電力電纜故障測試技術(shù)及應(yīng)用的概述

馬超

摘 要：為了提高供電可靠性就必須以最短的時(shí)間修復(fù)故障，然而電力電纜是埋設(shè)于地下的電力線路，不能用眼睛直接發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。如果不能及時(shí)查找出故障點(diǎn)的位置就更不用談到修復(fù)故障，所以如何快速準(zhǔn)確的測試出電力電纜故障的位置，是修復(fù)電力電纜故障提高電網(wǎng)供電可靠，減少經(jīng)濟(jì)損失的關(guān)鍵所在。本文對電力電纜故障測試技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電纜故障；測試技術(shù)；應(yīng)用

引言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)水平快速提高，電纜電網(wǎng)的數(shù)量和密度也越來越大。電纜數(shù)量增多和長時(shí)間的工作環(huán)境，導(dǎo)致故障頻率增加。由于電纜線路的隱蔽性很強(qiáng)，測試設(shè)備和技術(shù)有限等原因，電纜故障檢測的效率很難提升。因此，如何有效地進(jìn)行電纜故障檢測，確保電力供應(yīng)的安全性，是電力電纜運(yùn)營管理的重要內(nèi)容。

一、電力電纜應(yīng)用優(yōu)勢與弊端

在供電企業(yè)中電力電纜的應(yīng)用主要具有以下優(yōu)勢：

（1）較高的適用性：即在電力線路布設(shè)中，由于電力電纜分布電容相對較大，機(jī)械強(qiáng)度相對較高，且不同材料的載流量存在差異性，能夠滿足不同環(huán)境下的使用需求，有效提升電能分配與傳輸質(zhì)量。

（2）較強(qiáng)的安全性：電力電纜配有絕緣保護(hù)層，在使用過程中能夠降低外界環(huán)境對電能分配與傳輸產(chǎn)生的影響。加之，隨著電力電纜行業(yè)的高速發(fā)展，電力電纜性能得到不斷強(qiáng)化，其安全性、節(jié)能性得到提升，保證了電能傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性。

（3）耐久性與美觀性：電力電纜低下埋藏技術(shù)的應(yīng)用，降低了電力電纜應(yīng)用對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀?實(shí)現(xiàn)地上空間節(jié)約的同時(shí)，增強(qiáng)了環(huán)境美觀性。同時(shí)耐火線纜、低煙無鹵電纜、防老鼠電纜、耐溫/耐磨線纜等產(chǎn)品的產(chǎn)生，提升了電纜應(yīng)用的廣泛性與耐久性。

二、電力電纜故障性質(zhì)分析

（1）接地故障，即一芯或多芯接地。

（2）短路故障，即兩芯或三芯短路。

（3）斷線故障，即一芯或多芯被故障電流燒斷或外力破壞斷開。

（4）閃絡(luò)性故障，即當(dāng)所加電壓達(dá)到某一值時(shí)，絕緣被擊穿，而當(dāng)電壓低于某一值時(shí)，絕緣又恢復(fù)。

（5）混合故障即同時(shí)具有兩種和兩種以上性質(zhì)的故障。另外，高阻與閃絡(luò)性故障的區(qū)分不是絕對的，它與高壓試驗(yàn)設(shè)備的容量或試驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)阻等因素有關(guān)。而在各種建設(shè)飛速發(fā)展的今天，外力破壞成為電力電纜故障的主要原因之一。

三、電力電纜故障測試方法

3.1測距

電纜故障測距，又叫粗測，在電纜的一端使用儀器確定故障距離，現(xiàn)場上常用的故障測距方法有古典直流電橋法與脈沖法。

3.1.1直流電橋法

回路電橋平衡法是使用直流電橋?qū)﹄娎|故障進(jìn)行測距的一種方法，簡稱電橋法，現(xiàn)場人員有把Rf<100kΩ的故障稱為低阻故障的習(xí)慣，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電橋法可以測量這類故障。電橋法對于短距離電纜故障的測距，準(zhǔn)確度相當(dāng)高，因此，目前還在使用?；陔娎|沿線均勻，電纜長度與纜芯電阻成正比，并根據(jù)惠斯登電橋的原理，將電纜短路接地、故障點(diǎn)兩側(cè)的環(huán)線電阻引入直流電橋，測量其比值。由測得的比值和電纜全長，可獲得測量端到故障點(diǎn)的距離。

使用電橋法對電纜單相接地故障測距原理是先在電纜的另一端，將電纜的故障相和正常相的電纜導(dǎo)體用不小于電纜截面的導(dǎo)線跨接。然后在一端將故障相的電纜導(dǎo)體接在電橋的另一端子上。使用電橋法對電纜兩相短路或兩相短路并接地，故障進(jìn)行測距時(shí)，需要有一個(gè)非故障導(dǎo)體和故障導(dǎo)體一起形成一個(gè)環(huán)，當(dāng)電橋平衡時(shí)便可得到故障點(diǎn)的距離。

