電力電纜故障檢測(cè)及故障點(diǎn)定位方法探究

高惠蓉

【摘要】：由于電力電纜多敷設(shè)在地下電纜管或溝里，有效避免了自然侵蝕和人為破壞，其防腐蝕和防損傷的優(yōu)點(diǎn)尤為突出。然而對(duì)比架空線(xiàn)路，電力電纜的故障性質(zhì)和位置判斷比較困難，如何迅速、準(zhǔn)確地判斷故障性質(zhì)，查找故障點(diǎn)，顯得特別重要。

【關(guān)鍵詞】：電力電纜；故障檢測(cè)；故障點(diǎn)定位方法；電力系統(tǒng)；故障排除

1、概述

電力電纜在實(shí)際運(yùn)行或試驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)的故障多種多樣，表現(xiàn)形式也各有不同。為了快速查找和排除故障，確保電力電纜線(xiàn)路的安全可靠運(yùn)行，故障檢測(cè)技術(shù)人員必須具備和掌握故障發(fā)生原因的分析能力、故障類(lèi)型判斷能力、故障查尋步驟和常用方法、熟練使用故障測(cè)試定位儀器的技能等。本文闡述了電力電纜故障類(lèi)型、檢測(cè)步驟，并重點(diǎn)對(duì)電力電纜故障檢測(cè)及故障點(diǎn)定位方法進(jìn)行研究分析。

2、電力電纜的結(jié)構(gòu)

電力電纜按其內(nèi)芯的數(shù)量劃分，可分為單芯電纜和三芯電纜兩種。不論是單芯電纜還是三芯電纜，電力電纜按其導(dǎo)線(xiàn)截面劃分，又可分為各種截面的型號(hào)規(guī)格。但是，不論是單芯還是三芯電纜，也不論是哪種截面型號(hào)規(guī)格的電纜，其基本結(jié)構(gòu)都是一樣的，即都是由導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)層組成。其中：導(dǎo)體在電纜最中央，起電流電能傳導(dǎo)的作用；絕緣層在導(dǎo)體和外保護(hù)層之間，起絕緣作用；保護(hù)層在最外層，起保護(hù)電纜承受一定的拉力的作用。目前應(yīng)用最廣泛的是由銅導(dǎo)體、交聯(lián)聚乙烯絕緣和高密度聚乙烯材料構(gòu)成的電纜。在電力系統(tǒng)中，高壓部分，如110kV、220kV、500kV電纜常采用單芯電纜；中低壓部分，如10kV和低壓電纜線(xiàn)路采用三芯電纜。

3、電力電纜故障點(diǎn)定位方法

3.1沖擊高壓閃絡(luò)測(cè)試法

沖擊高壓閃絡(luò)測(cè)試法也是我們常說(shuō)的“沖閃法”。用于大部分閃絡(luò)故障，斷路和低阻、短路性故障。電力電纜發(fā)生故障七成以上為高阻故障，尤其是預(yù)防性試驗(yàn)中出現(xiàn)擊穿故障有九成為高阻故障。沖擊高壓閃絡(luò)檢測(cè)法適用于各種類(lèi)型的高阻故障檢測(cè)，它具有試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確和快捷等特點(diǎn)。采用沖擊高壓閃絡(luò)檢測(cè)法進(jìn)行故障檢測(cè)分為兩類(lèi)，包括電感沖閃法和電阻沖閃法。二者最大的不同在于球形間隙相互串聯(lián)的電感線(xiàn)圈L可換為電阻。兩種方法的工作原理相近，但前者應(yīng)用更為寬泛，高阻電力電纜故障查測(cè)多使用本方法。下面介紹電感沖閃法的工作原理：系統(tǒng)接通電源，電流經(jīng)過(guò)調(diào)壓器、變壓器整流器對(duì)電容器充電，如充電電壓升至一定值后，球間隙波擊穿，電容器的電壓通過(guò)球間隙短路電弧和小電感直接加設(shè)到電力電纜測(cè)量端。此沖擊電壓波沿著電力電纜方向朝故障點(diǎn)進(jìn)行傳播，電壓峰值足夠大，故障點(diǎn)因電離放電，故障點(diǎn)放電產(chǎn)生短路電弧同時(shí)沿著電力電纜發(fā)送電壓波并反射。判斷沖擊高壓閃絡(luò)測(cè)試法的關(guān)鍵是判斷故障點(diǎn)是否擊穿放電方法如下：（1）故障點(diǎn)擊穿時(shí)，球形間隙放電聲清脆響亮，火花較大；（2）故障點(diǎn)擊穿時(shí)，電流表指針擺動(dòng)范圍大。

