探測技術(shù)在電力電纜故障中的應(yīng)用

安啟信

摘要：隨著電力行業(yè)的大力發(fā)展，各地區(qū)電纜線路的數(shù)量持續(xù)增長，再加上電纜線路具有隱蔽性的特點(diǎn)以及使用的故障監(jiān)測設(shè)備比較落后，想要快速準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)具有一定的困難。因此，本文針對當(dāng)前電力電纜故障現(xiàn)狀，展開對電力電纜故障中探測技術(shù)的應(yīng)用研究。希望在本次關(guān)于電力電纜故障和探測技術(shù)的探究下，能夠?yàn)槿蘸筇嵘綔y技術(shù)在電力電纜故障中的應(yīng)用水平，以供相關(guān)工作者參考。

關(guān)鍵詞：探測技術(shù);電纜故障;應(yīng)用分析

1電力電纜故障種類分析

1.1開路故障分析。在城市進(jìn)程加快的的趨勢下，電力電纜的故障頻發(fā)[1]。為了有效解決電力電纜故障問題，明確當(dāng)前常見的電力電纜故障種類是極為重要的。首先，開路故障是電力電纜常見的故障之一。如圖1所示為開電力電纜故障示意圖。根據(jù)圖1中相關(guān)信息顯示，電纜相間或是相對地絕緣電阻，在應(yīng)用時(shí)達(dá)到了相應(yīng)規(guī)定的范圍值，其工作電壓將無法快速、及時(shí)的傳輸?shù)浇K端。此種現(xiàn)象，雖然終端有一定對電壓，但是其電壓的負(fù)載能力相對較差。根據(jù)圖中的顯示，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)A與A點(diǎn)之間存在電阻時(shí)，且電阻Rk為∞時(shí)，則表明其屬于斷線故障。換句話而言，其也屬于電力電纜開路故障的表現(xiàn)。

1.2低阻、高阻及閃絡(luò)性故障分析。在分析電力電纜故障時(shí)，不僅包括開路故障，同時(shí)也包括低阻、高阻及閃絡(luò)性故障[2]。在低阻故障中，其主要從電纜相間或是相對地絕緣受到相應(yīng)的破損，其絕緣電阻相對較小，且能夠采用低壓脈沖探測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對此類把故障的測量和改善。此種故障被稱之為低阻故障。同樣如圖1所示，當(dāng)B與B點(diǎn)之間存在電阻時(shí)，其電阻Rg為0時(shí)，則表明其屬于短路故障。換句話而言，其也屬于電力電纜低阻故障的表現(xiàn)。在高阻故障中，其主要從電纜相間或是相對地絕緣受到相應(yīng)的破損，其絕緣電阻相對較大，無法用低壓脈沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)對此類故障的測量。從某種角度而言，高阻是相對于低阻而言的，通常包括高閃絡(luò)性高阻故障和泄漏性高阻故障。通常情況下，低阻故障與高阻故障在區(qū)分方面，其界限多是從電纜本身阻抗的10倍左右。

2電力電纜故障中探測技術(shù)的應(yīng)用

2.1直流電橋法。直流電橋法是目前電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的測距方法，根據(jù)惠斯通電橋原理將電纜短路接地故障點(diǎn)兩側(cè)的環(huán)線引入直流電橋，測量氣比值。由測得的比值和電纜全長，可獲得測量端到故障的距離。當(dāng)對地電阻比較大時(shí)，則可以應(yīng)用高壓直流電橋，但是在實(shí)際工作中則很少應(yīng)用這種方法。

2.2二次脈沖法。二次脈沖法的工作原理就是根據(jù)行波理論進(jìn)行分析，將整條電纜看作是均勻的長線，電纜中波的傳播速度與電纜導(dǎo)體芯線的材料沒有關(guān)系，而是與電纜的絕緣介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)系，在電力行業(yè)應(yīng)用的頻率比較高，國際上也較多應(yīng)用。二次脈沖法能夠?qū)?0kV以下的電纜進(jìn)行斷路故障和高阻故障以及低阻故障的檢測。二次脈沖法的優(yōu)勢在于利用沖擊高壓可以將故障點(diǎn)擊穿，在此時(shí)間段內(nèi)發(fā)射低壓脈沖，可以根據(jù)時(shí)間間隔準(zhǔn)確計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。但是二次脈沖法無法準(zhǔn)確測定電纜維持低阻狀態(tài)的時(shí)間，這就在一定程度上增加了二次脈沖法測量的困難，未來二次脈沖法還需進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)改進(jìn)。

