摘要：电力电缆是中低压电网中最主要的供电方式，电力电缆深埋于地下，不仅安全可靠，而且节约空间，因此在城市发展中被广泛采用。但当电力电缆发生故障时，由于无法同架空线路一样直接观测，给电力电缆故障的查找增加了麻烦，本文根据目前已有的几种电缆故障探伤方法，结合工作中遇到的实际案例，进行简要分析。
关键词：电缆故障；探伤方法
电力电缆在运行过程中发生故障会严重影响人们用电的体验，如何快速找出故障并进行处理是保证供电正常运行的关键，因此掌握电缆探伤技术方法，准确的查找故障点位置，缩短电缆故障的修复时间是作为供电抢修人员必须具备的技能。科技的发展让电缆故障探伤的仪器得到升级，根据故障探伤的原理、性质、方法等，配合仪器可以大大提高故障探伤的效率。
一、产生电缆故障的原因
机械损伤、绝缘老化受潮、过电压、中间头和终端头制作工艺缺陷等是电缆故障的主要因素。在我们港口供电运行中，最常见的故障因素为机械损伤，港区电力电缆多为直埋和穿管埋设的方式，有时在施工过程中机械稍有不慎，就会对电缆造成损坏，即便是轻微的损伤，在经过一段时间的使用后，损伤部分的绝缘会逐渐降低，从而导致击穿，形成电缆故障。由于沿海空气的潮湿，特别是在夏季，用电量增加，电缆温度升高，中间头和终端头等薄弱部分会被击穿造成故障的出现。
二、故障的种类和探伤的方法
电力电缆的故障种类按照电阻性质基本分为断线故障、混线故障、混合故障三类，其中混线故障包括低阻故障、高阻故障和闪络性故障。断线故障即为开路故障，低阻故障和高阻故障中所谓的阻值定义没有明确固定的数值，要根据电缆特性阻抗来确定。闪络性故障只有在耐压试验的时候才可能出现，即加压到达某一数值时出现击穿现象。在现实故障中，高阻故障越占故障的80%，常见的故障有单相接地和相间短路等。
电力电缆故障的探伤目前最常用的测距方法有低压脉冲法、脉冲电流法和二次脉冲法三种，定点的方法的有音频法、声磁同步法和跨步电压法，用的仪器有电缆故障测距仪、电缆测试高压发生器和电缆故障定点仪。根据不同的故障类型采用不同的探伤方法以达到故障的快速查找。
三、故障探伤方法的介绍
1.测距方法介绍
1.1低压脉冲法
低压脉冲法探伤原理是由仪器发射脉冲波在电缆故障相，脉冲沿着线芯传播，当传播到故障点时，由于故障点电缆的波阻发生变化，因而有一脉冲信号被发射回来，用示波器在测试端记录下发射脉冲和反射脉冲之间的时间间隔即可算出测试点到故障点的距离，如果发射脉冲为正极性，则为开路故障，如果为负极性则为低阻（或短路）故障，此种方法试用于电缆低阻故障和断线故障，对于波速度的准确设定，可以缩小故障测试的误差率。
低压脉冲法简单、直观、测量的精度高，可以根据反射脉冲识别出电缆中间头和分支点的位置。
1.2脉冲电流法
高压脉冲电流法是采用电流耦合器采集电缆中的电流行波信号，将电缆故障点用高电压击穿，使用仪器采集并记录击穿故障点所产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一次所需要的时间来计算故障距离，此种方法适用于高阻故障，由于电缆故障多为高阻故障，所以是目前使用最多的电缆故障测距方法。
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1.3二次脉冲法
二次脉冲法是最新发展的电缆探伤方法，原理是通过高压发生器给存在高阻或闪络故障的电缆施加高压脉冲使故障点进行弧光放电，燃弧的期间高阻故障就变成电阻故障，此时装置向故障电缆注入一个低压脉冲信号，并记录此时低压脉冲信号的反射波形，等电弧熄灭后故障点又变成高阻故障，再注入一个低压脉冲信号，记录脉冲信号的反射波形，将两个波形比较，波形明显不同的地方就是故障点反射的波形。
