电力电缆故障查找的原理及方法

电力电缆故障查找的原理及方法

发表时间：2019-04-25T11:15:14.470Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：刘永虎[导读] 摘要：电力电缆故障查找技术，是电力系统运行维护中极其重要的技术，本文论述了电缆电缆故障查找的原理及方法。

探博士电缆诊断技术（杭州）有限公司浙江杭州 310000摘要：电力电缆故障查找技术，是电力系统运行维护中极其重要的技术，本文论述了电缆电缆故障查找的原理及方法。

关键词：电力电缆；电力系统运维；故障查找；原理及方法电力电缆以其安全、美观、供电可靠性高等优点，逐步取代了架空线路，成为了电能输送的主要方式。电力电缆一般敷设于地下且有一定的埋设深度，一旦发生故障，很难像架空线路巡线一样发现故障点，对测试人员的技术水平有一定的要求。 1电力电缆故障性质概述

电力系统常见的电压等级有380V，10kV，35kV，66kV，110kV，220kV等，其中10kV及以下称为中低压电压等级，也是故障率较高的电压等级。

电缆故障按照发生故障的位置，可以分为主绝缘故障与外护层故障（单芯），按故障性质可分为：开路，接地，断线，闪络等等。实际测试过程中，一般根据绝缘阻值的不同将故障分为：高阻，低阻两种故障类型，（高低阻是根据仪器的低压脉冲法在故障点处是否有明显反射来界定）不同的仪器对高低阻的定义略有不同，一般在200Ω-1kΩ左右，针对阻值高低的不同，一般采取不同的测距与定点方法，不同电压等级的电缆故障定位过程基本相同。 2电缆故障查找的方法与原理 2.1判断故障性质

当电缆发生故障停运以后，首先使用绝缘摇表三相分别对地摇绝缘，初步判断三相阻值的高低。若兆欧表摇绝缘时显示为“0MΩ”，则需要万用表“欧姆档”再次进行复测，因为“M”是一个相对较大的数量级，万用表复测以后，可能有“欧姆”，“百欧”，“千欧”等等。准确、详细地区分故障相的阻值，能够帮助现场测试人员合理选择测试相，对于故障查找极其重要。

2.2故障预定位

故障预定位也称为故障测距，即使用仪器判断故障点距离测试端的距离；预定位的方法分为两大类，一：波反射法，波反射法的原理为雷达原理，即电磁波在电缆中以一定的波速度传播，遇到阻抗不匹配点后，会产生折反射，反射波形被仪器记录，电磁波在电缆主绝缘中传播的速度是已知的，反射波形与发射波形的距离远近，即表示时间的长短，仪器内部进行自动换算以后通过移动光标即可读出故障距离。基于此原理的故障测距方法有，低压脉冲法，脉冲电流法，稳定电弧法，多次脉冲法，等等。波反射法测距的优点有：能测电缆的全长、断线、中间接头位置，可以解决多相故障和多点故障，适用范围广，是目前主流的测试方法，缺点在于测试有一定的盲区，波形采集容易受故障性质、电缆波特性的影响，并不是每次测试都能采集到有效波形，手动移动标尺卡点会存在一定的测试误差。二，电桥法：电桥法利用惠斯通电桥原理，调节电桥平衡，按照比例换算进行故障定位。电桥法有：测试操作简单快速，精度高，结果易于判读，盲区小等优点。缺点为测试条件相对苛刻，需要有绝缘好相或相对好相作为辅助，且对端需要短接，对故障阻值有一定要求，由于受到种种因素的限制，电桥法只能作为故障测试的辅助手段。需要指出的是无论使用哪种预定位方法进行测试，所得故障距离都是电缆的自身的故障距离，由于电缆在敷设过程中有转弯和预留，故障距离与地面实际距离往往不相等。

2.3路径查找的过程

完成预定位以后，就需要对目标电缆的路径进行查找。电缆路径仪的原理为电磁感应原理，通过发射机给目标电缆施特定频率的信号，再使用接收机接收信号，根据接收机的指示来确定电缆的平面位置和埋深。通常信号加载的方法有三种：直连法，夹钳法，感应法。直连法：即在电缆停电的情况下在测试端用仪器向电缆的线芯施加信号，远端对应线芯接地，使线芯与大地之间构成回路，再使用接收机进行故障查找。直连法接线方式复杂，但能够很好地保证信号回路的唯一性，信号较为理想。夹钳法：即利用电缆两端的铠装接地与大地之间形成信号回路，不受电缆是否带电的影响，操作也较为方便。是现场使用最广泛的方法；感应法：在无法接触到电缆本体，又清楚电缆某一部分的平面位置时，发射机将信号感应到目标电缆上，从而进行查找。这时，附近的非目标电缆和金属管道往往也会被感应上信号，所以查找的效果最差，也不常被用到。

2.4故障定点

2.4.1常见的两种定点方法

精确定点就是借助定点仪器准确指出电缆的故障点的平面位置，为下一步电缆修复做准备。常见的精确定点方法有两种：跨步电压法，声磁时差法。跨步电压法即在故障电缆一端的线芯施加直流信号，在故障点周围，形成以故障点为最高电位的跨步电压，再使用跨步电压指示器沿平行于电缆路径的位置，前后测量两插针之间的电压差值，在故障点前后两插针的电压极性会发生改变，根据极性的改变大致判断故障位置以后，再缩小两插针的距离，进一步精确定点。跨步电压法主要应用于电缆外护层故障，或故障点对大地有泄漏的主绝缘故障的定点。声磁时差法，即利用高压单元对故障相进行加压使故障点周期性放电，利用定点仪接收故障点放电产生的声音和磁场，由于声音和磁场传播到定点仪所需要的时间不同（磁场时间为光速，可以忽略）得出差值，差值越小即表明越接近故障点，在故障点的正上方时出现最小读数。有最小且稳定的读数后戴上耳机听放电的声音，进一步确认是否为真正的故障点。需要注意的是，一些初学者难以理解声磁时差读数的意义，打开仪器就戴上耳机从前到后听声音，往往没有太大的收获。合理的操作应该是，根据测试所得距离、路径查找的结果，到预定位位置附近以2m左右的间隔观察声磁时差是否稳定。若出现稳定的声磁读数以后，以1m左右的间隔再次前后测试，最终找到最小声磁时差的位置，再戴上耳机确认是否有明显的放电声音。需要说明的是，移动定点仪的位置，最小以0.2m左右的间隔为宜。由于电缆具有一定的埋深，修复需要开挖一定的空间范围，过于苛求最小值反而延长了故障抢修的时间。

2.4.2两种定点方法的比较

电缆故障的两种定点方法中，跨步电压法定点信号稳定，不容易受到外界环境的干扰，但对故障点有一定的要求（故障点必须要接地，不能有外物隔绝），有一定的局限性。随着电子技术的不断发展，采用声磁时差原理的定点仪也逐步变得更加轻便、智能，很多仪器同时还辅助有路径指示、声音滤波、背景降噪等功能，摆脱了传统定点仪受外界影响较大的缺点。给现场使用人员带来了极大的便利，成为了电缆故障定点的主流方法。