高壓電纜故障測距及定位方法分析

楊程普 郭朝陽

摘 要 本文主要針對高壓電纜故障測距及定位方法展開深入研究，結(jié)合電力電纜的故障類型，闡述了高壓電纜故障測距方法，如電橋法、低壓脈沖法、沖擊閃絡(luò)法、二次脈沖法，然后又提出了幾點(diǎn)定位方法，如行波分析確定故障定位、利用連接點(diǎn)分析定位故障點(diǎn)、算法結(jié)合輔助故障定位、利用新技術(shù)建立隨時(shí)專家系統(tǒng)，通過以上幾點(diǎn)方法，能夠更好地測試高壓電纜故障。

關(guān)鍵詞 高壓電纜;故障測距;定位方法

引言

對于電力電纜來說，其優(yōu)點(diǎn)是安全、可靠和美化城市等等，而且在當(dāng)今社會得到了廣泛的應(yīng)用。但是通常情況下，電力電纜埋在地下，如果發(fā)生故障，要采取合適的故障測距方法，將故障點(diǎn)快速找到，避免停電帶來一定的損失。一般查找電力電纜故障有三個(gè)步驟，分別為診斷、測距、定點(diǎn)。

1電力電纜的故障類型

對于電力電纜來說，造成其故障的原因有很多，如機(jī)械損傷、絕緣受潮、絕緣老化變質(zhì)、電纜絕緣物流失等。結(jié)合出現(xiàn)的部位，通常情況下，可將故障大致分為斷線故障、主絕緣故障和護(hù)層故障三種類型。其中，斷線故障通常情況下，由于電流過大或者外界機(jī)械破壞所導(dǎo)致的，主絕緣故障包括三種故障，分別為低阻故障、高阻故障、閃絡(luò)性故障。高壓單芯電纜護(hù)層故障產(chǎn)生的原因是，金屬護(hù)層和大地之間。

2電力電纜故障測距方法

在對電纜故障性質(zhì)判明之后，在測試與定位，將故障點(diǎn)到電纜頭的距離估算出來，在這個(gè)過程中，通常情況下，我們叫作故障測距。通過測試與定位，防止故障點(diǎn)查找的盲目性，使其工作效果獲得提高。

（1）電橋法。將故障相和無故障相在對端短接下，所組成的電橋兩個(gè)臂，在對端外接2個(gè)電阻器測量，組成的電橋另外兩個(gè)臂，對電流電壓施加，調(diào)節(jié)電橋達(dá)到平衡。根據(jù)電阻比值和電纜全廠，將故障的距離求出來。這種方法可測距低阻故障。但從高阻和使用電容電橋的角度上來看，可對斷線故障進(jìn)行測量。但是，通過電橋法測量，對電纜全長、電纜芯線材料、對端短接線電阻也提出較高的要求。

（2）低壓脈沖法。當(dāng)電纜出現(xiàn)故障后，注入1個(gè)低壓脈沖，此行波信號如果遇到故障點(diǎn)和終端頭，會產(chǎn)生反射。對收到的反射脈沖和發(fā)射脈沖時(shí)間差充分利用，能夠?qū)⒐收宵c(diǎn)的距離計(jì)算出來。這種方法設(shè)計(jì)的儀器叫作時(shí)域反射儀。通過低壓脈沖方法，給接線帶來一定的方便，而且對段不用進(jìn)行短接，對斷線、短路等故障能夠準(zhǔn)確測出。因?yàn)閷τ趦蓚€(gè)故障點(diǎn)來說，其行波反射系數(shù)小，很難識別反射脈沖。

（3）沖擊閃絡(luò)法。通過沖擊閃絡(luò)法，將高阻和閃絡(luò)性故障更好地測試出來。在高壓脈沖電容器儲能設(shè)備下，沖擊放電給電纜，電纜故障點(diǎn)在擊穿后，可維持短暫時(shí)間。在擊穿初期，對于故障點(diǎn)來說，會產(chǎn)生1個(gè)行波信號，而且能回多次折反射，沿著電纜線路在端點(diǎn)。充分利用分壓器，在示波器上能將行波信號在測量端和故障點(diǎn)間往返時(shí)間觀察到，將故障點(diǎn)的距離計(jì)算出來。但是對于脈沖電壓法來說，其波形于脈沖電流法是不同的。脈沖電壓法將電壓行波信號檢測出來，更好地理解波形是其優(yōu)點(diǎn);而脈沖電流法將電流行波的變化量信號檢測出來，操作起來安全、接線簡單而方便是其優(yōu)點(diǎn)。除此之外，從閃絡(luò)性故障的角度上來看，可在電纜上，直接施加直流高壓，這種情況，故障電阻高，當(dāng)試驗(yàn)電壓的值升到一定程度后，故障點(diǎn)產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿。這種檢測的方法我們叫作直流閃絡(luò)法。

