在做试验时提前准备好柴油或汽油发电机作为试验仪器的电源.

结束语

电力电缆故障探测方法及技术,除上面所述的几种主要方法外,还有高压电桥法、电容法、跨步电压法及音频感应法.使用电缆故障测试仪探测故障,不但要熟悉仪器的使用方法,还要懂分析故障性质和测试波形.在电力电缆故障检测中,应认真、冷静的分析故障的类型和性质,正确应用查找方法和仪器,多积累故障查找经验.目前,电力电缆故障检测的方法中还存在着一些局限性,国内外的电力电缆故障诊断仪器和技术还有一定的差距,随着科技的进步,电力电缆故障诊断技术正在不断提高.