电力电缆故障探测方法的探讨

摘 要：社会发展的需要，电力电缆使用越来越普遍。随之带来的问题是电力电缆故障测量问题，特别是交联电缆的广泛使用，给电力电缆故障测量提出许多新挑战和新问题。

关键词：电力电缆；故障探测；方法探讨

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0100-02

随着社会的发展，采用电缆供电的范围越来越广，特别是城区内，供电有电缆化的趋势。但随之带来的问题是电缆故障的查找较架空线路故障来得难。特别是交联电缆的广泛使用后，故障查找的难度越来越大。

1 低阻故障测量方法

①电缆故障探测方法最早使用的是电桥法。电桥是成品，其电压E的大小档位是固定的。所以，电流的大小关键取决于电缆故障对地的电阻值r。当故障点对地电阻r的值很小时，其准确率较高；当故障点对地电阻r的值大于电源电压值许多倍时，桥体电源很大一部分电压降将损失在这个电阻上，导致检流计很不灵敏，测量误差增大。由于电桥法使用的时间长，有人称为古典法，其接线较简单，容易掌握。

为了减少由于电流小，造成检流计很不灵敏引起的误差，可提高检流计的灵敏度或电源电压。但这两种措施都是有限的。提高检流计灵敏度的办法一般在检流计前加装直流放大器，但放大器增益过高会使零飘问题严重。提高电源电压会产生桥体对大地和桥体对操作人员的绝缘问题。当电源电压升到一定值，故障点接地电阻r往往表现为很不稳定，此时如果r突然击穿，将会产生大电流，检流计和桥体的电阻都可能因大电流而烧毁。利用电桥测量电缆故障当电缆故障电阻较大时就有其局限性。电缆故障能直接使用电桥法测量的，据有关资料统计只能为总故障的40%以下。有很大一部分的故障需将故障点的对地电阻降低，也就是俗话讲的烧穿法。这种方法对油浸电缆往往有效。据有关资料统计，上海地区过去多采用油浸电缆。故障测量直接利用电桥法可测率为60%左右。但随着交联电缆的普遍使用，近年来上海地区使用电桥法测量故障的有效率大大不如以前。关键是交联电缆很难采用烧穿法将其故障点对地电阻降低。因为交联电缆的主绝缘是固体的利用电压烧穿的话有可能使之灰化，反而使故障点对地电阻增加。例如：1996年12月，在一次两个开关站间的联络电缆的故障测量中，起初用500型万用表测得故障点对地直流电阻为100 kΩ。经加压烧穿用500型万用表复测故障点对地直流电阻为+∞。用500 V兆欧表测得绝缘为11.3 MΩ。因此而无法采用“电桥法”来测量故障点位置这是交联电缆比油浸电缆故障难测量的原因之一。

②低压脉冲法是随着电子技术的发展，脉冲技术在电缆故障测试中得到应用。它的原理是利用脉冲信号送入电缆线路，遇到特性阻抗不匹配时产生反射这一原理来检测故障点的位置。这种方法测量断线和短路故障较有效。而这两种故障性质占电缆故障的20%左右。对交联电缆的故障电阻，不能采用烧穿法来降低。所以该种方法在测量交联电缆故障时有一定的局限性。

2 高阻故障测量法

①冲闪法。冲闪测试时，若故障点不放电，那得考虑以下原因。其一，此原因也即目前利用闪络法测量高阻故障不放电时，往往被忽略的原因。即电容容量偏低。放电能量P与电压U和电容的容量C有关（P=UC÷2）。电压U受电缆的电压等级限制，不可能无限增大，那只能增加电容的容量。而实际上，平时所采用的电容往往是就地取材。就电力部门来讲，10 kV的并联电容最多。一般所采用的电容就是10 kV的并联电容，其容量一般不到2 μF。能量往往不足使故障点放电。实际中发现电容容量为2 μF耐压为40 kV，一般均能使故障点放电。其二，是电缆大面积受潮，放电的能量要求很大，此时应尽量设法增大电容容量和提高放电电压。其三，可能是交联电缆屏蔽层断裂，不能形成回路，仪器无法采集到波形。若确是这种情况，只能直接定位。只要故障点放电了仪器一般能采集到其放电波形。1996年12月的那次故障测量后来就是采用冲闪电压取样测出的。冲闪法可测所有电缆故障。

②用直闪法来测量电缆闪络性高阻故障。同冲闪法相似。所不同的是冲闪法球隙间为一定距离，而直闪法是两球直接相切，球隙间没有距离。使用直闪法须注意以下问题：为了人身和仪器的安全，首选电流取样法；升压变压器接地与电容接地分别连至电缆接地线上。电缆接地线一定要与安全接地系统相连；在测试过程中闪络性故障可能变成泄漏性高阻故障。此时，应变换测试方法；有波形故障点就是有放电，没波形故障点就没放电。

③特殊故障测量。其一，故障点在仪器盲区时。这种情况往往是始端头故障，故障点放电了，但仪器采集不到波形，此时可采用以下几种解决方法：观察毫安表的读数。若读数达15 mA，可认为放电了，此时始端头往往会发热；将球隙放至电缆的另一端，直接定点；将所有设备搬至电缆的另一端进行测试；在始端加长电缆长度，一般不少于20 m，进行测试。其二，故障靠近测试端附近。采集到的放电波形可看到故障点多次反射。任意两次反射之间的距离即为故障距离。但为减小读数误差往往采用读几次相邻反射之间距离求平均值。

3 精测定位

不同电缆故障性质采用不同的测量方法进行粗测，分析判断得出故障点距测试端的距离。但是具体的确切的位置还须借定点来完成。较早使用的定点仪较简单，它只能靠接收声音的大小来判断故障点所在的位置，严重受外界环境干扰。往往须在夜深人静时进行定位。随着各项技术的发展，有了音频法、振动法、声测法等多种方法供电缆故障精测使用。油浸电缆故障点的放电声音容易区别，在定位时较容易定出。交联电缆的定点就相对难点。其原因有两点：故障多为封闭性故障；电缆中的铜屏蔽地线之间存在很大电阻，特别是接头处，当然还有产品质量本身的问题，造成在定点时整条电缆可听到声音。针对这两方面原因，采取以下各种方法来解决：

①采用音频法。主要定点断线和纯短路这两种故障。克服纯短路时故障点声音太小与整条电缆的声音区别；断线不放电这两种情况。

②封闭性故障往往是在中间接头处。此时可以寻找其振动点。或者，采用搬动接头在电缆端头测量直流电阻。该方法在多次实际中使用过。

③采用声测法。着重区别故障点的放电音同其他声音的区别。要抓住交联电缆的非故障点的声音较小且较沉。而故障点的声音较大且清脆。离开这个位置声音马上不一样。再者要区别是否是电磁干扰。方法是提起探头，仍有声音，即是电磁干扰声，非故障点放电声。

4 结 语

电力电缆的普遍使用，故障测量也将越来越受到人们的重视。对于各种电缆故障只要正确地应用“电桥法”，“低压脉冲法”和各种“闪络法”。电力电缆故障点的粗测一般不成问题。而相对困难的是交联电缆的定位问题。只要胆大心细，认真总结经验，正确操作仪器，便能很快找到故障点。

参考文献：

[1] 李剑峰.电力电缆断线故障点测试方法[J].煤矿机械，2010，（7）：45-46.

[2] 孙鹏举.电力电缆故障探测[J].农村电气化，2008，（3）：60-61.