探討電纜故障測(cè)距的新方法

王謀暢 韓磊 操?gòu)堸i

摘要：電纜穩(wěn)定、安全、不影響城市美化作為特點(diǎn)得到了廣泛關(guān)注，并得到了應(yīng)用。不過，通常情況下電纜被深埋，若出現(xiàn)故障問題則應(yīng)選擇有效的測(cè)試方法，繼而找到故障位置進(jìn)行及時(shí)搶修。對(duì)此，筆者根據(jù)實(shí)踐研究，就高壓電纜故障測(cè)距定位方法。

關(guān)鍵詞：高壓電纜;故障測(cè)距定位方法

一、高壓電纜故障問題

導(dǎo)致高壓電纜故障問題的影響因素分為多種。例如：絕緣受潮、老化、過大電壓、材料問題、機(jī)械損壞等。結(jié)合故障問題一般故障類型分為：主絕緣故障、護(hù)層故障、斷線故障等。

其中，斷線故障主要是因?yàn)楣收想娏鬏^大使得電纜芯線被燒，或是機(jī)械受損害導(dǎo)致的。斷線故障測(cè)試方法較為簡(jiǎn)便。結(jié)合故障電阻與擊穿縫隙狀況，一般能夠把主絕緣故障劃分為低阻、高阻、閃絡(luò)性故障。低阻故障和高阻故障劃分通常選取電纜波阻抗的10倍，而在具體測(cè)試時(shí)無需詳細(xì)區(qū)分。閃絡(luò)性故障故障點(diǎn)電阻較大，能夠讓故障電阻處于高壓狀態(tài)下，故障點(diǎn)將會(huì)閃絡(luò)擊穿。預(yù)防性實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的故障問題主要集中該種狀況。

基于屬性上分析，高壓?jiǎn)涡倦娎|護(hù)層故障和主絕緣故障相近，不過，高壓?jiǎn)涡倦娎|基層故障主要集中于金屬護(hù)層和大地中。所以，檢測(cè)形式和主絕緣故障檢測(cè)存在明顯差異性。在具體檢測(cè)過程中，通常使用萬用表、兆歐表檢測(cè)故障電纜的相間、相對(duì)電阻參數(shù)。隨后，得出電纜故障類型進(jìn)行方法制定。

二、電力電纜故障預(yù)定位

（一）斷線和主絕緣故障

當(dāng)?shù)贸鲭娎|故障屬性后，開展預(yù)定位檢測(cè)，得出故障點(diǎn)至電纜頭的間距，即為：故障測(cè)距。預(yù)定位檢測(cè)能夠確保故障點(diǎn)查找全面，提升工作效果。

以往測(cè)距主要通過電橋法。把故障相和無故障相在對(duì)端短接合成電橋兩臂，在測(cè)量端外接2個(gè)電阻器作為另外兩臂，增加直流電壓同時(shí)調(diào)整電橋使其處于穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)合電阻參數(shù)與電纜長(zhǎng)度，得到故障距離。這種方法適合應(yīng)用在低阻故障測(cè)距檢測(cè)中。利用電容電橋也能夠檢測(cè)斷線故障。不過，針對(duì)高阻與閃絡(luò)性故障，則應(yīng)選擇高壓電橋或外施高壓把斷電燒為低阻狀態(tài)。不然將因?yàn)殡娏鬏^低而造成電橋失衡。不過，使用電橋法測(cè)試需要了解電纜總長(zhǎng)度，了解電纜芯線材料均勻度，對(duì)于短接線電阻和接觸電阻也有著較高要求。另一方面，電橋法不能測(cè)試三相短路及其故障。所以，在實(shí)際工作并不常用電橋法。

低壓脈沖是基于雷達(dá)原理下產(chǎn)生的。當(dāng)電纜故障相注入1個(gè)低壓脈沖，該行波信號(hào)遇到阻抗不匹配點(diǎn)繼而出現(xiàn)折射，如：終端頭、故障點(diǎn)等。通過接收的反射脈沖與發(fā)射脈沖時(shí)間差和電纜波速，繼而得出故障點(diǎn)位置。結(jié)合此種形式研究的儀器較為時(shí)域反射儀（TDR）。低壓脈沖接線方法較為簡(jiǎn)單，無需對(duì)端短接就能夠檢測(cè)出斷線、短路、低電阻故障。不過，由于故障點(diǎn)位置的行波反射較低，反射脈沖無法順利鑒識(shí)。因此，對(duì)于高阻與閃絡(luò)性故障并不適用。

