电力电缆故障定位处理方法

二次脉冲法
一、电力供电线路故障测距
二次脉冲测距方法在高压信号发生器和二次脉冲信号耦合器的配 合下，可用来测量电力电缆的高阻和闪络性故障的距离，其波形 更简单，容易识别。
向故障电缆加直流高压，当电压到达某一高值、场强足够大时， 介质中存在少量的自由电子将在电场作用下产生碰撞游离，自由电子 碰撞中性分子，使其激励游离而产生新的电子和正离子，这些电子和 正离子获得电场能量后又和别的中性分子相互碰撞，这个过程不断发 展下去，使介质中电子流“雪崩”加剧，造成绝缘介质击穿，形成导 电通道，故障点被强大的电子流瞬间短路。即电缆故障点会突然被击 穿，故障点电压急剧降低几乎为零，电流突然增大，产生了一个放电 电弧。根据电弧理论，此电弧的视在电阻很小，可认为一低阻或短路 故障。在高压电弧产生的瞬间，向电缆发射一低压脉冲，记下此反射 波形，由于电弧可认为一低阻或短路的故障，发射脉冲波形和反射脉 冲波形极性相反，反射波形极性为负，波形向下。
低压脉冲反射原理
低阻故障的反射波形
断线故障的反射波形
电缆的高阻与闪络性故障由于故障点电阻较大（大于10倍的 电缆波阻抗），低压脉冲在故障点没有明显的反射（反射脉 冲幅度小于5%），故不能用低压脉冲反射法测距。
脉冲电流法
直闪法 冲闪法
线性电流耦合器 储能电容
脉冲电流法
脉冲电流法是将电缆故障点用高电压击穿，仪器通过电流耦合 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与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。
二、电缆故障性质判别及测试步骤
1．故障性质判别
电力电缆故障可分为两大类型： 第一类为电缆导体损伤产生的故障，一般表现为开路或断 线故障； 第二类为相间或相对地之间绝缘介质损伤产生的故障，这 类故障一般表现为低阻、泄露性高阻和闪络性高阻三种情 况，具体定义为： a、开路故障 如果电缆绝缘正常，但却不能正常输送电能的一类故障 可认为是开路故障，如芯线似断非断、芯线某一处存在 较大的线电阻及断芯等情况。一般单纯性开路故障很少 见到，多数表现为低阻或高阻故障并存。
区间1座配电所一路电源故障应急预案
一、电力供电线路故障测距
区间1座配电所电源线路停电
区间1座配电所两路电源故障应急预案
区间1座配电所电源线路停电
一、电力供电线路故障测距
相邻2座配电所同一侧电源同时停电应急预案
一、电力供电线路故障测距
贯通线路故障
一级贯通线路故障抢修
U
预试
高压侧泄漏电流Ig连续增大 高压侧泄漏电流Ig突然增大
泄漏高阻故障 闪络高阻故障
2、电缆故障的测试通常遵循以下几点： a、了解电缆的基本情况。包括： 电压等级：通常测试电压应不超过该电缆预 防试验电压值 介 质：电波在电缆中的传播速度只与介质 有关，与导体无关
b、用“脉冲法”校电缆的全长，电缆标注长 度与测量长度应吻合或相近。同时可观察电缆 三相波形的差异，分析出开路或低阻故障。
电力电缆故障定位
一、电缆故障产生的因素 1、机械损伤
很多故障是由于电缆安装时不小心造成的机械损 伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接 引起的。有时候如果损伤轻微，在几个月甚至几年后 损伤部位的破坏才发展到铠装铅皮穿孔、潮气侵入而 导致损伤部位彻底崩溃形成故障。
2、电缆外皮的腐蚀
电缆外皮腐蚀又分为电腐蚀和化学腐蚀两种。如果 电力电缆埋设在附近有强力地下电场的地方（如电力机 车附近），往往出现电缆外皮铅包腐蚀致穿的现象（电 腐蚀），导致潮气侵入，绝缘破坏。同样电缆路径有通 过酸碱作业的地方或煤气站的苯蒸气往往造成电缆铠装 和铅包大面积长距离被腐蚀（化学腐蚀）使电缆出现故 障。