（4）二次脈沖法。二次脈沖法可測試高阻和閃絡(luò)性故障。首先運(yùn)用高壓脈沖擊穿故障點(diǎn)，在故障點(diǎn)起弧后熄弧的前期，通過測試儀器注入一低壓脈沖給電纜耦合。這時(shí)的情況與低壓故障有著相似之處，在故障點(diǎn)中，耦合進(jìn)的脈沖信號發(fā)生反射，對反射的波形進(jìn)行記錄。在電弧熄滅過程中，測試儀器在注入一低壓脈沖給電纜，這時(shí)對于故障點(diǎn)中的脈沖來說，不能夠發(fā)生折射的現(xiàn)象，再對此時(shí)的波形記錄。當(dāng)兩次得到波形疊加之后，在進(jìn)行相應(yīng)的比較，其波形將分叉地方明顯體現(xiàn)出來，這就是故障點(diǎn)。以上過程通過設(shè)計(jì)儀器，可自動完成，其結(jié)果在液晶屏幕上就能顯示出。

3電纜故障定位方法

①行波分析確定故障定位。從高壓電纜故障部位來說，行波經(jīng)過此部位過程中，會發(fā)生其他部位變化，在分析故障點(diǎn)的過程中，充分利用儀器，將細(xì)微變化測定出來，由此一來，通過行波分析，將故障定位轉(zhuǎn)換分析到[1]。在操作的過程中，定位時(shí)要進(jìn)行測距，可能范圍盡可能縮小。②利用連接點(diǎn)分析定位故障點(diǎn)。對于電纜的連接點(diǎn)來說，其部位是故障頻發(fā)部位，在故障時(shí)根據(jù)連接點(diǎn)，發(fā)生特殊現(xiàn)象，在定位工作過程中，可對此方法充分利用，來細(xì)致分析連接點(diǎn)工作情況。③算法結(jié)合輔助故障定位。電纜故障定位此項(xiàng)工作具有一定的系統(tǒng)性，而且工程量較大。在開展此工作的過程中，要充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，并將算法技術(shù)結(jié)合在一起，可巧妙運(yùn)用算法，更好分析測定結(jié)果，對距離快速測定、對故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位。④電阻法精準(zhǔn)測距護(hù)層故障。結(jié)合直流電橋法和壓降法存在不足之處，我們也開展深入研究，并總結(jié)新的方法，其目的是對引導(dǎo)線和接觸電阻影響的護(hù)層故障進(jìn)行克服。在測量接線的過程中，充分利用導(dǎo)線，在電纜遠(yuǎn)端分別將以下兩者結(jié)合在一起，這兩者為此故障電纜外皮和平行鋪設(shè)的另一個(gè)完好電纜外皮，并在電纜護(hù)層與大地之間用直流電源注入電流，進(jìn)而將其故障和完好護(hù)層之間的電流電壓測得出來。此方法測量的原理主要為以故障點(diǎn)入手，到電纜遠(yuǎn)端，再到完好電纜，將端頭部分電路無電流流過進(jìn)行測量，此狀態(tài)處于電位狀態(tài)，基于此，可以將測量點(diǎn)和故障點(diǎn)之間電阻得到。假如電纜護(hù)層每公里長度的電阻值為RO ，求出故障距離為X =R1/RO。這種方法實(shí)質(zhì)上借助完好電纜護(hù)層，對電纜端頭到故障點(diǎn)電阻進(jìn)行測量，其優(yōu)勢是測量結(jié)果對導(dǎo)引線和接觸電阻不受影響。

4結(jié)束語

總而言之，在城市范圍的不斷擴(kuò)大下，工業(yè)生產(chǎn)變得復(fù)雜化，城市電力需求也越來越高，而在每個(gè)城市中，高壓輸電成為最基礎(chǔ)建設(shè)。這對于電力的設(shè)備來說，其質(zhì)量較高、維護(hù)及時(shí)、更好地解決突發(fā)問題?；诖?，本文深入分析故障測距和定位方法，為我國電力維護(hù)建立了系統(tǒng)工作方式，并對處理方式不斷優(yōu)化，促使我國電力供應(yīng)系統(tǒng)的保障能力獲得提高，推動我國經(jīng)濟(jì)水平不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊勇.論高壓電力電纜線路故障測距原理與保護(hù)措施[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（28）：61-62.