论高压电缆故障点的查找方法

摘要：随着电力、能源行业的发展，各种电缆越来越多地运用到生产生活的各个领域，而且一般都埋入地下，当电缆发生故障后，如何快速准确的查找故障点，尽快恢复供电，是长期困扰我们的难题。长期以来，人们对于电缆故障的认识往往是高压和低压电缆混淆在一起的，认为都是电缆，只要电缆发生故障以后，不管是高压电缆还是低压电缆，都采用传统的高压冲击“闪络法”来测试故障。这种方法（习惯上叫做“冲闪法”）一直沿用到现在，而且已被大家认可，到目前为止，国内外的基本上是按照这个原理测定的。

关键词：电缆故障 测量电路故障

中图分类号：TM246 文献标识码： A

1 电缆故障的种类与判断

无论是什么品种、规格的电缆，高压电缆或低压电缆，在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。电缆故障可概括为接地、短路、断线三类，其故障类型主要有以下几方面：①三芯电缆一芯或两芯接地；②二相芯线间短路；③三相芯线完全短路；④一相芯线断线或多相断线。对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断，对于非直接短路和接地故障，用兆欧表摇测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻，根据其阻值可判定故障类型。故障类型确定后，查找故障点并不是一件容易的事情。

2 电缆故障点的查找方法

在我国电力电缆较普遍使用是上世纪60年代以后。当时为解决电缆故障，科研人员研制生产出了以“冲闪法”为原理的电缆故障测试仪。该设备测试电缆故障的方法有三个步骤。

第一步先用具有测距功能的设备测距离。其实，先要判断电缆故障是高阻还是低阻或者是接地，根据这个条件采用不同的测试方法。如果是接地故障，就直接用测距仪的低压脉冲法来测量距离；如果是高阻故障就要采用高压冲击放电的方法来测距离，用高压冲击放电的方法测距离时又要许多的辅助设备：如高压脉冲电容、放电球、限流电阻、电感线圈以及信号取样器等等，操作起来既麻烦又不安全，具有一定的危险性，更为烦琐的是还要分析采样波形，对测试者的知识要求比较高。

第二步是查找路径（如果路径清楚这一步可以省掉）。在查找路径时，要给电缆加一信号（路径信号发生器），再用接收机接收这个信号，沿着有信号的路径走一遍，就确定了电缆的路径。但是，这个路径的范围大致要在1～2 m之间，不是特别准确。

第三步是根据测出的距离来精确定位。其依据是打火放电产生的声音，当从具有定点功能设备的耳机听到声音最大的地方时，也就是找到了故障点的位置。但是，由于是听声音，所以，受环境噪音的影响，找起来相当费时间，有时要等到晚上才可以。当遇到交联电缆时，就更费时间了，因为，交联电缆一般都是内部放电，声音非常小，几乎听不到，最后只有丈量了。因此，用这种方法可以解决大部分的以油浸纸作绝缘材料的电力电缆故障，对于近几年出现的以交联材料和聚乙烯材料作绝缘材料的电缆故障，测试效果不是太理想，原因是打火放电所产生的声音往往很小（电缆外皮没有损伤，只是电缆内部放电），遇到这种情况时，就只有用其它方法来解决了。

虽然有这样的不足之处，但以“冲闪法”原理设计成的电缆故障测试设备在很长一段时间内为企业解决了不少电缆故障。随着各行各业的快速发展，电缆的用途越来越广泛，电缆的种类也不断增多，这样电缆故障不断发生就是一种必然。由于各行业对所用电缆的等级、使用的环境、接线配电的方式、绝缘要求各不相同，不同电缆的电缆故障特征也有很大的不同之处。目前还主要是以“冲闪法”为原理作为解决电缆故障测试的主要方法。然而，在有些行业用“冲闪法”去解决电缆故障，准确度低，如路灯用的电缆和矿山用的井下电缆就不能直接用“冲闪法”去测试故障。同样其它行业用的电缆都有各自的特点，在此我们不做详细介绍。但是，随着科学技术的不断发展，我们应该能够找到更加简便的测试方法，把电缆故障进行分类，对症下药，具体问题具体分析，这样我们就会发现实际有些电缆的故障无须“冲闪法”的原理，解决起来也十分方便快捷。

