应用光纤传感器定位电缆故障的方法
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导体潞度；室温至９０。Ｃ：２５周 室蘧至１０５。ｅ：ｓ震
夹具支承处：二处
变曲嫠毪；＝丝！变鳆堂堡塑！！旦２
鳇弯越贸验。重新避行的怨刹检查证实：郄使
重复弯魏后，，电缆的各组成鼷中没有任何不 正常现象，不锈钢囊管对电缆亦无任何影响。
·３４·
万方数据
Ｓ 电缆试样的故障点探测试验
Ｓ．１试验内容 为了准备与现行电缆结构相似的接地故
袭２ ７７ ｋＶ光电复合缆的结构
注：毙野被覆于不赣钢管率，酝为艨蔽屡的节鞠麓径。
◎雾
８）？７薛ｌ×４。。凇２磁摊瑰缝
◎嚣，
ｂ）７７ｋｖ ｌ×２０００地ｍ２ ｘＩ。ＰＥ电缆
图３ ７７ ｋＶ光电复合缆结梅
表３热机械性能试骏条件
项曩
试验条俘
弯蓝试验 热循环试骏
弯睡半径：１０Ｄ×５个往复 Ｄ：线芯屏蔽屡外径
故障定位方法，是采用一光纤温度分布传感器检测伴随接地故障的温升。以热电偶作温度传
感器，检测接地故障试验中的温升，证明此方法可行。试制了光一电复合ＸＬＰＥ电缆，并检验了
其热态下的机械性能。按实际发生接地故障的务件进行了试验，测定了故障所及范围内的温
升，其性能与预期值相符。采用同样的方法对附件、接头、终端套管进行了验证。开发了相应于
多重线路的电缆故障定位系统。本文介绍这些试验的概况。
关键词：光一电复合电力电缆；光纤传感器；电缆及附件故障；检测；定位
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中图分类号：ＴＭ ２４７．１，２０６
文献标识码：Ａ
Ｃａｂｌｅ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｂｙ ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｏｒ Ｃａｉ Ｇｕｉｒｏｎｇ（Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）
势了研究Ｘｌ。ＰＥ电缆攘地故障过程孛 的温丹波形，在模拟接地故障试验中，我们测 量了故障点及其周围的温升。当导体截面很 大时，故障电弧产生的热量似乎难以快速地 传导，因此，我织采用了？？ｋＶ ４∞越趣２（绷 带屏蔽）和７７ ｋＶ ２０００ ｍｍ２（铜丝屏蔽）电 缆。这两种电缆采用此种屏蔽其导体截面最 大，并瑟蔫予｜７７ ｋＶ电阻接缝系统孛。在故 障电流为１００～１０００Ａ、故障持续时间为Ｏ。１ ～１．２ ｓ的条件下，用热电偶测量了模拟接地 故障试验中的温升。这些条件与电阻接遗系 统中发生在接地线路的条件一致。以故障点 为中心，在圆周方向设置四个测试点。铜带屏 蔽电缆所用的测量间距为２００ ｍｍ；铜丝屏 蔽电缆掰曩的测量闻难为１３５ ｍｍ，终鸯铜 丝缠绕节距的一半。图１所示为温升的典型 测量结果。如图１所示，在起始阶段，温度快 速舞高，故障持续时阀末达到死百摄氏度懿 最高温舞，然后迅速下降。
曲试验前后和热循环试验过程中，光纤的传
输损耗没有改变。解剖检查表明：在电缆的各 组成层中没有不正常现象，光纤的缠绕节距
图２测温光纤的横截面
亦无明显变化。但是，在热循环试验中，在夹
为了评定光纤套在不锈钢管的影响，我 们将试样置于一恒温池中。结果发现，不锈钢 管对温度准确度或距离分辨能力均无明显影 响。因此可以证实：套管不影响检测准确度。
将光纤夹入屏蔽层之前，研究了光纡的 最佳保护问题，以祈光纤在电缆敷设过程中 免受机械外力损害。依据其热传导性能和机 械性能，金属材料较适合。对所选用的金属材 料进行了测定，其中包括铁、铜、铝、铅和不锈 钢。表１比较了这然材料的性能。
盘予不锈钢具有高挠张强度秘大长度加 工性能，选择了不锈钢作为套管材料。
