简述脉冲电流法在电缆故障查找中的应用

【摘 要】本文简单介绍了电缆故障类型及查找方法。着重描述了如何应用低压脉冲法、脉冲电流法来检测电缆故障点。

【关键词】电缆故障；低压脉冲法；脉冲电流法

前言

厂区电力电缆敷设施工方式一般有直埋、地下管道埋设、室内桥架敷设。厂区内建筑物、电气设备繁多，室外管道、室内桥架交错繁多，这些都增加了电力电缆故障点查找困难。本文简单介绍了电力电缆故障类型及故障查找方法。

1 电缆故障类型

电力电缆故障类型分为低阻/短路故障、断线故障、 高阻故障、闪络故障等。通常使用万用表、兆欧表、或者耐压设备来判定故障的种类。

低阻/短路故障定义为：用兆欧表测量电缆绝缘电阻为零，万用表来测量绝缘电阻小于200Ω。

高阻故障定义为：用兆欧表测量电缆绝缘电阻为零或者比零略高，万用表来测量绝缘电阻大于200Ω。

闪络故障定义为：用兆欧表测量电缆绝缘电阻达到正常水平，但是耐压试验不通过。

2 电缆故障查找的方法

当前电缆故障查找的方法主要有低压脉冲法、脉冲电流法。需要使用的试验设备主要有电力电缆多次脉冲故障测距仪、高压信号发生器、电缆测试多次脉冲耦合器、数字式多功能电缆故障定点仪、电缆路径探测仪等。

故障查找的基本原理是：对故障电缆输入一个脉冲波，不同的故障类型对波传送会产生不同的反射，通过电力电缆多次脉冲故障测距仪接收反射波形，并分析波形来判断测试点和故障点之间距离，再根据电缆路径进行初步的定位。对于高阻、闪络故障，还要使用高压信号发生器对故障电缆进行输入一个高电压脉冲，造成故障点放电，在使用数字式多功能电缆故障定点仪沿电缆路径监听放电声最大的点，并最终找出精确故障点。

3 电缆故障查找综合分析

3.1 低压脉冲法

低压脉冲法主要针对电缆低阻/短路故障，主要是使用电

力电缆多次脉冲故障测距仪来判断。测试时，向电缆注入一低压脉冲，如图所示

该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点，如短路点、故障点等，由于阻抗不匹配点的反射系数不同，反射的波形会有所变化和差异，脉冲产生反射后被仪器记录下来，并且根据时间和波速计算出距离。最终可以根据波形可以初步判断出测试点和故障点之间的距离。并根据电缆路径沿线查找故障点。

3.2 脉冲电流法

脉冲电流法主要是针对电缆的高阻和闪络性故障，需要电

力电缆多次脉冲故障测距仪、高压信号发生器、数字式多功能电缆故障定点仪配合使用。如图所示

先使用高压发生器向故障电缆施加高压，向电容器C充电，当电容器C电压达到球间隙G击穿值时，电容器C通过球间隙G放电，向被测电缆的故障线芯施加冲击电压，使得故障点击穿放电，放电脉冲在故障点和测试端之间来回反射，用电力电缆多次脉冲故障测距仪采样记录此信号并测量时间差，将得到故障点的距离。

分析信号波形图，从中判断出加压点和故障之间的距离。

在根据这个距离结合电缆路径图沿电缆路径搜索故障点。

由于故障点被击穿放电，在故障点必然会有放电声并且产生机械振动波和电磁波。这时使用数字式多功能电缆故障定点仪在电缆路径沿线探测，通过探测拾音器、听筒、仪表指针等可以探测到故障放电点。其中信号最明显处就是故障点的实际位置。

3.3 电缆故障查找的注意事项

（1）电力电缆多次脉冲故障测距仪是利用行波法进行测距，将行波传播时间乘以波速度得到故障距离。所以正确选择波速度至关重要。而行波速度与电缆的绝缘介质直接相关，常见的交联聚乙烯电缆波速应设定为170m/us

（2）故障检测前应将被试电缆各相线对地充分放电

（3）对于短路故障，判断波形时，可以通过比较电缆故障相和完好相的反射波形，这样可以更容易的识别故障点。

（4）仪器测试范围的选择，对于使用低压脉冲法时，初始测试时选择的范围应大于电缆全长至少几百米，如：电缆全长为1400m，则应选择3000m范围，而不应选择1500m。而对于脉冲电流法来说，需要根据电缆长度选择合适范围。一般所选范围为电缆长度的3倍，最少的选择为400m。

3.4 电缆故障查找的难点及应对措施

（1）对于电缆低阻/短路故障，因为无法通过高压发生器向故障电缆施加高压造成故障点放电，所有无法通过探测拾音器、听筒、仪表指针对故障点进行精确定位。在实际的查找工作中，可以采用电缆路径探测仪探测电缆路径，在接地故障点前后探测仪接收到的路径信号会产生一定的差异。根据这一点信号差异和由波形初步判断出的故障距离两者互相结合就可以找出精确故障点。

（2）另外有些厂区电缆埋设地点比较深，这点在城市供电配网中显得更加突出，随着城市道路改造使得路面变高，电缆埋设点变得越深。这种情况往往在地面上无法探测到故障点放电声，特别是对高阻、闪络性故障，波形图往往也无法很精确地确定故障距离。针对这种情况，往往也只能采取上面探测路径的方法，尽可能地缩小故障点范围，然后根据实际的现场情况制定处理方案。

（3）对于一些高阻故障，高压发生器向故障电缆施加高压时往往一时间无法造成故障点放电，只能通过长时间的反复对故障点加压，破坏故障点的绝缘。最后使得故障点放电，在来探测故障点。

（4）在施加试验高压时，从高压发生器的高压表上可判断故障点已经放电，但仪器没有得到放电波形，这可能是因为电缆中间接头中线芯对应力管放电、故障点屏蔽层断裂等情况造成故障点击穿延时较长。这时可适当调整仪器的测量范围，若还得不到放电波形，需要调整仪器本身击穿延时设置。反复调节、重复测试，直至得到满意的波形。 （5）对于电缆故障查找，试验人员应在长期工作中逐步增长经验，多分析波形图，多掌握电缆故障的规律。方可以更快更准地完成故障查找工作。另外避免电缆故障最重要的一点是在电缆施工时未雨绸缪，严格把关好设计、土建管沟工井施工、电缆敷设、电缆中间接头制作、电缆终端头制作等工作。做好电缆管线测绘图，标明电缆中间接头位置。方可以一劳永逸，减少电缆故障放生。

参考文献：

[1]朱启林，李仁义，等.电力电缆故障测试方法与案例分析. 机械工业出版社，2008.

[2]夏新民.电力电缆头制作与故障测寻.化学工业出版社，2008.