3.1.2脈沖法

1）低壓脈沖反射法。低壓脈沖反射法探測電纜故障是由儀器的脈沖發(fā)生器發(fā)出一個(gè)脈沖波，通過引線把脈沖波送到電纜的故障相上，脈沖波沿電纜的線芯傳播，當(dāng)傳播到故障點(diǎn)時(shí)，由于故障點(diǎn)電纜的波阻發(fā)生變化，因而有一脈沖信號被反射回來，用示波器在測試端記錄下從發(fā)送脈沖和反射脈沖之間的時(shí)間間隔，即可算出測試端距故障點(diǎn)的距離。開路與低阻故障可用低壓脈沖反射法，低壓脈沖反射法的先進(jìn)之處在于使現(xiàn)場測得的故障波形得到大大簡化，將復(fù)雜的高壓沖擊閃絡(luò)波形變成了非常容易判讀的類似于低壓脈沖法的短路故障波形。降低了對操作人員的技術(shù)要求和經(jīng)驗(yàn)要求，極大地提高了現(xiàn)場故障的判斷準(zhǔn)確率，達(dá)到快速準(zhǔn)確測試電纜故障的目的。

2）閃絡(luò)法。閃絡(luò)法的基本原理與低壓脈沖法相似，是利用電波在電纜內(nèi)傳播時(shí)在故障點(diǎn)產(chǎn)生反射的原理，記下電波在故障電纜測試端的故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間，再根據(jù)波速來計(jì)算電纜故障點(diǎn)位置。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高阻及閃絡(luò)性故障約占整個(gè)電纜故障總數(shù)的90%。高阻故障要用沖擊閃絡(luò)法，而閃絡(luò)性故障可用直流閃絡(luò)法測試。實(shí)際現(xiàn)場上是通過試驗(yàn)方法區(qū)分高阻與閃絡(luò)性故障的。

3.2定點(diǎn)

電纜故障定點(diǎn)，又叫精測，即按照故障測距結(jié)果，根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位來。在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，利用放電聲測法、感應(yīng)法或其他方法確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。

3.2.1聲測法

聲測法是目前電纜故障測試中應(yīng)用最為廣泛而又最簡便的一種方法。95%以上的電纜故障都是用此方法進(jìn)行定點(diǎn)，很少發(fā)生判斷錯(cuò)誤。

聲測法是利用直流高壓試驗(yàn)設(shè)備向電容器充電、儲能，當(dāng)電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，經(jīng)過放電間隙向故障線芯放電。由于故障點(diǎn)具有一定的故障電阻，在電容器放電過程中，此故障電阻相當(dāng)于一個(gè)放電間隙，在放電時(shí)將產(chǎn)生機(jī)械振動。根據(jù)粗測時(shí)所確定的位置，用拾音器在故障點(diǎn)附近反復(fù)聽測，找到地面振動最大、聲音最大處，即為實(shí)際電纜故障點(diǎn)位置。

3.2.2感應(yīng)法

當(dāng)電纜芯通過音頻電流時(shí)，其周圍產(chǎn)生一個(gè)相同頻率的交變磁場，這時(shí)，若在電纜附近放一個(gè)線圈，線圈中因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)音頻電勢，用音頻信號放大器將此信號放大后送入耳機(jī)或電表，則耳機(jī)中將出現(xiàn)停電音頻信號，電表也將有所指示。若將線圈沿著電纜線路移動，則可根據(jù)聲音和電表指示變化，來判斷電纜故障點(diǎn)的位置。這種方法稱之為感應(yīng)法。其特點(diǎn)是接收器可用一平板與大地作電容耦合，便于持續(xù)地尋找，較為適用混凝土或?yàn)r青路面。目前較少用感應(yīng)法進(jìn)行電纜故障的定點(diǎn)，這主要是它只適應(yīng)于聽測低阻相間短路故障和在特殊情況下聽測低阻接地故障。但在電纜故障的測量中，廣泛地作為輔助方法來應(yīng)用。

四、供電企業(yè)應(yīng)用中電纜故障測試技術(shù)控制要點(diǎn)

在應(yīng)用電力電纜故障測試技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意以下要點(diǎn)：①做好故障測試技術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)備工作，對電力電纜長度、預(yù)留情況、工作電壓、電力接頭情況等具有全面、準(zhǔn)確的了解；②根據(jù)電力電纜實(shí)際情況科學(xué)選擇故障預(yù)定位檢測技術(shù)探尋故障電纜故障位置，保證故障定位的準(zhǔn)確性，用以實(shí)現(xiàn)故障測試質(zhì)量，提升故障檢修效率； ③對影響預(yù)定位誤差的因素具有全面的了解，知道儀器誤差、波速誤差等對故障測試結(jié)果的影響。從而確保所應(yīng)用儀器質(zhì)量符合有關(guān)規(guī)定，規(guī)范技術(shù)應(yīng)用行為，提升工作人員操作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)各種誤差的有效控制。例如，針對波速誤差，需以電纜長度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，縮短誤差與準(zhǔn)確數(shù)值之間存在的差距；④注重波形的準(zhǔn)確獲取。在此過程中，當(dāng)電纜一段無法獲取波形時(shí)， 可通過加大燃弧電流或更換測量端點(diǎn)的方法進(jìn)行處理； 針對過長的電纜可通過適當(dāng)增加觸發(fā)時(shí)間或提高沖擊電壓的舉措進(jìn)行處理。

五、結(jié)束語

電網(wǎng)運(yùn)行中，電纜是非常關(guān)鍵的部分，電纜發(fā)生故障會直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。電力電纜故障測試技術(shù)是當(dāng)前電力工程領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)問題之一，但是面我國電力電纜故障檢測技術(shù)有待進(jìn)一步的提高，需要不斷加大科技投入，研發(fā)新技術(shù)，提高配電可靠性，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐剛.試論電力電纜故障測試技術(shù)在供電企業(yè)的運(yùn)用[J].通訊世界，2018（06）：142-143.

[2]王傳寶.電力電纜故障測試技術(shù)在供電企業(yè)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交際，2018（09）：251-252.