电缆故障点快速探查技术的应用

电缆故障点快速探查技术的应用

赵磊

（内蒙古电力科学研究院内蒙古呼和浩特市010020）

摘要：随着我国城镇化进程的不断推进以及城市美观的需求，地埋电缆作为输配电网络的传输介质愈加广泛。但是当电缆线路出现故障时测寻故障点困难，给及时排除故障、恢复送电带来了诸多不便。本文结合在故障查找排除工作中的实际情况分析各种故障定位方法的优劣及适用情形，就如何快速准确的查找电缆故障点、缩短停电时间进行有益探讨。

关键词：电缆故障点；快速探查技术；应用

引言

随着经济的发展和城市化建设进程的不断加快，社会电力需求日渐提高，电力网络覆盖面随之增大，电力电缆应用越来越广泛。电缆在使用过程中，受到运行时间和外界因素的影响，容易出现故障，影响电力系统的正常运行。而电力电缆敷设的隐蔽性增加了故障点查找的难度。为了提高电力系统运行的稳定性，必须要及时准确地进行电力电缆故障点的查找和故障原因的判断。本文就电力电缆的故障点查找方法和现场应用情况进行了分析，希望可以为电网检修工作提供有益的借鉴。

1电力电缆故障产生的原因

在实际情况中，由于电力电缆运行环境相对复杂，因此导致电力电缆出现故障问题的原因也比较多，常见的故障原因主要有以下几个方面。

1.1机械损伤

机械损伤主要是由于物理碰撞、拉扯等原因造成的电缆损伤。据相关统计资料显示，机械损伤是造成电缆故障的最常见原因，具体有以下几种。首先是直接受到外力影响导致电缆断裂，常见的原因是施工作业或者交通运输造成破坏；其次是安装过程中由于操作不当，导致电缆被碰伤、拉伤或弯曲过度等；最后一种是由于自然条件下，电缆中部接头或者终端接头受自然拉力和内部绝缘胶膨胀而导致电缆保护套破裂，造成故障问题。

1.2绝缘受潮

电力电缆的绝缘受潮主要是指电力电缆中间接头或者终端接头由于密封性较差，而造成外部水汽进入引发绝缘受潮。此外，如果电缆质量较差，保护套上出现小孔或裂缝等缺陷也会引发电缆受潮。

1.3电缆过热

在实际情况中，电力电缆绝缘体内部出现气隙游离会导致绝缘体局部过热，进而引发电缆绝缘碳化。安装于电缆密地区或者通风不良的地区、与热力管道接近的部分等都会导致电缆过热。此外，电力电缆在过负荷状态下运行时间过长也会导致电缆过热。

2电缆故障的预定位

2.1电阻电桥法及电容电桥法

电桥法主要是利用电阻的大小跟电缆的长度成正比，利用电桥原理测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小，并将它与无故障相做比较，进而确定其故障点距离其端部的原理进行的。当电缆呈断路性质时，由于直流电桥测量臂未能构成直流通路，所以，采用电阻电桥法将无法精确测量出故障距离，只有采用电容电桥法或其它方法来测试。

2.2低压脉冲法

低压脉冲法是依据传输线理论的波反射原理，入射波测试脉冲进入电缆后遇故障点即介质不连续处会产生反射，极端情况是开路、短路时会产生全反射。这样，仪器只要自动测试发射波与反射波的时延，通过分析入射波与反射波的时间差△t，对应脉冲在测量点与阻抗不匹配点往返一次的时间，已知脉冲在电缆中的波速度V，则阻抗不匹配点距离，可由下式计算：L=V×△t/2。由于输出的信号电压低（通常为150V）很安全，因此，被称作低压脉冲法。此方法适用小电阻（故障电阻小于200Ω的短路故障）、断路故障。

2.3脉冲电压法

脉冲电压法的原理是在储能电容与电缆之间串入球形间隙，通过调节电压对电容充电使其击穿球形间隙而对电缆放电，达到击穿故障点，测距仪与故障相连接，通过测量放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间测距。脉冲电压法适用于低阻、高阻等各种类型故障，测试速度较快，但仪器的元件长期在高压作用下易老化，造成测量精度低、安全性差。