图４所示为从７７ ｋＶ ＸＬＰＥ ４００ ｍｍ２铜 带屏蔽电缆（光纤节距：４００ ｍｍ和２００ ｍｍ） 和７７ ｋＶ ＸＬＰＥ ２００◇ｍｍ２钢煞屏蔽电缆上 获得的温升测量的典型试验结果，其故障持 续电流为４００ Ａ，故障持续时阍为Ｏ。３ ｓ（该 敬障条件为现行？７ ｋＶ传输系统的典黧条 件）。这些试验结果诋明：偏离难常水平５。Ｃ 左右的温丹就能定位故障点，即使有一擞光 纤断裂，应糟ＯＴＤＲ技术仍可以探测出故障 点。基于这些试验结果，我们判定：仅仅采用 麟根光纤，在任谤条纷下（包括有一根光绎断 裂）都可以探测出故障点。
具支持处的铜带上发现了一处由不锈钢套管 引起的伤痕，除此以外铜带上再没有别的不 正常现象（如裂开、起皱）。在弯曲半径为１０ Ｄ （Ｄ：线芯屏蔽层外径）的条件下进行往复５次
万方数据
·３３·
２０００年第２期
Ｎｏ。２
２０００
电线电缆 嚣ｌｅｃｔｒｉｅ Ｗｉ｝ｅ＆Ｃａｂ｜ｅ
２０００年４月 Ａ莎，，ｌ§９§
ｔｉｏｎ ｉｓ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ．Ａ ｔｅｓｔ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｆｅａ８ｉｂｌｅ．Ａｎ ＸＬＰＥ ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｗａｓ ｔｒｙ—ｐｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｕｎｄｅｆ ｈｅａｔ ｌｏａｄ ｗａｓ ｅｘａｍｉｎｅｄ．Ａ ｔｅｓｔ ｕｎｄｅｒ ｒｅａｌ ｆａｕｌｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅ— ｓｕｌｔ ｃｏｉｎｃｉｄｅｄ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｄｒｅｄｉｃｔｅｄ ｖａｌｕｅ．Ｓｉｍｉｌａｒ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｃａｂｌｅ ａｃｃｅｓ— ｓｏｒｉｅｓ，ｓｐｌｉｃｅ ａｎｄ ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｃａｂｌｅ ｆａｕｌｔ １０ｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ａ．ｍ．ｔｅｓｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ；ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｏｒ；ｃａｌｂｅ ａｎｄ ａｃｃｅｓｓｏｒｉｅｓ ｆａｕｌｔ；ｉｎ— ｓｐｅｃｔｉｏｎ；１０ｃａｔｉｏｎ
．３２．
万方数据
３光纤复合电缆制造
３。ｌ先缛复合方法 基于图１的试验结果，我们研究了模拟
光纤复合ＸＬＰＥ电缆内所复合光纤的数量。 假设在５。Ｃ及以上范围内敌障弓ｌ超的温升可 以翻正常温度波动区分开来，考虑到湿度分 布传感器所需要的测量时间（包括一个余 量），我们研究了３０ ｓ内的平均温度。将热电 偶阅的闽难看作为光纤的缠绕节题，我们就 能测量该节距上的平均漱升（亦即：不同节距 的平均温升）。在此条件下发现：４００ Ａ、Ｏ．３ ｓ 的故障（此类故瘴为中线电阻接她系统中 ７７ ｋＶ线路的典型故障），可在圆周方法设置 数量不多于５根的光纤进行检测，铜带屏蔽 电缆中光缓缠绕节距不大于４００ ｍｍ，钢丝 屏蔽电缆中光纤缠绕节距等于铜丝缠绕节 距。于是，制造了两根铜带屏蔽电缆试样，光 绎缠绕节距一静为２０◇ｍｍ，瑟另一静为 ４００ ｍｍ。 ３．２光纤被覆结构
表ｌ 光纤金属套管材料的性能比较
注：ｏ一优；ｏ～良；△一差 秀了被套管复合于钢丝屏蔽电缆的镧丝
阀隙，采用与铜丝妻径相同的外径为１．２ ｍｍ
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Ｎｏ．２
２０００