2.3高壓閃絡(luò)法。高阻電纜故障的故障點(diǎn)電阻比較大，這時(shí)候的反射系數(shù)幾乎為零，因?yàn)榈蛪好}沖法故障點(diǎn)的發(fā)射脈沖幅度比較小，常規(guī)檢測設(shè)備無法發(fā)現(xiàn)，針對這一問題，高壓閃絡(luò)法可以有效解決，并且得出準(zhǔn)確性較高的數(shù)據(jù)。高壓閃絡(luò)法又可以進(jìn)一步分為兩種，其一是直流高壓閃絡(luò)測量法，其二是沖擊高壓閃絡(luò)測量法，但是直閃法的應(yīng)用受到高壓電源輸出功率的限制，其功能僅局限在閃絡(luò)性高阻故障中。高壓閃絡(luò)法的工作原理是利用直流高壓發(fā)生器產(chǎn)生負(fù)直流高壓，刺激故障點(diǎn)發(fā)生擊穿放電，出現(xiàn)瞬間斷路的情況，使用測量儀器撤采集并記錄故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生電流行波信號。根據(jù)電流行波信號在測量端與故障點(diǎn)往返一趟的時(shí)間來計(jì)算故障距離。直流高壓放電不僅可以準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)的具體位置而且還能有效保證操作人員的人身安全。

2.4低壓脈沖反射測距法。低壓脈沖反射法主要是用來檢測開路故障或者低阻故障，將儀器安裝到電纜故障的一端，這時(shí)候，脈沖以固定的速度在電纜上傳播最終達(dá)到故障點(diǎn)，使用測量儀記錄脈沖發(fā)出的反射，根據(jù)脈沖的反射級別來對故障的性質(zhì)進(jìn)行判斷。

2.5低壓脈沖反射法的應(yīng)用。抵押脈沖反射法是電力電纜他故障探測技術(shù)中的關(guān)鍵性探測技術(shù)之一[5]。通過對抵押脈沖法的分析，明確在應(yīng)用該方法時(shí)，主要是分析電纜的實(shí)際結(jié)構(gòu)，并在該結(jié)構(gòu)上對所產(chǎn)生的脈沖與發(fā)社會(huì)脈沖時(shí)間差進(jìn)行改變，并將改變后的時(shí)間差完整的記錄下來，將其與特性的圖形相比較，從而掌握電力電纜的具體故障，為故障的探測通過科學(xué)依據(jù)。如圖2所示為低壓脈沖反射法的原理示意圖，根據(jù)圖中相關(guān)信息能夠了解到，低壓脈沖反射法在測試時(shí)，根據(jù)電纜的故障情況向被探測的電纜中輸入相應(yīng)的低壓脈沖，該脈沖應(yīng)順著電纜傳播的方向，阻抗不匹配點(diǎn)，比如短路電纜點(diǎn)和斷路電纜點(diǎn)等。脈沖電壓在發(fā)生反射時(shí)，又將會(huì)被送回到原測量點(diǎn)部位，并由相應(yīng)的探測儀器將探測結(jié)果記錄下來。如圖2顯示，將波形上發(fā)射與反射的脈沖時(shí)間差，設(shè)置為△t，主要體現(xiàn)為脈沖在測量點(diǎn)與阻抗不配點(diǎn)的時(shí)間。脈沖在電纜中的波速記錄為V，其阻抗不匹配點(diǎn)的距離為：L=V*△t/2。從某種角度而言，低壓脈沖反射法在電力電纜故障中的應(yīng)用，是對低阻故障、斷路故障和短路故障中，最具有效果的探測技術(shù)方法。

3結(jié)語

電力電纜的運(yùn)行質(zhì)量與供電的質(zhì)量和效率息息相關(guān)，但是電力電纜運(yùn)行會(huì)受到眾多因素的影響，難免出現(xiàn)各種故障，其中較為常見的是短路故障和低阻故障等。電力部門應(yīng)該根據(jù)故障的表現(xiàn)形式判斷故障性質(zhì)，采用科學(xué)的故障檢測技術(shù)定位故障點(diǎn)，以便檢修人員及時(shí)對故障進(jìn)行維修，盡量降低電纜故障的不利影響。不少電力企業(yè)已經(jīng)開始逐步引進(jìn)在線監(jiān)測技術(shù)和全自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，故障檢測的效率更好，準(zhǔn)確性更高，成為電力電纜故障檢測的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳鵬洪.電力電纜故障分析及探測技術(shù)研究[J].通信電源技術(shù)，2016，33（3）：00067-00067.

[2]周存躍.電力電纜故障原因分析及探測方法探討[J].工程技術(shù)：引文版，2016，08（3）：00182-00182.

[3]張繼偉.配網(wǎng)電力電纜故障分析及探測[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017，02（6）：221-221.

[4]秦亮.高壓電力電纜故障分析及探測技術(shù)[J].環(huán)球市場信息導(dǎo)報(bào)，2016，05（42）：106-106.

（作者單位：無錫太湖電力建設(shè)有限公司）