电缆故障探测技术

[摘 要]随着我国经济社会的快速发展，电缆线路的规模日益增大，特别是高压或超高压电缆在电力电网中具有举足轻重的位置。电缆线路运行的可靠性，关系到整个供电系统的可靠性。一旦出现电缆线路故障，会严重影响到单位和居民的生产生活用电，这需要供电公司以最快的速度对故障进行检测和故障点进行定位，快速维修并恢复供电把损失降到最低。随着电缆线路规模的扩大，电缆故障的检测与定位技术显得越来越重要，本文对电力电缆故障的类型与原因、电力电缆故障的检测与故障点的定位进行了分析和探讨。

[关键词]电缆 故障 探测

中图分类号：F242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0019-01

1.电力电缆故障的类型与原因

1.1 故障类型

电力电缆故障按照不同的标准可以分为不同类型，从方便故障检测角度考虑，按照绝缘电阻的大小可分为：开路故障、低阻故障以及高阻故障。开路故障：也就是电缆导线发生断裂，致使绝缘电阻无限大、电能无法传输到对端；低阻故障：电缆相间或者相对地绝缘受损，致使绝缘电阻变小，短路故障是低阻故障的极端表现；高阻故障：是指绝缘电阻大于10Z0的故障，又可分为：泄漏性故障和闪络性故障。

1.2 故障原因

引起电缆故障的因素有很多种，分析其产生的原因，对电缆的维护和快速检测定位都非常重要。常见的故障原因有以下几种：（1）线路老化，电缆运行环境一般比较恶劣，常用的绝缘材料交联聚乙烯在酸、碱、盐、水以及微生物的作用下会发生老化，天长日久导致绝缘层被击穿，造成短路或低阻故障。（2）机械损坏，对于埋地电缆这类事故比较多，在工程施工时未经确认进行开挖、打桩等作业，或者重型车辆碾压等都容易导致电缆错位、扯拉度形，致使故障发生。（3）电缆接头制作不良，电缆接头没采取必要的防潮措施、密封不良、接头电线连接压接不良、接头位置不合理等都容易引起电缆故障。（4）电缆施工安装不规范，在施工时没有严格按照安装要求去做，可能出现碰伤电缆、牵引过度而拉伤电缆、弯曲过度、电缆错位变形等问题，这些都可能引起电缆故障。（5）自然原因，如因温度差异引起电缆涨缩，致使绝缘层外皮擦伤或导体中断，或者雷电、狂风、暴雨等自然因素都可能引起电缆故障。

2.电力电缆故障的检测与故障点的定位

2.1 检测与定位步骤

当电缆线路发生故障时，首先需要确定故障的类型，再对故障点进行预定位，再精确定位，从而快速抢修把损失降到最低。确定故障类型可以采用兆欧表对电缆中每相对比绝缘电阻的阻值，若阻值为零，需要用万用表测量故障电阻，从而确定是高阻还是低阻故障，再对相间绝缘电阻进行测量，确定是否出现相间短路；确定好故障类型后，再进行故障的预定位，从电缆的一端测试，确定故障点到测试端的大致距离；再用相应的仪表和测试方法对故障点进行精确定位。

测量电缆长度。查找10kV电缆故障的第一步是测量相关电缆线路的长度，首先在测量前要去除电缆线路两端的接头并悬空，要注意测量仪器的良好性能和信号。接着利用低压脉冲法测量出现故障的电缆线路的长度，并与正常运行时电缆线路长度相比较。

检测电缆故障点的方法。检测电缆故障点有多种方法，在实践操作中运用哪种方法也要根据电缆故障的实际情况。与上述测量方法相同，检测电缆故障也可以利用低压脉冲反射法来检测。这种检测技术有使得检测结果清晰的优点并且有较高的精确度，但是对于电缆短路故障，这种方法不足以清晰地辨认故障点。如果要精确定位还可以选择脉冲电流法检测，只要保持接触良好和正常的信号就可以得到效果。