电线电缆 Ｅ１ｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ
ｃＥ三§！三三三连三ｊ！瑶铜带屏蔽
辩蕊
６Ｌ０－＿Ｌ２－０●－０－２‘０－－－－６０●一Ｌ—６Ｊ０－－‘２０－－Ｌ０－２－０－－一ＢＬ０．Ｊ．．６０＾．＿２Ｌ０．０ Ｊ．２０．一６０
１前言
电力电缆及其附件的运行高效而又可 靠，因此故障发生后必须立即定位并予修复。 为此常用Ｍｕｒｒａｙ法和脉冲雷达法。虽然这 些方法的精确度很高，但是它们需要建立一
收稿臼期：１９９９—２—８ 译者简介：蔡桂荣（１９６９一），女，湖北人，工程 舞，学士
万方数据
条电桥回路。因此，在故障线路两端的基站上 需要做准备工作。另外，如果某处接地电阻很 大，有时需给故障电缆施加一直流电压，以使 故障点再次击穿，找故障费时甚多。基于上述 方法的这些缺点，因此一种能快速、准确地判 明故障点的新方法有了需求。
（Ｈｏｎｇａｉ Ｃａｂｌｅ Ｗｏｒｋｓ，Ｈｕｂｅｉ，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００４，Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎ ａ ｃａｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ａ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｌｏｃａｔｅ ａｎｄ ｒｅｍｏｖｅ ｉｔ ｉｎ ｔｉｍｅ．Ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｉｎｓｔａｎｔ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ｒｅｐＩａｃｅｄ ｔｈｅ ｔｒａｄｉ— ｔｉｏｎａｌ ｔｉｍｅ—ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ ｏｎｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ Ｍｕｒｒａｙ ａｎｄ ｐｕｌｓｅ ｒｅｔｕｒｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ａ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａ—
故障点 ｂ）７倒２００甜）【【删丝弊蔚电缆
图１ 金属屏蔽层上温度分布的测试结果
的不锈钢管。铜带屏蔽电缆亦采用相同结构
表２和图３所示为所制造的７７ ｋＶ光电复合
的套管。两种电缆围绕其圆周方向均等距地
电缆的结构。
复合了四根套管。图２所示为温度检测用被 覆光纤的结构。
４热机械性能试验
为了评定所制造电缆的热机械性能，在 表３所给条件下进行弯曲和热循环试验。在弯
藏试验戆试样，电缆豢ｌ造过程孛，在将光绎套 管缠绕在屏蔽层上时建立了模拟故障点，并 涂覆自动防腐层。模拟故障点的方式是采用 妁．１ ｍｍ酚镝丝将孱薮层与导然接通。敦簿 点定位在阙周方向的玩角旁边，如图４所 永。
采震表２嚣示的三耪型号静光纾复合电 缆进行接地故障试验，并采用漱度分布传感 器测量故障过程中屏蔽层的温升。这些电缆 鸨复合了霹穰光纾。匙予必须采用同一测基 仪器同时测量这些光纤的温度，在试验区域 内将它们连接起来以形成一个单环。试样的 长度均约势圭ｏ ｍ，藤光纤依据其缠绕节薤长 度各不相同。一条７７ ｋＶ电力传输线的平均 故障持续时间约为Ｏ．５ ｓ，至少有五个周期 （０．０８ ｓ）。阂踅将试验中最小敌障持续器重阉 设定为０．１ ｓ。在不同故障电流和故障持续时 间的组合下（从４００ Ａ，ｏ。３ ｓ到２００ Ａ，Ｏ．１ ｓ），测试了上述试样。
光纤温度分布传感器完全不受电磁感应 的影响，沿着光纤的纵轴可同时测量多点的 温度。在采用这种传感器的系统里，令光脉冲
２０００年第２蠲
Ｎｏ．２
