一、電纜故障測試的基本步驟

一旦電纜絕緣被破壞產(chǎn)生故障、造成供電中斷后，測試人員一般需要選擇合適的測試方法和合適的測試儀器，按照一定測試步驟，來(lái)尋找故障點(diǎn)。

電力電纜故障查找一般分故障性質(zhì)診斷、故障測距、故障定點(diǎn)三個(gè)步驟進(jìn)行。

故障性質(zhì)診斷過(guò)程，就是對電纜的故障情況作初步了解和分析的過(guò)程。然后根據故障絕緣電阻的大小對故障性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)。再根據不同的故障性質(zhì)選用不同的測距方法粗測故障距離。然后再依據粗測所得的故障距離進(jìn)行精確故障定點(diǎn)，在精確定點(diǎn)時(shí)也需根據故障類(lèi)型的不同，選用合適的定點(diǎn)方法。

例如:對于比較短的電纜(幾十米以?xún)?也可以不測距而直接定點(diǎn);但對長(cháng)電纜來(lái)說(shuō)，如果漫無(wú)目的地定點(diǎn)將會(huì )延長(cháng)故障修復時(shí)間，進(jìn)而可能會(huì )影響測試信心而放棄故障的查找。

二、電纜故障測距方法

1.電橋法

主要包括傳統的直流電橋法、壓降比較法和直流電阻法等幾種方法。它是通過(guò)測量故障電纜從測量端到故障點(diǎn)的線(xiàn)路電阻，然后依據電阻率計算出故障距離;或者測量出電纜故障段與全長(cháng)段的電壓降的比值，再和全長(cháng)相乘計算出故障距離的一種法。一般用于測試故障點(diǎn)絕緣電阻在幾百千歐以?xún)鹊碾娎|故障的距離。

2.低壓脈沖法

又稱(chēng)雷達法，是在電纜一端通過(guò)儀器向電纜中輸入低壓脈沖信號，當遇到波阻抗不匹配的故障點(diǎn)時(shí)，該脈沖信號就會(huì )產(chǎn)生反射，并返回到測量?jì)x器。通過(guò)檢測反射1號和發(fā)射信號的時(shí)間差，就可以測試出故障距離。該方法具有操作簡(jiǎn)單、測試精度高等優(yōu)點(diǎn)，主要用于對斷線(xiàn)、低阻故障(絕緣電阻在幾百歐以下)進(jìn)行測試，但不能沒(méi)試高電阻故障和閃絡(luò )性故障，而高壓電纜中高阻故障較多。

3.脈沖電壓法

該方法是通過(guò)高壓信號發(fā)生器向故障電纜中施加直流高壓信號，使故障點(diǎn)擊穿放電，故障點(diǎn)擊穿放電后就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)電壓行波信號，該信號在測量端和故障點(diǎn)之間往

返傳播，在直流高壓發(fā)生器的高壓端，通過(guò)設備接收并測量出該電壓行波信號往返次的時(shí)間和脈沖信號的傳播速度相乘而計算出故障距離的一種方法。此方法對高低故障均能進(jìn)行檢測，但用這種方法測試時(shí)，測距儀器與高壓部分有直接的電氣連接可能會(huì )有安全隱患。

4. 脈沖電流法

這種方法和脈沖電壓法一樣，也是通過(guò)向故障電纜中施加直流高壓信號，使故障點(diǎn)擊穿放電，然后通過(guò)儀器接收并測量出故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的脈沖電流行波信號在故點(diǎn)和測量端往返一次的時(shí)間，來(lái)計算出故障距離的一種方法。不同的是，該方法是在直流高壓發(fā)生器的接地線(xiàn)上套上一只電流耦合器，來(lái)采集線(xiàn)路中因故障點(diǎn)放電而產(chǎn)生的電流行波信號，這種信號更容易被理解和判讀，同時(shí)電流耦合器與高壓部分無(wú)直接的電氣連接，因此安全性更高。

