配網(wǎng)電纜故障測(cè)試技術(shù)分析

梅競(jìng)成

鹽城供電公司

配網(wǎng)電纜故障測(cè)試技術(shù)分析

梅競(jìng)成

鹽城供電公司

電力電纜在運(yùn)行中由于各種原因會(huì)出現(xiàn)不同的故障，為了搶修電纜，盡快恢復(fù)供電，減少負(fù)荷損失，需要在最短的時(shí)間內(nèi)找到故障點(diǎn)，修復(fù)電纜后恢復(fù)供電。電纜故障主要分為低阻故障、高阻故障和開路故障，其中以低阻故障和高阻故障最常見。電纜故障測(cè)距技術(shù)是測(cè)量電纜測(cè)試端到故障點(diǎn)的電纜線路長(zhǎng)度，目前低壓回波法、二次脈沖法和沖擊電流法，本文主要研究分析了針對(duì)低阻或短路故障的低壓回波法和針對(duì)高阻故障的二次脈沖法。

電纜故障；故障測(cè)距；高阻故障；低阻故障；低壓回波法；二次脈沖法

緒論

配電網(wǎng)中電纜生產(chǎn)質(zhì)量、敷設(shè)過程、終端頭和中間頭工藝、電纜附件、所在環(huán)境等都深刻影響電纜的穩(wěn)定運(yùn)行，上述任何一個(gè)環(huán)節(jié)控制不到位，都會(huì)導(dǎo)致電纜運(yùn)行中的隱患和缺陷。無論電纜本體、中間頭還是終端頭故障，按故障性質(zhì)可分為低阻(短路)故障、高阻故障、開路故障。在電纜故障現(xiàn)場(chǎng)，先通過絕緣電阻表測(cè)量電纜各相線芯對(duì)地、對(duì)金屬屏蔽層和各線芯間的絕緣電阻，如果阻值過小就改用萬用表測(cè)量，從而確定電纜故障性質(zhì)。電纜故障測(cè)距方法主要有低壓回波法、二次脈沖法、沖擊電流法等，其中低壓回波法主要針對(duì)低阻故障，二次脈沖法和沖擊電流法主要針對(duì)高阻故障。本文主要介紹二次脈沖法，應(yīng)用于高阻故障。因?yàn)閲鴥?nèi)外電纜運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電纜故障中90%以上的故障是低阻故障和高阻故障，所以本文著重分析針對(duì)低阻故障的低壓回波法和針對(duì)高阻故障(包括閃絡(luò)性故障和泄露性故障)的二次脈沖法。

1.低壓回波法

低壓回波法可以測(cè)出電纜的開路、短路以及電纜端頭的位置。同時(shí)可以用于測(cè)量電纜全長(zhǎng)、波速度。

1.1低壓回波法測(cè)試原理

低壓回波法測(cè)試時(shí)，從電纜一端輸入一個(gè)低壓脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)沿著電纜傳播，當(dāng)遇到電纜中阻抗不匹配點(diǎn)，如：開路點(diǎn)、短路點(diǎn)等，會(huì)產(chǎn)生波的反射和折射，反射回測(cè)試端，記錄波形，根據(jù)波形分析可以得到電纜總長(zhǎng)和故障點(diǎn)位置。

假設(shè)從儀器發(fā)射出發(fā)射脈沖到儀器接受到反射脈沖的時(shí)間差是t，也就是脈沖信號(hào)從測(cè)試端到阻抗不匹配點(diǎn)往返一次的時(shí)間為t，同時(shí)如果已知脈沖電磁波在電纜中的傳播速度是v，那么根據(jù)公式，即可計(jì)算出阻抗不匹配點(diǎn)距測(cè)量端的距離l的數(shù)值。

故障距離是測(cè)量脈沖與回波脈沖之間的時(shí)間差推算出來，這就涉及到電波在電力電纜中傳播的速度問題。在各種不同導(dǎo)體截面積的電力電纜里，經(jīng)過多次反復(fù)的測(cè)試得知，電磁波在絕緣電纜中的傳播速度v約為160，因此只要測(cè)量脈沖與反射脈沖的時(shí)間差t，即可根據(jù)公式計(jì)算出電纜故障距離。