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电线电缆 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ
２０００拳４月 Ａｐｒ．，１９９９
射人光终，然后以分光仪将拉曼后向散射光 线从散射光中分离出来，并测量其随时间的 变化。出于拉曼散射光线的光强取决于散身雩 发生处的温度，因而不同点的温度可按两套 测试，即拉曼后向散射光的光强和从光线入 射歪其返回所经过的时间予以确定。藻于这 些优良性嫠，温度分布传感器广泛震予各类 装置的温度监测，隧道及建筑物内的防火。它 们亦用于电缆沟中的瀛度监测和电力电缆的 温度测爨。
中线接地系统中运行的７７ ｋＶ ＸＬＰＥ电 缆，微弱的接地故障电流在其外部不足以引 起显著的变化。为使瀛度分布传感器避速探 测出准确的故障点，在咆力电缆的屏蔽层中 放置了带有外套金属管的光纤。采用这种设 计，可以测出故障点处电弧的温升。制造并研 究了此种试验用电缆，并将其结果简分如下。
２适用范围评定
２０００年第２期
Ｎｏ．２ ２０００
电线电缆 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ
２０００年４月
Ａｐｒ．，２０００
应用光纤传感器定位电缆故障的方法
蔡桂荣（译）
（湖北红旗电缆厂，湖北宜昌 ４４３００４）
摘要：当电缆线路发生接地故障时，需要及时定位并予修复。故已对许多即时定位故障点的新
方法作了研究，以取代费时甚长传统的故障定位（如Ｍｕｒｒａｙ法、脉冲雷达方法）。一种可能的
拽障点
坡障点
故障点
距故障点ｆｌ勺距离Ｌ／锄
ａ）７７ｋｖ ４００叫丑』ｘＬＰＥ铜带屏蔽电缆
２０００年４月
Ａｐｒ．，１９９９
故障条件：Ｉｇ－如ＯＡ，Ｔｇｌ０·ｌ～ｌ，２￥
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夹具支承处：二处
变曲嫠毪；＝丝！变鳆堂堡塑！！旦２
鳇弯越贸验。重新避行的怨刹检查证实：郄使
重复弯魏后，，电缆的各组成鼷中没有任何不 正常现象，不锈钢囊管对电缆亦无任何影响。
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万方数据
Ｓ 电缆试样的故障点探测试验
Ｓ．１试验内容 为了准备与现行电缆结构相似的接地故
袭２ ７７ ｋＶ光电复合缆的结构
注：毙野被覆于不赣钢管率，酝为艨蔽屡的节鞠麓径。
◎雾
８）？７薛ｌ×４。。凇２磁摊瑰缝
◎嚣，
ｂ）７７ｋｖ ｌ×２０００地ｍ２ ｘＩ。ＰＥ电缆
图３ ７７ ｋＶ光电复合缆结梅
表３热机械性能试骏条件
项曩
试验条俘
弯蓝试验 热循环试骏
弯睡半径：１０Ｄ×５个往复 Ｄ：线芯屏蔽屡外径
故障定位方法，是采用一光纤温度分布传感器检测伴随接地故障的温升。以热电偶作温度传
感器，检测接地故障试验中的温升，证明此方法可行。试制了光一电复合ＸＬＰＥ电缆，并检验了
其热态下的机械性能。按实际发生接地故障的务件进行了试验，测定了故障所及范围内的温
升，其性能与预期值相符。采用同样的方法对附件、接头、终端套管进行了验证。开发了相应于
多重线路的电缆故障定位系统。本文介绍这些试验的概况。
关键词：光一电复合电力电缆；光纤传感器；电缆及附件故障；检测；定位
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中图分类号：ＴＭ ２４７．１，２０６
文献标识码：Ａ
Ｃａｂｌｅ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｂｙ ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｏｒ Ｃａｉ Ｇｕｉｒｏｎｇ（Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）
