【电流轨迹法在路灯电缆故障测试中的应用】 低压电缆故障检测仪

【电流轨迹法在路灯电缆故障测试中的应用】低压电缆故障检测仪
【摘要】为克服传统意义上的绝缘电阻测试法及末端电压法在路灯电缆故障点检测的弊病及局限，创新采用电流轨迹法，并配合电缆故障测试仪的应用，明显提高了故障点查找的效率及速度，同时也降低了检测风险。

【关键词】电流轨迹法；钳形电流表；工作电流；接地电阻；电缆故障测试仪
前言
大庆油田路灯工程成规模并逐渐发展始于90年代初期，以龙十路、创业大道、西一路等路灯工程为代表，经历了路桥公司八处、机械厂、五处、运输处等四个基层单位的传承及持续改进，现已形成比较成熟的施工工艺及流程。

由于多年连续施工、连续交工、连续质量保修，低压电缆的故障处理情况尤为多见。

一个简单的问题，由于重复的工程量大、程序繁琐、耗时费力，方法不当很容易劳民伤财并存在安全隐患，这个问题也是油田及全国路灯管理单位经常遇到的难题。

由于路灯回路是长距离持续负荷回路，在出现故障时，会
有很多种表现形式。

随着科技的发展，从早期的绝缘电阻测试法和末端电压法一直到现在采用的电流法来判断某相邻杆间的电缆故障，并最终可以用电缆故障测试仪精确到某一点进行定位修复。

每种测量手段都有局限性，如何优选方法是代表检测手段高低的尺度。

笔者通过多年对这个问题的深入实践研究，对适用的方法归纳总结，创新电流轨迹法并灵活应用，大大提高故障点查找的效率及速度、削减了测量过程的风险，为路灯工程交工及保修提供有力的技术支持。

1、路灯电缆故障表现形式及现状概述
电缆故障分为短路和断路两种基本形式，在路灯电缆故障中短路一般是单相对地短路，断路的情况比较好处理，这里暂不做论述。

造成短路的原因很多，总体来说有：灯头接地；灯线对灯杆接地；灯线或电缆某一线芯在施工中由于粗忽大意压在路灯杆底座和基础中间造成的电缆短路；由于电缆头两侧长短不一在灯杆里有应力作用，顶在灯杆内壁，绝缘层破坏发生短路现象；外力造成电缆的损伤对大地短路等。

表现出的症状是：工作电流大、末端电压低、开关跳闸。

市面上通用的电缆故障测试仪需要断开电缆首尾两端，在首端加入高压脉冲电流用声音放大器在这个路径上靠电火花的
声音去需找故障点。

但这种方法不适合路灯回路，因为整个路灯回路在施工中每个灯杆断开后重新用接线端子连接后缠绕绝缘，几乎每个路灯杆内的接线端子下端的缝隙都不会完全绝缘，造成整个回路泄漏点多，无法正常检测。

还有一种通用于路灯电缆故障检测范围内的仪器：DTR-3051型路灯电缆故障测试仪，但这台仪器的缺点是必须精确在2-3空杆间才能相对精确查找故障点。

有其他电源或信号干扰的路段也只能在一空内能较精确查找。

所以现阶段，用常用工具查找故障点发生地段的工作依旧非常重要。

2、传统检测方法弊端及局限性分析
传统的处理方法有两种形式：绝缘电阻测试法、末端电压法。

（1）绝缘电阻测试法：用优选法，将电缆在中间处的路灯杆内断开，两侧摇测电缆接地电阻，确定故障大体段落后逐级缩小范围。

弊端为：为了保证接地电阻的摇测，必须把所有路灯的灯杆内开关全部关掉，否则无法测量。

而且优选法的几率非常平均。

比如一个回路长1.5km，带42基路灯，那么找到故障段的频率为5次，最后电缆头必须重新恢复原样。

由于拆、装的工作量大，这种方法尤其在冬季实现起难度很大。

灯线及灯头接地问题不能一并排查，非常耗费时间和精力。

（2）末端电压法：由于线路长加之短路点接地性能不好，单相接地体现出电流大而不跳闸这个事实已经被普遍被接受，使用末端电压法能够很好地解释短路点的方向。

做法是通过优选法在相应路灯杆将电缆开断，从箱变送电测量开断点电压，如果电压在允许降低范围内恢复电缆头继续向后检测（一般在215v以上）。

但需重复停、送电，并需要首段、末端两个人很好地配合，危险系数较高，也同样需要大量的拆、装工作量。

如果短路电流过大，导致开关跳闸则无法采用。

这俩种方法共同的局限性是遇到有的回路灯杆内预留电缆头短，致使电缆头无法正常开断，必须选择拔杆才能测量，而拔杆需要动用机械设备辅助才能完成。

三、电流轨迹法的基本原理
经反复试验我们总结出了电流轨迹法，这种方法比较直观有效。

做法是在首段拆掉其它没有短路的两相电缆头，使用钳形电流表在灯杆内检测线路上短路相电缆的电流，使用优选法逐步指向短路段，寻找电缆中突然下降或零电流一级杆，这级杆与前一级杆间即为短路点发生段。

接地电阻可以计算得出：R=（U1-U2）/（a1-b1）。

当
a1>b1，b1≥0时，n至n+1间必存在短路点。

这种方法不需要对电缆头开断，大大减少了没必要的拆、装工程量，对灯头、灯线短路点的测量直接涵盖，不需要单独查找。

四、电流轨迹法的应用
基本方法有许多局限性，针对开关跳闸和灯杆内电缆头短无法测量电流等情况又通过反复试验，衍生出以下两种变化：（1）短路点接地良好，短路电流过大，导致开关和电缆无法承受，不能持续送电这种情况经常出现。

为了能够检测到有效的电流，在电缆首端串入可变电阻起到降压限流的作用就可以继续用电流追踪故障点。

检测电流可以计算得出：a2=（U1-U2）/（RP+R）+b2。

利用对RP阻值的适当控制可以把电流限制到10A左右，在可变电阻器出线侧即测量侧电压可以计算得出：U3=（U1R+U2RP）/（R+RP）。

这个电压值经常只达到几伏或十几伏，大大降低了测量者的风险系数。

（2）个别灯杆内电缆头短，钳形电流表无法测量时可以选择挖土找到电缆后用表直接测量整根电缆的电流，因为这时整根电缆只有短路相有电流，电流表不会收到矢量干扰，完全可以感应到电流的存在，虽然受钢铠屏蔽的干扰数值不十分准确，但靠这个电流的轨迹也足够找到短路点；电缆被铺在混凝土及道板下方时为减少破坏面积还可以通过测量灯杆的接地母线电流初步排除电缆头或灯杆、灯线接地情况。

五、效果分析
通过今年及去年的龙十路、西一路、铁人大道、北二路等
工地的实践，总结电流追踪法有以下长处：
（1）已经把检测一个比较困难的故障点从一天以至于几天的时间减少为约一个小时的时间。

（2）机械的使用上基本降低为零。

（3）通过降压限流把测量环境电压降至安全电压，有效地降低了检测风险。

六、结论
在整个实施的过程多次与大庆油田园林绿化公司、大庆市路灯管理所、佳木斯市路灯管理所等路灯管理单位相互交流，电流追踪测试法已经被同行认可并在这几个单位得到了很好的推广、普及，为大庆油田路桥公司提高了工程质保期的信誉及知名度。