电力电缆故障测寻技术探析

【摘 要】随着我国社会经济的快速发展，电力事业得到了长足的发展，为了适应城市化建设以及人们日益提升的生活质量，对电力供电质量与安全提出了更高的要求。其中，电缆取代了原来城市上空的架空电线，提高了电力供电的安全可靠性。但是随着电力负荷不断的增加以及运行时间的延续，使得电力电缆故障频频发生，为了确保电力供电的可靠性，需要及时准确的找到电缆故障点，排除电力安全隐患。

【关键词】电力电缆；电缆故障；测距；定位

1 电力电缆故障原因分析

造成电力电缆故障的原因很多，主要可以归纳为以下几个方面：（1）电缆机械故障。在电缆安装或其他电力项目施工过程中，由于操作不当的因素造成电缆遭到破坏；由于地势改变导致电缆变形；（2）电缆表皮损坏。由于电缆长期暴露在空气中，在氧气、水分或酸碱性物质侵蚀作用下，电缆表皮遭到破坏；（3）由于电力负荷不断的升高，在电缆长期运行过程中，电缆温度持续高温，绝缘层老化问题严重。

2 电力电缆故障测试流程及故障性质判别

一般来说，电力电缆故障测寻分为以下三个步骤：第一步进行故障性质判别，确定电缆故障的性质；第二步进行故障测距，明确故障点具电缆一端的距离；第三步进行故障定位，确定故障点的准确位置。

电缆故障性质判别是选择故障测试方法的基础，电缆故障主要分为导体损坏以及绝缘体损坏两大类，其中电缆底线损坏、芯线损坏等都属于导体损坏；低阻故障、汇漏高阻故障、闪阻高阻故障等属于绝缘介质故障。对于电缆故障性质的判断，一般需要通过相关的测量以及参数来确定。

3 电力电缆故障测寻技术在电缆故障测试中的应用

3.1 电缆故障测距

电力电缆故障测距就是确定故障发生点到电缆任意一端的距离，目前主要测距技术包括行波法以及阻抗法。

3.1.1 行波测距法

电压脉冲反射法：在发生故障的电缆中注入低压脉冲，使其在故障电缆中传播，当低压脉冲遇到故障点时会发生反射，记录脉冲传播时间以及反射时间，根据两者之间的差值换算就能测得故障点具测试点距离。

脉冲电压法：脉冲电压法就是利用高压信号直接击穿故障点，并通过记录高压脉冲在测试点与故障点往返一次时间，换算出两者之间的距离，在电缆闪络行故障以及高阻故障中较为适用。利用高压脉冲将故障点瞬间击穿的信号，对故障点不必进行永久性烧伤，采用这种测距方法测试速度快，但由于适用高压脉冲，安全性能略差。

图1 高压脉冲波形示意图

脉冲电流法：脉冲电流法与电压法原理相似，主要利用电流耦合器进行电缆中行波信号的收集，采用高压将电缆故障点击穿，并用仪器记录击穿时产生的电流行波信号，计算信号在测量点与故障点往返时间。与脉冲电压法相比，电流法安全性能高，且电流脉冲信号更容易辨别。

3.1.2 阻抗测距法

直流电桥法：将故障电缆与非故障电缆短接，并将其分别与电桥两端相连，调节电桥双臂上电阻器，时电桥保持平衡，通过已知电缆长度以及相应的比例关系就能计算出故障点具测量点距离。这一测距方法原理简单，精确度高，但是由于高阻故障、闪络行故障电缆中电阻较大，不容易探取电桥电流，所以不适合此法测距。

高阻故障法：对带有高阻故障的电缆施加正弦高压信号，故障点就会发生闪络，故障点的此时故障点的高阻就变为弧电阻。因电弧呈现电阻性，且流过故障点的电流和故障点两端的电压同相位，在采集到线路首端的电压与电流后，基于分布参数线路理论就可以求出沿线路各点的电压与电流，从而定位故障点。利用这一故障测距方法可解决当故障电阻比较大时，经典阻抗法不再适用的情况。但该方法还存在一些缺陷：当故障接近测试端时，相量差接近于零，所以相对误差是很大的，同时易受干扰、测量精度难以保证。

3.2 电缆故障定位

图2 电力电缆故障定位系统操作图解

3.2.1 声测法

利用专用的高压信号发生器，将10kv直流电压加入故障电缆中，此时故障点就会被反复击穿而放电，并且发生机械振动；此时利用灵敏度极高的声电转换器，在地面完成电缆振动波向电信号的转换，并将此信号做放大处理，利用专用仪表测试声音的强弱，声音最强处即为故障点。这种故障定位原理简单，操作简便，但这种定位方法不适用于低阻故障定位，这是由于低阻故障释放的电量较小，给信号采集工作增加难度。

3.2.2 声磁同步法

声磁同步法定位原理：声音信号与磁信号在同一介质中传播速度不一样，用专用的仪器探头对两种信号进行检测，记录两种信号从探头到故障点的时间，声音传播时间最短地点即为故障点。这种定位方法主要用于电缆闪络行故障以及高阻故障。

3.2.3 音频感应法

在故障电缆短路相芯线之间接通1kHz的音频电流，音频电流会发生电磁波，电磁波信号会通过电缆传播，艳电缆方向利用仪器探头收集电磁波信号，并将信号送入专用的信号检测仪器中，音频信号最强点为故障点。这种故障定位方法主要用于低阻故障，具有操作简单、使用设备少等优点，但故障定位的精确性与上诉方法相比略差。

4 总结

随着科技的进步，越来越多的先进技术应用到电缆故障测寻中，故障测试精度、测试环境会不断的被完善，为我国电力系统运行的安全稳定做出更大的贡献。

参考文献：

[1]魏金蓉.电力电缆故障测寻技术及应用研究[J].动力与电气工程，2012（4）.

[2]李明洋，龙燕，马思佳.电力电缆故障的测寻[J].山西建筑，2010（10）.