5.二次脈沖法

這是近幾年來(lái)出現的比較先進(jìn)的一種測試方法。是基于低壓脈沖波形容易分析測試精度高的情況下開(kāi)發(fā)出的一種新的測距方法。

其基本原理是:通過(guò)高壓發(fā)生器給存在高阻或閃絡(luò )性故障的電纜施加高壓脈沖，使故障點(diǎn)出現弧光放電。由于弧光電阻很小，在燃弧期間原本高阻或閃絡(luò )性的故障就變成了低阻短路故障。此時(shí)，通過(guò)耦合裝置向故障電纜中注入一個(gè)低壓脈沖信號記錄下此時(shí)的低壓脈沖反射波形(稱(chēng)為帶電弧波形)，則可明顯地觀(guān)察到故障點(diǎn)的低阻反射脈沖;在故障電弧熄滅后，再向故障電纜中注入一個(gè)低壓脈沖信號，記錄下此時(shí)的低壓脈沖反射波形(稱(chēng)為無(wú)電弧波形)，此時(shí)因故障電阻恢復為高阻，低壓脈沖信號在故障點(diǎn)沒(méi)有反射或反射很小。把帶電弧波形和無(wú)電弧波形進(jìn)行比較，兩個(gè)波形在相應的故障點(diǎn)位置上將明顯不同，波形的明顯分歧點(diǎn)離測試端的距離就是故障距離。

使用這種方法測試電纜故障距離需要滿(mǎn)足如下條件:一是故障點(diǎn)處能在高電壓的作用下發(fā)生弧光放電;二是測距儀器能在弧光放電的時(shí)間內發(fā)出并能接收到低壓脈沖反射信號。在實(shí)際工作中，一般是通過(guò)在放電的瞬間投入一個(gè)低電壓大電容量的電容器來(lái)延長(cháng)故障點(diǎn)的弧光放電時(shí)間，或者精確檢測到起弧時(shí)刻，再注人低壓脈沖信號，來(lái)保證能得到故障點(diǎn)弧光放電時(shí)的低壓脈沖反射波形。

這種方法主要用來(lái)測試高阻及閃絡(luò )性故障的故障距離，這類(lèi)故障一般能產(chǎn)生弧光放電，而低阻故障本身就可以用低壓脈沖法測試，不需再考慮用二次脈沖法測試

用這種方法測得的波形比脈沖電流或脈沖電壓法得到的波形更容易分析和理解，能實(shí)現自動(dòng)計算，且測試精度較高。

依據脈沖計數方法的不同，也可被稱(chēng)為三次脈沖法或多次脈沖法。

三、電纜故障定點(diǎn)方法

1.聲測法

該方法是在對故障電纜施加高壓脈沖使故障點(diǎn)放電時(shí)，通過(guò)聽(tīng)故障點(diǎn)放電的聲音來(lái)找出故障點(diǎn)的方法。

該方法比較容易理解，但由于外界環(huán)境一般很嘈雜，干擾比較大，有時(shí)很難分就出真正的故障點(diǎn)放電的聲音。

2.聲磁同步法

這種方法也需對故障電纜施加高壓脈沖使故障點(diǎn)放電。當向故障電纜中施加高壓脈沖信號時(shí)，在電纜的周?chē)蜁?huì )產(chǎn)生一個(gè)脈沖磁場(chǎng)信號，同時(shí)因故障點(diǎn)的放電又會(huì )產(chǎn)生一個(gè)放電的聲音信號，由于脈沖磁場(chǎng)信號傳播的速度比較快，聲音信號傳播的速度比較慢，它們傳到地面時(shí)就會(huì )有一個(gè)時(shí)間差，用儀器的探頭在地面上同時(shí)接收故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的聲音和磁場(chǎng)信號，測量出這個(gè)時(shí)間差，并通過(guò)在地面上移動(dòng)探頭的位置找到這個(gè)時(shí)間差最小的地方，其探頭所在位置的正下方就是故障點(diǎn)的位置

用這種方法定點(diǎn)的最大優(yōu)點(diǎn)是:在故障點(diǎn)放電時(shí)，儀器有一個(gè)明確直觀(guān)的指示從而易于排除環(huán)境干擾;同時(shí)這種方法定點(diǎn)的精度較高(<0.1m)，信號易于理解、排別。