3.2跨步電壓法

跨步電壓法對(duì)于單相接地故障或兩相、三相短路并接地故障，外護(hù)套故障適用。需用儀器：電纜護(hù)層故障定位電源，跨步電壓指示器。其工作原理是在故障相與地之間，加上負(fù)極性的直流電源，從故障點(diǎn)流入土壤的電流在土壤表面形成漏斗狀電位分布，通過(guò)探棒尋找土壤中的電勢(shì)最低點(diǎn)。當(dāng)儀表的指針偏向右側(cè)，則向右測(cè)尋找，偏向左方，則向左方尋找，逐漸縮小故障的距離位置，直到指針位于正中間?？绮诫妷悍ǖ牟僮鞑襟E如下，首先在目標(biāo)電纜加脈沖電源升壓3～5kV，然后把跨步電壓指示器，通過(guò)專(zhuān)用連線(xiàn)與探棒相連，把功能鍵旋至跨步和最大靈敏度，探棒相隔2m左右，在初測(cè)故障點(diǎn)附近，插入土壤，選擇合適靈敏度，觀(guān)察指針指向，若電壓為+，指針往+方向有規(guī)律擺動(dòng)，說(shuō)明故障點(diǎn)在紅棒方向，向紅棒方向移動(dòng)一間隔，若電壓仍為+，說(shuō)明故障點(diǎn)仍在紅棒方向，繼續(xù)移動(dòng)紅棒，直到電壓為-，指針往-方向擺動(dòng)，調(diào)節(jié)紅棒，使跨步電壓為0，兩棒中心為故障點(diǎn)位置。

3.3聲測(cè)定點(diǎn)法

聲測(cè)法，顧名思義是按照故障電力電纜的釋放電聲查找故障，聲測(cè)定點(diǎn)法適合電纜主絕緣故障的精確定點(diǎn)。利用故障點(diǎn)在高壓沖擊時(shí)的擊穿放電聲音進(jìn)行精確的定位。其工作原理首先需要一個(gè)能使故障點(diǎn)產(chǎn)生規(guī)則放電的裝置，利用該裝置使故障點(diǎn)放電，然后才可以在初測(cè)的距離附近，沿電纜線(xiàn)路，用拾音器來(lái)接收故障點(diǎn)的放電聲波，如果已經(jīng)聽(tīng)到有規(guī)律的啪啪聲，故障點(diǎn)就在此附件，此時(shí)沿電纜走向，前后移動(dòng)定點(diǎn)儀，最后集中于最響點(diǎn)，以此來(lái)確定故障點(diǎn)精確位置。明敷電纜可根據(jù)聽(tīng)覺(jué)直接查找，而暗敷電纜則首先需求表明電力電纜的走向，在電聲最小時(shí)借助助聽(tīng)器或聽(tīng)診器放大電聲的辦法進(jìn)行查找。

4電力電纜故障點(diǎn)定位新技術(shù)

4.1高頻感應(yīng)定位法

通過(guò)利用高頻信號(hào)波發(fā)生裝置向電力電纜輸入高頻電流，由此產(chǎn)生高頻電磁波，并由地上探頭沿著電力電纜的路徑接收電力電纜周邊的高頻電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)的變化經(jīng)接收和處理直接顯示于液晶屏幕上，按照顯示數(shù)值的大小判定故障點(diǎn)位置。高頻感應(yīng)定位法和傳統(tǒng)音頻感應(yīng)定位法更具優(yōu)勢(shì)，高頻信號(hào)源比音頻信號(hào)源更易實(shí)現(xiàn)且制造簡(jiǎn)單，也可減少定點(diǎn)探測(cè)設(shè)備的體積和重量，為小型化、便攜式設(shè)備創(chuàng)造更為有利的條件。

4.2紅外熱象技術(shù)

電力電纜過(guò)載，芯線(xiàn)的溫度急劇攀升，由此可以對(duì)電力電纜的芯線(xiàn)溫度變化作為判定故障位置的依據(jù)。采用紅外熱象儀掃描電力電纜表面，拍攝表面溫度場(chǎng)的分布圖像，進(jìn)一步處理得到溫度場(chǎng)的數(shù)值分布，然后可根據(jù)已建立的傳熱數(shù)學(xué)模型、電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)、物性參數(shù)、環(huán)境溫度和表面溫度對(duì)電力電纜芯線(xiàn)的溫度進(jìn)行反演計(jì)算，從而可以實(shí)現(xiàn)電力電纜芯線(xiàn)溫度的非接觸故障探測(cè)。正是紅外技術(shù)不需接觸設(shè)備，不要求設(shè)備停運(yùn)，且具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)速度快、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)的電纜故障檢測(cè)中，紅外熱像技術(shù)必將發(fā)揮更大的作用。

結(jié)語(yǔ)

電力電纜故障點(diǎn)定位應(yīng)借助先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器和檢測(cè)設(shè)備，準(zhǔn)確、快速地確定電力電纜故障點(diǎn)的位置，為及時(shí)處理故障贏得寶貴時(shí)間。本文通過(guò)介紹我國(guó)電力電纜的故障類(lèi)型及診斷，并重點(diǎn)就電力電纜故障的檢測(cè)和電力電纜故障點(diǎn)定位新技術(shù)進(jìn)行探討分析，旨在促進(jìn)交流和學(xué)習(xí)，通過(guò)理論研究為我國(guó)電力事業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]徐丙垠，李勝祥，陳宗軍.電力電纜故障探測(cè)技術(shù)？[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.