电缆故障的粗定位。虽然脉冲电流法可以基本确定10kV电缆故障点的与测试点的距离，但在现实测量中还会存在电缆弯曲时的误差，因此还需要其他的技术，如释放音频信号、切断测试等技术加以辅助确定定位。首先可以利用电缆故障电源配合对故障点进行定位，使用定位电源对故障点施以高压脉冲电流，在经过故障点时仔细聆听周围的放电声，那么在一定范围内可以找出故障点的位置。停止施加高压电流后，打开相关的电缆沟板就会在电缆的某一段中发现有破损的保护层，也就可以初步判断这就是电缆的故障点了。

电缆故障的精确定位。电缆故障点的最终定位需要利用绝缘电阻表，在最终定位前还要采取必要的安全措施。在经过电缆故障点的粗定位之后，在初步确定的故障点一米周围用电锯将电缆锯断，将锯断的电缆两端用电源电阻表进行测量，然后从据开点的前端任意两相相接，并在电缆终端测试绝缘电阻，如果有一组为零就说明本次的电缆故障点的定位精确无误。电缆故障点的定位越来越精确化，需要在实践中运用理论知识，敏锐的抓住电缆测量过程中变形和突变的问题，从而准确并且及时地为电缆故障做出定位。

2.2 故障的预定位

（1）低压脉冲反射法。该法是向电缆中输入低压脉冲信号，脉冲信号遇到故障点后会产生反射，根据发射脉冲与反射脉冲的时间差和脉冲在电缆中的波速度，可以确定出故障点的距离，根据波形的特点还能确定故障类型。低压脉冲法可以测量开路、短路、低阻故障，不适合高阻故障。在实际测量过程中，还常用低压脉冲比较法来确定故障点，利用故障芯线和良好芯线的波形进行对比，可以较好的排除接头等的干扰，确定故障点及故障点的起始位置。（2）冲击高压闪测法。该法的测试原理是将直流电压给高压冲击单元的电容器充电，通过球隙放电产生高压脉冲信号输入到电缆线芯中，高压脉冲碰到故障点时能够击穿放电，而在故障点起弧瞬间，再发生一个低压脉冲信号，低压脉冲在故障点闪络处则发生短路反射，并记忆在仪器中，当电弧熄灭后，复发一测量脉冲通过故障处直达电缆末端并发生开路反射，最后通过对比两次低压脉冲的波形来确定故障点的位置，此法适合于高阻故障或者闪络性故障。

2.3 故障点精确定位

在上述方法测距后，要根据初测结果再到缆路径上进行精确定位。精确定位技术主要包括：声测法、声磁同步法和音频感应法。

（1）声测法是通过故障点放电时产生的声波进行定点，利用声音传感器检测电缆发出的声音信号，声音最大的地方就是故障点。声测法简单易行、便于操作，但是很容易受环境噪音的影响，有时需要在夜里才能测试；此外，当遇到闪络故障，声音范围较大，很难做到精确定位。随着技术的进步，单纯的声测法应该逐渐变少。

（2）声磁同步法通过在故障电缆上施加高压脉冲，故障点会被击穿放电，产生声音信号和电磁波信号，通过仪器检测这两种信号，如果是同步的则可以认为该声音是故障点放电产生的，若不同步则是干扰信号，以此来判断故障点位置。磁场信号比声音信号传播的快，两者传到地面同一点的时间差就不同，通过探头找到时间差最小的地方，探头所在位置的正下方就是故障点的位置。声磁同步法提高了定点时抗环境干扰的能力，是目前最理想的精确定位方法。

（3）音频感应法是通过接受从被测电路的一端注入音频电流发出的电磁波来定位的，当被测信号传输至故障点时，信号不能继续传输，则在故障点两边会出现信号差异，利用接收器探测信号的变化，就可以确定故障点的位置。该法一般用于探讨低阻故障，对于这种故障，故障点的声信号非常微弱，用传统的声测法很难测试，所以要采用音频感应法，其测试精度较高，效果较好。

3.结语

电力电缆的安全运行关系到供电系统的可靠性，供电公司在铺设电缆时，要严格要求并规范管理，以确保施工质量；在运行阶段，要健全电缆全生命周期管理，加强对线路的实时状态监测；供电公司的技术人员，应该了解电缆故障的类型与原因，掌握相应的检测与定位方法，一旦发生电缆故障，能够迅速采用合理的方法和仪器，检测并确定故障点的位置，及时排除故障，这对保障供电系统安全运行和提高供电可靠性都有重要意义。

参考文献

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