一、電纜故障測(cè)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(cè)試人員一般需要選擇合適的測(cè)試方法和合適的測(cè)試儀器，按照一定測(cè)試步驟，來尋找故障點(diǎn)。

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

故障性質(zhì)診斷過程，就是對(duì)電纜的故障情況作初步了解和分析的過程。然后根據(jù)故障絕緣電阻的大小對(duì)故障性質(zhì)進(jìn)行分類。再根據(jù)不同的故障性質(zhì)選用不同的測(cè)距方法粗測(cè)故障距離。然后再依據(jù)粗測(cè)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(jù)故障類型的不同，選用合適的定點(diǎn)方法。

例如:對(duì)于比較短的電纜(幾十米以內(nèi))也可以不測(cè)距而直接定點(diǎn);但對(duì)長(zhǎng)電纜來說，如果漫無目的地定點(diǎn)將會(huì)延長(zhǎng)故障修復(fù)時(shí)間，進(jìn)而可能會(huì)影響測(cè)試信心而放棄故障的查找。

二、電纜故障測(cè)距方法

1.電橋法

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

2.低壓脈沖法

又稱雷達(dá)法，是在電纜一端通過儀器向電纜中輸入低壓脈沖信號(hào)，當(dāng)遇到波阻抗不匹配的故障點(diǎn)時(shí)，該脈沖信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生反射，并返回到測(cè)量?jī)x器。通過檢測(cè)反射1號(hào)和發(fā)射信號(hào)的時(shí)間差，就可以測(cè)試出故障距離。該方法具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)試精度高等優(yōu)點(diǎn)，主要用于對(duì)斷線、低阻故障(絕緣電阻在幾百歐以下)進(jìn)行測(cè)試，但不能沒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

該方法是通過高壓信號(hào)發(fā)生器向故障電纜中施加直流高壓信號(hào)，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(hào)，該信號(hào)在測(cè)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，通過設(shè)備接收并測(cè)量出該電壓行波信號(hào)往返次的時(shí)間和脈沖信號(hào)的傳播速度相乘而計(jì)算出故障距離的一種方法。此方法對(duì)高低故障均能進(jìn)行檢測(cè)，但用這種方法測(cè)試時(shí)，測(cè)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，也是通過向故障電纜中施加直流高壓信號(hào)，使故障點(diǎn)擊穿放電，然后通過儀器接收并測(cè)量出故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的脈沖電流行波信號(hào)在故點(diǎn)和測(cè)量端往返一次的時(shí)間，來計(jì)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)生器的接地線上套上一只電流耦合器，來采集線路中因故障點(diǎn)放電而產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，這種信號(hào)更容易被理解和判讀，同時(shí)電流耦合器與高壓部分無直接的電氣連接，因此安全性更高。

5.二次脈沖法

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

其基本原理是:通過高壓發(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(xiàn)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)，通過耦合裝置向故障電纜中注入一個(gè)低壓脈沖信號(hào)記錄下此時(shí)的低壓脈沖反射波形(稱為帶電弧波形)，則可明顯地觀察到故障點(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(hào)，記錄下此時(shí)的低壓脈沖反射波形(稱為無電弧波形)，此時(shí)因故障電阻恢復(fù)為高阻，低壓脈沖信號(hào)在故障點(diǎn)沒有反射或反射很小。把帶電弧波形和無電弧波形進(jìn)行比較，兩個(gè)波形在相應(yīng)的故障點(diǎn)位置上將明顯不同，波形的明顯分歧點(diǎn)離測(cè)試端的距離就是故障距離。

使用這種方法測(cè)試電纜故障距離需要滿足如下條件: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(cè)距儀器能在弧光放電的時(shí)間內(nèi)發(fā)出并能接收到低壓脈沖反射信號(hào)。在實(shí)際工作中，一般是通過在放電的瞬間投入一個(gè)低電壓大電容量的電容器來延長(zhǎng)故障點(diǎn)的弧光放電時(shí)間，或者精確檢測(cè)到起弧時(shí)刻，再注人低壓脈沖信號(hào)，來保證能得到故障點(diǎn)弧光放電時(shí)的低壓脈沖反射波形。