势了研究Ｘｌ。ＰＥ电缆攘地故障过程孛 的温丹波形，在模拟接地故障试验中，我们测 量了故障点及其周围的温升。当导体截面很 大时，故障电弧产生的热量似乎难以快速地 传导，因此，我织采用了？？ｋＶ ４∞越趣２（绷 带屏蔽）和７７ ｋＶ ２０００ ｍｍ２（铜丝屏蔽）电 缆。这两种电缆采用此种屏蔽其导体截面最 大，并瑟蔫予｜７７ ｋＶ电阻接缝系统孛。在故 障电流为１００～１０００Ａ、故障持续时间为Ｏ。１ ～１．２ ｓ的条件下，用热电偶测量了模拟接地 故障试验中的温升。这些条件与电阻接遗系 统中发生在接地线路的条件一致。以故障点 为中心，在圆周方向设置四个测试点。铜带屏 蔽电缆所用的测量间距为２００ ｍｍ；铜丝屏 蔽电缆掰曩的测量闻难为１３５ ｍｍ，终鸯铜 丝缠绕节距的一半。图１所示为温升的典型 测量结果。如图１所示，在起始阶段，温度快 速舞高，故障持续时阀末达到死百摄氏度懿 最高温舞，然后迅速下降。
曲试验前后和热循环试验过程中，光纤的传
输损耗没有改变。解剖检查表明：在电缆的各 组成层中没有不正常现象，光纤的缠绕节距
图２测温光纤的横截面
亦无明显变化。但是，在热循环试验中，在夹
为了评定光纤套在不锈钢管的影响，我 们将试样置于一恒温池中。结果发现，不锈钢 管对温度准确度或距离分辨能力均无明显影 响。因此可以证实：套管不影响检测准确度。
将光纤夹入屏蔽层之前，研究了光纡的 最佳保护问题，以祈光纤在电缆敷设过程中 免受机械外力损害。依据其热传导性能和机 械性能，金属材料较适合。对所选用的金属材 料进行了测定，其中包括铁、铜、铝、铅和不锈 钢。表１比较了这然材料的性能。
盘予不锈钢具有高挠张强度秘大长度加 工性能，选择了不锈钢作为套管材料。
图４所示为从７７ ｋＶ ＸＬＰＥ ４００ ｍｍ２铜 带屏蔽电缆（光纤节距：４００ ｍｍ和２００ ｍｍ） 和７７ ｋＶ ＸＬＰＥ ２００◇ｍｍ２钢煞屏蔽电缆上 获得的温升测量的典型试验结果，其故障持 续电流为４００ Ａ，故障持续时阍为Ｏ。３ ｓ（该 敬障条件为现行？７ ｋＶ传输系统的典黧条 件）。这些试验结果诋明：偏离难常水平５。Ｃ 左右的温丹就能定位故障点，即使有一擞光 纤断裂，应糟ＯＴＤＲ技术仍可以探测出故障 点。基于这些试验结果，我们判定：仅仅采用 麟根光纤，在任谤条纷下（包括有一根光绎断 裂）都可以探测出故障点。
具支持处的铜带上发现了一处由不锈钢套管 引起的伤痕，除此以外铜带上再没有别的不 正常现象（如裂开、起皱）。在弯曲半径为１０ Ｄ （Ｄ：线芯屏蔽层外径）的条件下进行往复５次
万方数据
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２０００年第２期
Ｎｏ。２
２０００
电线电缆 嚣ｌｅｃｔｒｉｅ Ｗｉ｝ｅ＆Ｃａｂ｜ｅ
２０００年４月 Ａ莎，，ｌ§９§
ｔｉｏｎ ｉｓ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ．Ａ ｔｅｓｔ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｆｅａ８ｉｂｌｅ．Ａｎ ＸＬＰＥ ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｗａｓ ｔｒｙ—ｐｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｕｎｄｅｆ ｈｅａｔ ｌｏａｄ ｗａｓ ｅｘａｍｉｎｅｄ．Ａ ｔｅｓｔ ｕｎｄｅｒ ｒｅａｌ ｆａｕｌｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅ— ｓｕｌｔ ｃｏｉｎｃｉｄｅｄ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｄｒｅｄｉｃｔｅｄ ｖａｌｕｅ．