泄漏高阻故障：已形成固定泄漏通道的一类相 间或相对地故障 闪络高阻故障：未形成固定泄漏通道的一类相 间或相对地故障
判断电缆故障类型一般有以下方法
A、通过MΩ表判断 B、通过万用表判断 C、通过电缆直流耐压试验判断
各类电缆故障类型确认方法
故障类型 测试方法 通过用脉冲法测量分别在电缆两端测各相长度并与 电缆档案资料比较来判断电缆是否存在开路故障 最好的判别方法是用脉冲法测量相间或相对地的波 形，若有与发射波反极性波形，可判断电缆有低 阻故障（接头反射波小于低阻反射波），低阻故 障一般小于几kΩ
利用磁声时间差测试故障点距离
声测法：使用高压设备，使故障点击穿放电，产生放电声音。利 用耳机进行监听故障放电的声音，或者利用仪器记录放电的声音 波形，从而进行判断故障点的远近。
故障点放电的声音波形
音频感应法：探测故障电阻小于10欧的低阻故障，因为其放电 声音微弱，声测法较难定点，可以使用音频感应法进行测量。 用1kHz或其他频率的音频电流信号发生器向待测电缆中加入音 频电流信号。在地面用探头沿电缆敷设路径接收磁场信号，并 放大送入耳机或仪表，根据耳机中的声音的强弱或仪表的指示 值大小定出故障点。
3、电缆经过处地面下沉
这种情况往往发生在电缆穿越公路、铁路及高大建筑物及 山地时，由于地面的下沉而使电缆垂直受力变形，导致电 缆铠装、铅色破裂甚至折断而造成各种类型的故障。
4、电缆绝缘物的流失
电缆敷设时地沟凹凸不平，或处在电杆上的户外头， 由于电缆的起伏、高低落差悬殊，高处的绝缘油流向低 处而使高处电缆绝缘性能下降，导致故障发生。这类故 障主要发生在油浸纸电缆和不滴流电缆。
d、闪络性高阻故障 未形成固定泄漏通道的一类相间或相对地故 障。电缆的预试电压加到某一数值时，电缆的 泄露电流值突然增大，其值大大超过被测电缆 所要求的规范值，这种类型的故障称为闪络性 故障。
导体损伤
芯线：开路故障 地线：开路故障（做中间头时疏忽或遗忘）
电缆
绝缘介质损伤
低阻故障：用“脉冲法”可测的一类相间或相 对地故障
闪络性高阻 故障
•
电缆故障性质的判别不能完全以相间或相对 地绝缘电阻值的大小来确定，但可通过分析它的 规律性加以参考。 • 一般情况下绝缘电阻值Rg在Ω级时为低阻故障， Rg在kΩ—几MΩ时为泄漏高阻故障，Rg在几十 MΩ—几百MΩ时为闪络高阻故障。亦可通过电缆 预防试验确定故障性质，其遵循以下规律：
探测故障电阻 小于10欧的低 阻故障
音频感应法测量单相接地故障原理
跨步电压法：适用于直埋电缆故障点处护层保护器破损的开放 性故障，故障点F’点处是裸漏对大地的，当把A’和B’两点接地 线解开后，从A端对电缆打压，那么在F’点的大地上就会出现 喇叭型电压分布，用高灵敏度的电压表在大地表面测两点间的 电压变化，在故障点附近产生电压变化。在电压表插到地表上 的探针前后位置不变的情况下，在故障点前后表针的摆动方向 是不同的，根据电压表针的摆动方向，得出故障点所在位置的 方向。
单隔离刀闸双 变压器方式
一、电力供电线路故障测距
五. 高速铁路电力电缆故障定位
电缆的故障点初步测距
脉冲电压法 脉冲电流法 二次脉冲法
脉冲电压法 向电缆送入一脉冲电压，当电缆 有故障时，故障点输入阻抗Zi不 再是线路的特性阻抗Zc而引起反 射，产生向测量点运动的反射脉 冲，其反射系数：
ρ=（Zi-Zc）/(Zi+Zc)
一、电力供电线路故障测距
电缆故障点精确定位 声磁同步法 声测法 音频感应法 跨步电压法
声磁同步法：向故障电缆施加高压脉冲使故障点放电，故障点 会产生声音信号，同时放电电流在电缆周围产生脉冲磁场信号。 声音信号和磁场信号传播的速度不一样，同一个放电脉冲信号 传到测试探头时就有时间差，时间差最小的点就是故障点，也 就是探头所对应的下方。
甲供所 备供所
PT1
...