在实际操作过程中，要根据电缆故障的特性和阻值，采用适合的方法，可能同样的方法在不同的的时间测试会得到不同的数据，因为故障点的性质根据环境等外在因素是不断变化的，所以要对不同探伤方法的波形进行详细比对和分析才能确定故障点的位置。
2.故障定点方式
2.1声磁同步法
声磁同步接收法通过接受放电时产生的声音信号和磁场信号来确定故障点。在对故障电缆施加高压脉冲后，故障点会产生放电，在地面上沿着电缆走向用振动传感器拾取放电时产生的信号并放大显示，同时检测放电时产生的电磁信号，由于磁场信号的传播速度远大于声音，所以接收放电脉冲的同时会有磁场和声音的信号的时间差Δ，Δ最小的点就是故障点的准确位置。声磁同步法在电缆故障探伤的实际操作中，配合脉冲电流法使用是最精确的探伤方式。但这种探伤方法不适用于阻值较低的低阻故障。
2.2音频法
音频法定点的原理是在被测电缆处使用音频发生器给故障相通音频电流，发出电磁波，然后用探头沿被测电缆路径接收电磁信号，并将电磁信号放大送入仪表和耳机中，根据声音的强弱和信号的变化确定故障点位置。音频法适用于低阻故障，特别放电声不明显的低阻故障，弥补了声磁同步法的缺点。
四、案例分析
2019年，我们查找10KV高压电缆接地故障，使用兆欧表测得C相对地绝缘电阻为0，AB相正常，使用万用表测得C相对地电阻为1k欧姆，判断为高阻故障，我们先使用低压脉冲法进行故障的测距，测得电缆全长为1.3KM，电缆长度与实际电缆资料显示数据基本一致，之后改用脉冲电流法进行冲闪测距，波形显示故障点在563m处，故障点波形明显，按照12kv的电压冲击，8s的频率，我们利用声磁同步法找到距离故障点500m至600m范围内的距离进行定点，在542m处听到了放电声，并确定时间差Δ最小，找出故障点为C相绝缘损坏接地。
在实际电缆探伤过程中，会碰到很多不确定因素，对于部分低阻故障使用脉冲电流法配合声磁同步法也有可能找出故障点，而音频法对于金属性故障也不是完全准确的定点方式。对于故障的测试，首先要考虑到所有的干扰因素，比如过长的电缆在敷设时造成的外护套破损，在故障探伤的过程中，钢铠对地放电，利用声磁同步法就会听到很多放电地点，造成故障点的误判断，还有就是电缆中间头的制作时钢铠连接不充分，电流行波返回时在此处放电，也会对定点造成干扰。所以要多种测距方式和定点方法配合使用，搞懂设备的原理，理解波速度、波阻抗、电流行波等参数，配合实际工作经验充分考虑，达到故障查找的目的。
五、总结。
电力电缆故障探伤是技术水平较强的工作，我们要从根本原理上搞懂它，合理运用各种探伤方式，缩短故障修复的时间，保证用户的正常供电。更要具备丰富的工作经验和工作耐心，并根据所学总结出适合自己的工作方法，未来可能会出现更加准确优质的探伤方式，等待我们去发现和研究。
参考文献
[1]赵荣昌.查找电力电缆故障的方法和体会[J].广东输电与变电技术
[2]朱启林.电力电缆故测试方法与障案例分析[J].机械工业出版社
[3]谢成明.电力电缆常见故障及其检测技术[J].中国科技信息
作者简介
李令琦，1992年，男，山东日照，日照港股份动力公司电气维修工，主要从事变电运行，高低压检修工作。
论文作者:李令琦1,吕华1,陈志祥1,丁月明2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：故障论文; 电缆论文; 脉冲论文; 方法论文; 信号论文; 电流论文; 波形论文; 《电力设备》2019年第13期论文;