3电缆故障测试

3. 1测试方法的选择

针对不同性质的电缆故障, 目前测试方法较多。通过分析、比较和现场实践, 电桥法需

要烧穿, 驻波法又要求使用人员具有相当丰富的实践经验, 都比不上脉冲法操作简单, 使用方便, 再结合以闪络法, 就可以很好地解决电力电缆测试的实际问题。

3. 3测试方法

a) 电缆故障类型的判断可以用摇表、万用表以及直流耐压试验结果来确定。

b) 粗测方法使用的仪器很多, 我们目前使用的是西安四方机电信息研究所生产的SDCA— 2型电缆故障测试仪, 在使用过程中感觉性能良好, 粗测数据比较准确, 误差较小。应用此仪器就可以进行脉冲法和闪络法测试, 利用其附件可以把闪络法分成电压取样直闪法和电流取样直闪法(主要用于测试闪络性高阻故障) 及电压取样冲闪法和电流取样冲闪法(主要用于测试泄漏性高阻故障)。

c) 精确定位。目前常用的方法多为声测定位法: 给电缆的故障相加一冲击高压, 强迫故障点闪络放电, 产生振动声波, 在地面上通过收听这一振动波来判断故障点的准确位置。也有采用音频感应定位的, 但应用范围较小, 采用不多。

对于交联电缆, 由于其铜屏蔽层及钢带的传导作用以及外护套较厚, 所以放电击穿、烧穿都相当不易, 同期放电所产生的声音也较小, 判断起来较为困难, 这就要求多确定几个疑点, 开挖后, 用钳形电流表进行卡测,与定点仪配套使用。目前武昌铁路水电段研制的卡钳式故障精确定点仪是在钳形电流表的基础上改制的, 效果较为理想。

3. 4用SDCA— 2型电缆故障测试仪检测故障距离

3. 4. 1测试原理

在故障查寻过程中, 最为关键的一步在于粗测, 因为其决定了用时的长短。SDCA -2型故障测试仪测距原理如下:

对于低阻和开路故障, 可以加一个脉冲信号在故障电缆故障相上, 电缆中传输的电脉冲遇到故障点或异常处后, 产生一个反射脉冲沿原路径返回到发射端。应用路程公式：

L= V t可得:

L= 1 /2VT,式中: L —— 故障点到测试端的距离;V— — 电信号在电缆中的传输速度,是一个常数;T—— 发射信号与返回信号的时间间隔。只要测出时间T 就可知道故障点到测试端的距离。

对于高阻故障, 当电缆故障相所加的直流负电压达到一定幅度时, 故障点闪络放电,被电弧短路, 从而产生反极性电压反射波, 并用t1 时刻到达测试端, 由于测试端的等效阻抗远大于电缆特性阻抗, 因此在测试端又产生同极性电压反射波传入故障点, 再经过 t时间于t2 时刻到达测试端, 只要故障点短路电弧不消失, 反射将继续, 因此距离L 为:L= 1 /2V t= 1 /2V|t1- t2|= 1 /2V|t2-t3|= ……= 1 /2V|t( n- 1) - tn|。利用上述原理, 就可以计算出故障点的距离。

我们工作中的电缆故障, 一种是运行中击穿故障, 此类故障, 多为相间或相对地高阻或低阻故障, 其中泄漏性高阻故障比较常见。另一种是预试击穿故障, 这是由于较高直流高压的作用, 使电缆隐患处被击穿, 这种情况所造成的故障, 多为相对地闪络性高阻故障。因此, 对于运行中的故障, 一般使用脉冲法和冲闪法, 而对于预试性故障, 一般使用直闪法较为适宜。

结束语：

新思路的电缆故障定位系统从实用性出发，恰好弥补了上述使用缺陷，它可对电缆的“故障点定位、埋深、路径”同步进行测试。同时要求具体的设备仪器能够对故障、路径、埋深的指示非常直观，不需要做技术分析，也完全不依赖操作者的经验。使本来繁琐的故障测试工作变成一件轻松有趣的事，在传统的采用“冲闪法”确定电缆故障的基础上，增加电缆故障定位功能和测距功能，通过此原理开发出的低压电缆故障测试设备，会提高对高压电缆的低阻、断路等故障的快速定点，从而提高工作效率。

参考文献：

国家电力公司电力机械局等编.电线、电缆及其附件实用手册.中国电力出版社，2000 年第1 版

史传卿编.电力电缆安装运行技术问答. 中国电力出版社，2002 年第1 版