1.2低壓回波法波形分析方法

根據(jù)均勻傳輸線理論分析，電纜發(fā)生斷路故障的反射波形與發(fā)射脈沖波形極性相同，短路或者低阻故障的反射波形與發(fā)射脈沖波形極性相反。

2.二次脈沖法原理

二次脈沖法主要用于測(cè)試高阻故障和閃絡(luò)性故障。

2.1二次脈沖法測(cè)試原理

二次脈沖法需要高壓脈沖發(fā)生器和時(shí)域反射儀配合使用。高壓脈沖發(fā)生器發(fā)出高壓脈沖，沖擊放電間隙，在電纜故障測(cè)試中，故障點(diǎn)被高壓信號(hào)擊穿時(shí)，一般會(huì)產(chǎn)生電弧，由于便攜式高壓脈沖發(fā)生器一般容量都不高，這個(gè)擊穿電弧一般持續(xù)時(shí)間都很短。由于電弧的電阻很小，因此實(shí)際上可以認(rèn)為，在電弧存在期間，故障性質(zhì)變成低阻甚至低阻甚至短路故障。時(shí)域反射儀從電纜一端輸入一個(gè)低壓脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)沿著電纜傳播，當(dāng)遇到電纜中阻抗不匹配點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生波的反射和折射，反射回測(cè)試端，記錄波形，根據(jù)波形分析可以得到電纜總長(zhǎng)和故障點(diǎn)位置。

2.2二次脈沖法測(cè)試過程

用二次脈沖法測(cè)試時(shí)，先用高壓脈沖發(fā)生器擊穿故障點(diǎn)，在起電弧期間由時(shí)域反射儀發(fā)射一個(gè)低壓測(cè)試脈沖，這時(shí)的故障實(shí)際上成了短路故障，根據(jù)反射回來的波形，就可以測(cè)出高阻故障具體位置。具體就是先用高壓信號(hào)發(fā)生器使電纜的高阻故障擊穿放電，在高壓電弧產(chǎn)生的同時(shí)，在電弧存在時(shí)通過耦合器向故障電纜中發(fā)射低壓脈沖信號(hào)，獲得并記錄下反射波形，此波形可稱為帶電弧脈沖反射波形。由于電弧電阻很小，可認(rèn)為是短路故障，獲得的帶電弧脈沖反射波形是和發(fā)射脈沖波形極性相反的負(fù)脈沖。在高壓電弧熄滅后(此時(shí)電纜故障恢復(fù)到高阻狀態(tài))，再向電纜中發(fā)射一低壓脈沖信號(hào)，對(duì)低壓脈沖來說此時(shí)反映的是電纜無故障波形。將兩波形對(duì)比，波形分叉下行點(diǎn)就是故障點(diǎn)位置。注意，如果在高壓觸發(fā)后所有的回波波形與高壓觸發(fā)前的波形相似，有可能是因?yàn)闆_擊電壓太低，故障點(diǎn)沒有放電，可以適當(dāng)提高沖擊電壓，重新進(jìn)行測(cè)試，例如配電網(wǎng)中10kV的電纜故障測(cè)試過程中，高壓脈沖發(fā)生器電壓可以打到12～16kV。

結(jié)束語

配電網(wǎng)電纜故障測(cè)試技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有了廣泛的應(yīng)用，可以靠上述技術(shù)手段在短時(shí)間內(nèi)找到電纜故障點(diǎn)，修復(fù)電纜后恢復(fù)供電，客觀地提高了電纜故障尋找修復(fù)的效率。限于篇幅，本文對(duì)電纜故障的分類還不夠詳細(xì)，對(duì)電纜故障測(cè)試方法的研究還不夠全面，需要在實(shí)踐中做進(jìn)一步的總結(jié)和研究。

[1]羅俊華，等.10kV及以上電力電纜運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)與分析[C].全國第七次電力電纜運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集，2004.

[2]張國棟主編.電纜故障分析與測(cè)試.北京：中國電力出版社，2005.