沖擊閃絡(luò)法則能夠檢測(cè)出高阻與閃絡(luò)性故障。利用高壓脈沖電容器對(duì)故障電纜沖擊放電，電纜故障點(diǎn)擊穿且保持一定時(shí)間。擊穿后一段時(shí)間，故障點(diǎn)位置將會(huì)出現(xiàn)1個(gè)行波信號(hào)，順著電纜線路在端點(diǎn)和擊穿點(diǎn)不斷的折反射。利用分壓器或是電流耦合器，通過示波器監(jiān)控行波信號(hào)的反射時(shí)間，繼而得出故障點(diǎn)距離。相應(yīng)方式為：脈沖電壓法與脈沖電流法。不過，這兩種形式得出的波形有一定差別。脈沖電壓檢測(cè)主要對(duì)電壓行波信號(hào)檢測(cè)，特點(diǎn)為便于掌握波形。另一種方法主要檢測(cè)電流行波的變化量信號(hào)，特點(diǎn)為穩(wěn)定性強(qiáng)、接線方法簡(jiǎn)便。此外，針對(duì)閃絡(luò)性問題能夠通過電纜增加直流電壓?；谶@一問題狀態(tài)下，電阻較高，實(shí)驗(yàn)電壓達(dá)到限定值下，故障位置則將閃絡(luò)擊穿。這一檢測(cè)方法為直流閃絡(luò)法。該階段得出的脈沖電流測(cè)試波形較為直接，易理解。

（二）護(hù)層故障

電纜護(hù)層故障檢測(cè)也是較為突出的問題。由于低電壓電力電纜通常為三相統(tǒng)包形式，金屬保護(hù)層的對(duì)地絕緣無較多要求。不過，高壓?jiǎn)涡倦娎|中，外護(hù)層絕緣。如果出現(xiàn)故障問題則會(huì)導(dǎo)致金屬護(hù)層多點(diǎn)接地，繼而出現(xiàn)環(huán)流。如果持續(xù)發(fā)熱將會(huì)加快電纜老化，降低電纜使用年限。另一方面，故障位置如果與水接觸容易導(dǎo)致電纜受潮。因此，高壓?jiǎn)涡倦娎|工作狀態(tài)下需要具有較高的護(hù)層絕緣性，一般僅在電纜頭一側(cè)直接接地。

針對(duì)高壓?jiǎn)涡倦娎|護(hù)層問題，因?yàn)榈孛嫘胁ㄏ膰?yán)重，脈沖法能夠檢測(cè)到的距離較短而無法應(yīng)用。對(duì)此，可以通過高壓電橋法或是壓降法。該種方法首先把故障相護(hù)層和無故障護(hù)層進(jìn)行對(duì)端短接，同時(shí)注入相等的電流。利用2次檢測(cè)的兩相間電壓得出故障點(diǎn)距離和全長(zhǎng)參數(shù)。不過，壓降法存在諸多不足，檢測(cè)接線的接觸電阻對(duì)檢測(cè)結(jié)果有著制約作用。現(xiàn)階段，直流電阻法得到了廣泛應(yīng)用和關(guān)注，效果良好。首先，在對(duì)端把故障相的護(hù)層和芯線短接，利用直流高壓裝置對(duì)護(hù)層注入直流電流，其電壓在5kV。測(cè)量芯線和護(hù)層電壓并注入電流，兩項(xiàng)相除得出測(cè)試點(diǎn)至故障位置的護(hù)層電阻參數(shù)。把電阻參數(shù)和單位長(zhǎng)度的護(hù)層電阻參數(shù)進(jìn)行對(duì)此，繼而得到故障點(diǎn)距離。通過這一形式能夠確保接線的接觸電阻和短接線電阻不受到制約，結(jié)果更為精準(zhǔn)。

三、高壓電纜故障定位策略

高壓電纜故障定位是故障檢查的重要環(huán)節(jié)。因?yàn)殡娎|端預(yù)留和測(cè)量偏差影響，使用預(yù)定位得出電纜故障位置距離，還應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確位置定位繼而得出故障問題的準(zhǔn)確點(diǎn)。

針對(duì)閃絡(luò)性故障電纜，通過高壓脈沖后其故障點(diǎn)將會(huì)隨著聲音信號(hào)與電磁信號(hào)放電。地面上順著電纜方向使用傳感器搜集聲音信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行放大，當(dāng)接收到信號(hào)最強(qiáng)區(qū)域則為故障點(diǎn)。這一方法也叫做聲響法。不過，聲響法對(duì)于振動(dòng)噪聲干擾的分辨較差。若進(jìn)行電磁信號(hào)檢測(cè)，不僅可以排除外部振動(dòng)聲音，也能夠參照搜集的聲音、電磁信號(hào)時(shí)間距離，估算出故障點(diǎn)至探頭的間距。該種方法也叫生磁同步法。

如果故障處于低電阻下，則難以檢測(cè)到放電聲音。對(duì)此，通過音頻感應(yīng)法搜集地面磁場(chǎng)變化得出故障位置也是可行的。

結(jié)語(yǔ)：

現(xiàn)階段，發(fā)達(dá)國(guó)家電纜線路與GIS、GPS融合，構(gòu)成電纜故障自動(dòng)定位系統(tǒng)。當(dāng)高壓電纜故障后，就會(huì)出現(xiàn)行波信號(hào)順著線路向兩側(cè)傳輸。此時(shí)，通過GPS的精準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)兩端時(shí)間差繼而找到故障距離。在今后發(fā)展中，我國(guó)也可以學(xué)習(xí)借鑒該種方法，便于故障位置判斷。

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