Ｓｉｍｉｌａｒ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｃａｂｌｅ ａｃｃｅｓ— ｓｏｒｉｅｓ，ｓｐｌｉｃｅ ａｎｄ ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｃａｂｌｅ ｆａｕｌｔ １０ｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ａ．ｍ．ｔｅｓｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ；ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｏｒ；ｃａｌｂｅ ａｎｄ ａｃｃｅｓｓｏｒｉｅｓ ｆａｕｌｔ；ｉｎ— ｓｐｅｃｔｉｏｎ；１０ｃａｔｉｏｎ
．３２．
万方数据
３光纤复合电缆制造
３。ｌ先缛复合方法 基于图１的试验结果，我们研究了模拟
光纤复合ＸＬＰＥ电缆内所复合光纤的数量。 假设在５。Ｃ及以上范围内敌障弓ｌ超的温升可 以翻正常温度波动区分开来，考虑到湿度分 布传感器所需要的测量时间（包括一个余 量），我们研究了３０ ｓ内的平均温度。将热电 偶阅的闽难看作为光纤的缠绕节题，我们就 能测量该节距上的平均漱升（亦即：不同节距 的平均温升）。在此条件下发现：４００ Ａ、Ｏ．３ ｓ 的故障（此类故瘴为中线电阻接她系统中 ７７ ｋＶ线路的典型故障），可在圆周方法设置 数量不多于５根的光纤进行检测，铜带屏蔽 电缆中光缓缠绕节距不大于４００ ｍｍ，钢丝 屏蔽电缆中光纤缠绕节距等于铜丝缠绕节 距。于是，制造了两根铜带屏蔽电缆试样，光 绎缠绕节距一静为２０◇ｍｍ，瑟另一静为 ４００ ｍｍ。 ３．２光纤被覆结构
表ｌ 光纤金属套管材料的性能比较
注：ｏ一优；ｏ～良；△一差 秀了被套管复合于钢丝屏蔽电缆的镧丝
阀隙，采用与铜丝妻径相同的外径为１．２ ｍｍ
２０００年第２期
Ｎｏ．２
２０００
电线电缆 Ｅ１ｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ
ｃＥ三§！三三三连三ｊ！瑶铜带屏蔽
辩蕊
６Ｌ０－＿Ｌ２－０●－０－２‘０－－－－６０●一Ｌ—６Ｊ０－－‘２０－－Ｌ０－２－０－－一ＢＬ０．Ｊ．．６０＾．＿２Ｌ０．０ Ｊ．２０．一６０
１前言
电力电缆及其附件的运行高效而又可 靠，因此故障发生后必须立即定位并予修复。 为此常用Ｍｕｒｒａｙ法和脉冲雷达法。虽然这 些方法的精确度很高，但是它们需要建立一
收稿臼期：１９９９—２—８ 译者简介：蔡桂荣（１９６９一），女，湖北人，工程 舞，学士
万方数据
条电桥回路。因此，在故障线路两端的基站上 需要做准备工作。另外，如果某处接地电阻很 大，有时需给故障电缆施加一直流电压，以使 故障点再次击穿，找故障费时甚多。基于上述 方法的这些缺点，因此一种能快速、准确地判 明故障点的新方法有了需求。
（Ｈｏｎｇａｉ Ｃａｂｌｅ Ｗｏｒｋｓ，Ｈｕｂｅｉ，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００４，Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎ ａ ｃａｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ａ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｌｏｃａｔｅ ａｎｄ ｒｅｍｏｖｅ ｉｔ ｉｎ ｔｉｍｅ．Ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｉｎｓｔａｎｔ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ｒｅｐＩａｃｅｄ ｔｈｅ ｔｒａｄｉ— ｔｉｏｎａｌ ｔｉｍｅ—ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ ｏｎｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ Ｍｕｒｒａｙ ａｎｄ ｐｕｌｓｅ ｒｅｔｕｒｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ａ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｆａｕｌｔ ｌｏｃａ—