车站1
车站2
车站n
PT2
②单回路双端电源系统 出现故障的情况下，一般重合闸一次，不成功， 则判为永久性故障。
甲供所 乙供所
车站
一、电力供电线路故障测距
③一级贯通、综合贯通互为备用 互为备用一级贯通线、综合贯通线两电源，在发生 永久性故障的情况下，重合闸失败，则由另一线路 备供。
开路故障
低阻故障
泄漏性高阻 故障
1、用MΩ 表测得相间或相对地电阻远小于电缆正常 绝缘电阻（一般在数kΩ 至几十MΩ ）可判断为电 缆有泄漏性高阻故障 2、流耐压试验时，泄漏电流随试验电压的升高连续 增大，并远大于允许泄漏值
直流耐压试验时，当试验电压大于某一值时，泄漏 电流突然增大，当试验电压下降后，泄漏电流又 恢复正常，可判断为电缆有闪络性高阻故障
区间定位策略分析
线路模型：A表示主供配电所，B表示备供配电所，整个线路 分成m个分段区间，Ln表示第n分段区间，Fn表示第n分段点。 在各分段点处装有分段开关。故障时只要断开故障区段两端 的分段开关，并锁住这两个分段开关，就能实现故障区段的 隔离。
一、电力供电线路故障测距
双隔离刀闸单 变压器方式
5、长期过负荷运行
由于过负荷运行，电缆的温度会随之升高，尤其在炎 热的夏季，电缆的温升常“导致电缆薄弱处和接头处 首先被击穿。”在冬夏两季，电缆故障率高就是例证。
6、振动破坏 铁路轨道下运行的电缆，由于剧烈的震动导致电 缆外皮产生弹性疲劳而破裂，形成故障。 7、不按技术要求施工 不按技术要求敷设电缆往往会留下隐患，如临 时的改变设计走向、沟道结构及野蛮施工等都 是形成电缆故障的重要原因。 8、拙劣的接头制做 在潮湿的气候条件下做接头，使接头封装物内 混入水蒸气而达不到运行要求，久而久之往往 形成闪络性故障。
脉冲电流法 直流高压闪络测试法（简称直闪法）用于测量闪络击穿性故障， 即故障点电阻极高，在用高压试验设备把电压升到一定值时就 产生闪络击穿的故障。
直闪法测试接线 原理图
直闪脉冲电流波形
脉冲电流法
冲闪法测试接线 原理图
几种典型的冲闪 波形
在故障点电阻不很高时，因 直流泄漏电流较大，电压几 乎全降到了高压试验设备的 内阻上去了，电缆上电压很 小，故障点形不成闪络，必 须使用冲击高压闪络测试法， 简称冲闪法。冲闪法也适用 于测试大部分闪络性故障。
c、判断故障性质，用适当的方法进行故障 粗测。 d、查找电缆的正确走向及深度（桥架、沟 道电缆可省略） e、精确定位：在粗测范围内电缆正上方定 位。
四.故障的区间定位
瞬时故障处理方法
利用变电所出口馈线断路器的一次重合闸 装置进行故障消除，这种处理方法可以有效 消除短时（瞬时）故障。
①带有备供所的双电源系统 正常工作时，由主供的10kV配电所向沿线车站的通 讯信号等设备供电。 出现故障时，主供所跳闸，备供所自动自投。自投不 成功，主供所强送电，如果不再出现跳闸，则故障切除， 否则，判为永久性故障。 或者主供所重合闸一次，重合闸不成功，备供所 强送电，不跳闸，故障切除，否则，判为永久性故障。
b、低阻故障Leabharlann Baidu
如果电缆绝缘介质损伤，并能用“低压脉冲法”可测试 的一类相间或相对地故障称为低阻故障。电缆故障点绝 缘阻值（相间或相对地）的大小不是判断此故障为低阻 故障的微一标准。低阻故障一般与测试仪器的灵敏度、 测试仪器与被测电缆的匹配状况、被测电缆的型号（或 衰减状况）、故障点发生的部位以及电缆故障点到测试 端的距离等因素有关。 c、泄露性高阻故障 电缆绝缘介质损坏并已形成固定泄漏通道的一类相间或 相对地故障。表现为电缆做预防性试验时其泄露电流值 随所加的直流电压的升高而连续增大，并大大超过被测 电缆本身所要求的规范值，这种类型的故障称为泄露性 高阻故障。
跨步电压法的接线
地面的电位分布图
一、电力供电线路故障测距
六.高速铁路电力故障应急方案
10kV配电所跨所供电应急预案
相邻两配电所电源（四路）同时停电
10kV配电所跨所供电应急预案
一、电力供电线路故障测距
一个配电所两路电源同时停电且区间箱变有故障
一、电力供电线路故障测距
区间1座配电所电源线路停电