2.4冲击高压闪络法

冲击高压闪络法的原理是在储能电容与电缆之间串入球形间隙，通过调节电压对电容充电使其击穿球形间隙而对电缆放电，达到击穿高阻故障点。而测距仪通过耦合器，记录高压脉冲行波信号在故障点和电缆始端之间往返一次的时间进行测距。与低压脉冲法不同的是冲闪法的脉冲信号是故障点放电产生的，而不是象低压脉冲法是由测试仪器发射出的。该方法的优点是与高压完全隔离，避免了高压冲击，使用寿命与测量精度都极大地提高，同时也避免了高压对测试人员的危害，工作安全性相应得到了提高。

2.5预定位方法对比分析

在实际发生的电缆故障中，单纯的断线故障很少，基本都是含有单相接地、短路故障或综合性的高阻接地故障。因此根据现场故障的性质，通过对4种电缆测距方法的研究对比，笔者认为适用于现场操作的测距技术是低压脉冲法和脉冲电流法。低阻故障、断路故障、测量电缆全长时选用低压脉冲法，高阻或综合性故障时选用冲击高压闪络法。

3故障点精确定位方法

电力电缆的精确定位需要在粗测距离的基础上进行，技术人员要根据粗测距离给出的故障点范围，利用检测仪器和自身感应进行仔细的查找和判断。常见的故障点精确定位法包括声测法、声磁同步法以及音频法等。

3.1冲击放电声测法

当电力电缆发生故障时，可以对其施加一个高幅度的冲击电压，在冲击电压的影响下故障点会产生放电现象并产生清晰的放电声，定点仪的声电转换器可以将传至地面的微弱声波进行转换和放大，通过对放电声的定位便可以找到故障点。声测法多应用于粗测大概确定故障点的距离后进行定位。对故障电缆施加冲击高压出现放电声后需要用沿电缆路径利用定点仪进行测听，声音最大的位置便是故障点。

3.2声磁同步法

这是在声测法改进得来的故障点定位方法，也就是通过接收电磁波和声波的同步性判断电缆上出现故障的位置。在故障点查找过程中，如果同时接收地振波和放电电磁波表明相关位置有放电声波的存在，当电磁信号和地振波信号同步时则可以确保地振波的可行性，进而可以判断出电缆故障点的位置。凭借较高的故障点判断准确性和较低的操作难度，声磁同步发在电力电缆故障点查找中的应用也日渐增多，目前很多厂家的定点仪都是以声测同步发为基础的。

3.3音频法

音频法可以在声测法无法发挥作用电缆短路故障下进行定位。电力电缆不同芯线中电流流动的磁通相位差和故障点的磁通变化规律是音频法应用的基础。音频法定点仪鱼药具备探测线圈、音频发生器、接收器、变压器以及指示仪表。当电缆出现短路故障时，发生器输出音频电流，当经过故障点是电流会发生变化，于此相对应的电磁波音频也会突变，这时所能检测到的信号最大的位置就是发生故障的位置。在相间低阻短路以及断线故障中应用音频法具有较高的适用性，但是受到信号频率、电缆长度等的影响高阻和单相接地故障中该方法实现难度较高。

结语

电力电缆故障是由多种原因引起的。除了电缆本身的质量和施工质量外，还与后期的维护和运行环境有直接的关系。为了保证电缆的安全和正常运行，应加强对电缆制造、施工和运行环节中的危险因素的控制，并在一定程度上降低故障发生率。电力电缆作为电力传输和各种电气设备的连接，在电力系统中起着一定的作用。电力电缆故障点的准确确定不仅可以提高供电可靠性，而且可以有效地降低故障维修成本和停电损失。另外，针对电力电缆运行中出现的故障，应根据原因采取相应的措施，以避免故障造成的严重后果，特别是防止电缆故障引起的火灾的发生。只有选择合适的仪器和测量方法，按照一定的程序工作，才能顺利地检测出电缆的故障。

参考文献

[1]程琳,都小利,田彦,等.基于接地线电流的电力电缆故障诊断方法研究[J].电线电缆,2017(6):32-35.

[2]李浪.高压电力电缆故障原因分析及防范措施研究[J].内江科技,2017(11):58-59.

[3]郭冬梅,郭爱军,孙诚.高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术[J].科技创新与应用,2017(32):53,55.