故障点 ｂ）７倒２００甜）【【删丝弊蔚电缆
图１ 金属屏蔽层上温度分布的测试结果
的不锈钢管。铜带屏蔽电缆亦采用相同结构
表２和图３所示为所制造的７７ ｋＶ光电复合
的套管。两种电缆围绕其圆周方向均等距地
电缆的结构。
复合了四根套管。图２所示为温度检测用被 覆光纤的结构。
４热机械性能试验
为了评定所制造电缆的热机械性能，在 表３所给条件下进行弯曲和热循环试验。在弯
藏试验戆试样，电缆豢ｌ造过程孛，在将光绎套 管缠绕在屏蔽层上时建立了模拟故障点，并 涂覆自动防腐层。模拟故障点的方式是采用 妁．１ ｍｍ酚镝丝将孱薮层与导然接通。敦簿 点定位在阙周方向的玩角旁边，如图４所 永。
采震表２嚣示的三耪型号静光纾复合电 缆进行接地故障试验，并采用漱度分布传感 器测量故障过程中屏蔽层的温升。这些电缆 鸨复合了霹穰光纾。匙予必须采用同一测基 仪器同时测量这些光纤的温度，在试验区域 内将它们连接起来以形成一个单环。试样的 长度均约势圭ｏ ｍ，藤光纤依据其缠绕节薤长 度各不相同。一条７７ ｋＶ电力传输线的平均 故障持续时间约为Ｏ．５ ｓ，至少有五个周期 （０．０８ ｓ）。阂踅将试验中最小敌障持续器重阉 设定为０．１ ｓ。在不同故障电流和故障持续时 间的组合下（从４００ Ａ，ｏ。３ ｓ到２００ Ａ，Ｏ．１ ｓ），测试了上述试样。
光纤温度分布传感器完全不受电磁感应 的影响，沿着光纤的纵轴可同时测量多点的 温度。在采用这种传感器的系统里，令光脉冲
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电线电缆 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ
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射人光终，然后以分光仪将拉曼后向散射光 线从散射光中分离出来，并测量其随时间的 变化。出于拉曼散射光线的光强取决于散身雩 发生处的温度，因而不同点的温度可按两套 测试，即拉曼后向散射光的光强和从光线入 射歪其返回所经过的时间予以确定。藻于这 些优良性嫠，温度分布传感器广泛震予各类 装置的温度监测，隧道及建筑物内的防火。它 们亦用于电缆沟中的瀛度监测和电力电缆的 温度测爨。
中线接地系统中运行的７７ ｋＶ ＸＬＰＥ电 缆，微弱的接地故障电流在其外部不足以引 起显著的变化。为使瀛度分布传感器避速探 测出准确的故障点，在咆力电缆的屏蔽层中 放置了带有外套金属管的光纤。采用这种设 计，可以测出故障点处电弧的温升。制造并研 究了此种试验用电缆，并将其结果简分如下。
２适用范围评定
２０００年第２期
Ｎｏ．２ ２０００
电线电缆 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ
２０００年４月
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应用光纤传感器定位电缆故障的方法
蔡桂荣（译）
（湖北红旗电缆厂，湖北宜昌 ４４３００４）
摘要：当电缆线路发生接地故障时，需要及时定位并予修复。故已对许多即时定位故障点的新
方法作了研究，以取代费时甚长传统的故障定位（如Ｍｕｒｒａｙ法、脉冲雷达方法）。一种可能的
拽障点
坡障点
故障点
距故障点ｆｌ勺距离Ｌ／锄
ａ）７７ｋｖ ４００叫丑』ｘＬＰＥ铜带屏蔽电缆
２０００年４月
Ａｐｒ．，１９９９
故障条件：Ｉｇ－如ＯＡ，Ｔｇｌ０·ｌ～ｌ，２￥
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