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

用這種方法測(cè)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(xiàn)自動(dòng)計(jì)算，且測(cè)試精度較高。

依據(jù)脈沖計(jì)數(shù)方法的不同，也可被稱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(cè)法

該方法是在對(duì)故障電纜施加高壓脈沖使故障點(diǎn)放電時(shí)，通過聽故障點(diǎn)放電的聲音來找出故障點(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(duì)故障電纜施加高壓脈沖使故障點(diǎn)放電。當(dāng)向故障電纜中施加高壓脈沖信號(hào)時(shí)，在電纜的周圍就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖磁場(chǎng)信號(hào)，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(hào)，由于脈沖磁場(chǎng)信號(hào)傳播的速度比較快，聲音信號(hào)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(hào)，測(cè)量出這個(gè)時(shí)間差，并通過在地面上移動(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(hào)易于理解、排別。

3.音頻信號(hào)法

此方法主要是用來探測(cè)電纜的路徑走向。在電纜兩相間或者相和金屬護(hù)層之間(在對(duì)端短路的情況下)加入一個(gè)音頻電流信號(hào)，用音頻信號(hào)接收器接收這個(gè)音頻電流產(chǎn)生的音頻磁場(chǎng)信號(hào)，就能找出電纜的敷設(shè)路徑;在電纜中間有金屬性短路故障時(shí)對(duì)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(hào)后，音頻信號(hào)接收器在故障點(diǎn)正上方接收到的信號(hào)會(huì)突然增強(qiáng)，過了故障點(diǎn)后音頻信號(hào)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路故障的故障點(diǎn)(線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(hào)得到傳輸)。對(duì)于故障電阻大于幾十歐姆以上的短路故障或距離比較遠(yuǎn)的開路故障，這種方法不再適用。

4.跨步電壓法

通過向故障相和大地之間加入一個(gè)直流高壓脈沖信號(hào)，在故障點(diǎn)附近用電壓表檢測(cè)放電時(shí)兩點(diǎn)間跨步電壓突變的大小和方向，來找到故障點(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(duì)測(cè)試人員的指導(dǎo)性較強(qiáng);但此方法只能查找直埋電纜外皮破損的開放性故障，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(duì)于直埋電纜的開放性故障，如果在非故障點(diǎn)的地方有金屬護(hù)層外的絕緣護(hù)層被破壞，使金屬護(hù)層對(duì)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(jí)的電纜中比較常見。

四、國內(nèi)外電力電纜故障測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)述

1.便攜式綜合測(cè)試儀

目前這種設(shè)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(cè)試故障距離，采用聲磁同步法探測(cè)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(shí)別的功能。這種設(shè)備測(cè)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(cè)試故障點(diǎn)的距離，采用聲測(cè)法探

測(cè)故障點(diǎn)位置的儀器。定點(diǎn)時(shí)主要是通過用耳機(jī)監(jiān)聽故障的放電聲音來判斷故障點(diǎn)的位置，測(cè)試精度相對(duì)要差一些。

便攜式綜合測(cè)試儀的優(yōu)點(diǎn)是:價(jià)格便宜，便于攜帶，同時(shí)測(cè)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(zhǎng)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(cè)試設(shè)備 

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

3.電纜測(cè)試車

這是一個(gè)綜合性比較強(qiáng)的組合設(shè)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(cè)試故障距離，采用聲磁同步法和跨步電壓法探測(cè)故障點(diǎn)的位置，并配以路徑儀和電纜識(shí)別儀，另加發(fā)電機(jī)，有的還帶有0.1Hz超低頻交流耐壓等設(shè)備。由于車上配備的高壓發(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(cè)試車易受到道路環(huán)境的限制，操作較為復(fù)雜。

光大百納電子，傾力與電纜故障檢測(cè)設(shè)備的生產(chǎn)研發(fā)