3.音頻信號法

此方法主要是用來(lái)探測電纜的路徑走向。在電纜兩相間或者相和金屬護層之間(在對端短路的情況下)加入一個(gè)音頻電流信號，用音頻信號接收器接收這個(gè)音頻電流產(chǎn)生的音頻磁場(chǎng)信號，就能找出電纜的敷設路徑;在電纜中間有金屬性短路故障時(shí)對端就不需短路，在發(fā)生金屬性短路的兩者之間加人音頻電流信號后，音頻信號接收器在故障點(diǎn)正上方接收到的信號會(huì )突然增強，過(guò)了故障點(diǎn)后音頻信號會(huì )明顯減弱或者消失，用這種方法可以找到故障點(diǎn)。

這種方法主要用于查找金屬性短路故障或距離比較近的開(kāi)路故障的故障點(diǎn)(線(xiàn)路中的分布電容和故障點(diǎn)處電容的存在可以使這種較高頻率的音頻信號得到傳輸)。對于故障電阻大于幾十歐姆以上的短路故障或距離比較遠的開(kāi)路故障，這種方法不再適用。

4.跨步電壓法

通過(guò)向故障相和大地之間加入一個(gè)直流高壓脈沖信號，在故障點(diǎn)附近用電壓表檢測放電時(shí)兩點(diǎn)間跨步電壓突變的大小和方向，來(lái)找到故障點(diǎn)的方法。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以指示故障點(diǎn)的方向，對測試人員的指導性較強;但此方法只能查找直埋電纜外皮破損的開(kāi)放性故障，不適用于查找封閉性的故障或非直埋電纜的故障;同時(shí)，對于直埋電纜的開(kāi)放性故障，如果在非故障點(diǎn)的地方有金屬護層外的絕緣護層被破壞，使金屬護層對大地之間形成多點(diǎn)放電通道時(shí)，用跨步電壓法可能會(huì )找到很多跨步電壓突變的點(diǎn)，這種情況在10kV及以下等級的電纜中比較常見(jiàn)。

四、國內外電力電纜故障測試設備簡(jiǎn)述

1.便攜式綜合測試儀

目前這種設備的組成形式大概有兩種;

一種是采用低壓脈沖法、脈沖電流法及二次脈沖法三種方法測試故障距離，采用聲磁同步法探測故障點(diǎn)位置的儀器。定點(diǎn)時(shí)顯示磁場(chǎng)波形和聲音波形，同時(shí)也有路徑查找和電纜識別的功能。這種設備測試精度較高。

一種是采用低壓脈沖法和脈沖電壓法兩種方法測試故障點(diǎn)的距離，采用聲測法探

測故障點(diǎn)位置的儀器。定點(diǎn)時(shí)主要是通過(guò)用耳機監聽(tīng)故障的放電聲音來(lái)判斷故障點(diǎn)的位置，測試精度相對要差一些。

便攜式綜合測試儀的優(yōu)點(diǎn)是:價(jià)格便宜，便于攜帶，同時(shí)測試精度也比較高。缺點(diǎn)是:高壓發(fā)生器和電容的容量比較小，不易于擊穿一些特殊的、需要長(cháng)時(shí)間高電壓作用的故障，同時(shí)放電聲音比較小，不利于故障定點(diǎn)。

2.低檔的測試設備 

用電橋法測距或者根本不測距，直接用聲測法或跨步電壓法對故障電纜進(jìn)行故障定點(diǎn)，這種設備主要用來(lái)測試直埋電纜的開(kāi)放性故障，演示的時(shí)候顯得效果比較好且價(jià)格便宜，但由于該設備的故障測試技術(shù)有一定的局限性，它只能解決一部分故障測試。

3.電纜測試車(chē)

這是一個(gè)綜合性比較強的組合設備，它采用低壓脈沖法、脈沖電流法及二次脈沖法或多次脈沖法等幾種方法測試故障距離，采用聲磁同步法和跨步電壓法探測故障點(diǎn)的位置，并配以路徑儀和電纜識別儀，另加發(fā)電機，有的還帶有0.1Hz超低頻交流耐壓等設備。由于車(chē)上配備的高壓發(fā)生器和電容的容量比較大，更易于電纜故障點(diǎn)的擊穿，同時(shí)放電的聲音也較大，有利于故障定點(diǎn);缺點(diǎn)是價(jià)格比較昂貴，并且測試車(chē)易受到道路環(huán)境的限制，操作較為復雜。

光大百納電子，傾力與電纜故障檢測設備的生產(chǎn)研發(fā)