摘要：我国电力电缆故障测试技术水平在近些年中得到了很大的提高，对于不同特点的故障应采用相应有效的检测方法。电力电缆故障点定位应借助先进的测量仪器和检测设备，准确、快速地确定电力电缆故障点的位置，为及时处理故障赢得宝贵时间。
关键词：配网电力电缆；故障检测；定点技术
引言
电力电缆是确保电能安全运输的核心环节，准确、快捷的电力电缆故障检测与定位技术，已成为国内外科研技术人员的共同目标。本文则主要介绍了低压脉冲反射法、直流高压闪络法以及冲击高压闪络法，对配网电力电缆故障能够进行有效的检测与定位，为故障处理和维护工作起到了很好的支持作用。
1电力电缆的结构
电力电缆按其内芯的数量划分，可分为单芯电缆和三芯电缆两种。不论是单芯电缆还是三芯电缆，电力电缆按其导线截面划分，又可分为各种截面的型号规格。但是，不论是单芯还是三芯电缆，也不论是哪种截面型号规格的电缆，其基本结构都是一样的，即都是由导体、绝缘层和保护层组成。其中：导体在电缆最中央，起电流电能传导的作用；绝缘层在导体和外保护层之间，起绝缘作用；保护层在最外层，起保护电缆承受一定的拉力的作用。目前应用最广泛的是由铜导体、交联聚乙烯绝缘和高密度聚乙烯材料构成的电缆。在电力系统中，高压部分，如110kV、220kV、500kV电缆常采用单芯电缆；中低压部分，如10kV和低压电缆线路采用三芯电缆。
2电力电缆的故障类型及诊断
电缆在运行或预试过程中，常常会出现电缆的绝缘层或保护套出现损坏或故障的情况，从而会导致线路停电，甚至危害到整个电网的安全运行，那么造成电缆故障的原因有哪些呢？通常，导致电力电缆发生故障的原因较多，有机械损伤、绝缘受潮、绝缘老化严重、原材料缺陷和制作工艺缺陷、雷击或其他冲击过电压而损坏等。其中，机械损伤占到电缆故障的八成以上。根据电缆故障发生部位的不同，电力电缆故障主要发生在电缆本体、电缆中间接头故障和电缆终端头故障。实际运行经验中大部分电缆故障发生在中间接头或终端头上。根据故障发生时间不同，分为运行故障、试验故障两种，从电缆故障的性质来看，电力电缆故障分为低阻故障、断路故障、高阻泄露和闪络故障。其中断线故障是由于电流过大所致，主绝缘故障则由故障电阻和击穿间隙所引发，一般情况下主绝缘故障又可分为低阻、高阻及闪络故障。低阻故障和高阻故障的区分界线是取电缆自身阻抗的10倍，但是在实际的检测中往往不会要求特别严格。闪络故障最为重要的特点是电缆故障点的电阻值非常大，可以给故障电缆施加极大电压，故障部位才会出现闪络击穿问题，以预防性试验出现此种故障居多。
2电力电缆故障检测与定位技术方法
2.1低压脉冲反射法
低压脉冲反射法，可以对低阻接地和开路故障进行精准快速地识别和定位，并且能够有效地测试电缆全长和电波在电缆中的传播速度。当电缆出现开路故障时，故障等效阻抗为故障电阻和电缆特性阻抗串联，此时开路中的故障电阻表现为无穷大，通过接入低压脉冲测试仪器脉冲信号形成全反射，测试端会收到同极性的脉冲反射信号，接收到同极性的脉冲上升沿与故障点的发射波形恰好相对应。
2.2冲击高压闪络测试法
冲击高压闪络测试法也是我们常说的“冲闪法”。用于大部分闪络故障，断路和低阻、短路性故障。电力电缆发生故障七成以上为高阻故障，尤其是预防性试验中出现击穿故障有九成为高阻故障。冲击高压闪络检测法适用于各种类型的高阻故障检测，它具有试验过程简便、准确和快捷等特点。采用冲击高压闪络检测法进行故障检测分为两类，包括电感冲闪法和电阻冲闪法。二者最大的不同在于球形间隙相互串联的电感线圈L可换为电阻。两种方法的工作原理相近，但前者应用更为宽泛，高阻电力电缆故障查测多使用本方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆下面介绍电感冲闪法的工作原理：系统接通电源，电流经过调压器、变压器整流器对电容器充电，如充电电压升至一定值后，球间隙波击穿，电容器的电压通过球间隙短路电弧和小电感直接加设到电力电缆测量端。此冲击电压波沿着电力电缆方向朝故障点进行传播，电压峰值足够大，故障点因电离放电，故障点放电产生短路电弧同时沿着电力电缆发送电压波并反射。判断冲击高压闪络测试法的关键是判断故障点是否击穿放电方法如下：（1）故障点击穿时，球形间隙放电声清脆响亮，火花较大；（2）故障点击穿时，电流表指针摆动范围大。可以检测波形第一个上突跳拐点与下一个下突跳点的时间间距，可利用计算故障点距离测试端的距离。
2.3高压闪络法
高压闪络测试法适用于测试电缆的高阻故障，例如：高阻泄漏故障和高阻闪络性故障。电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障，均称为高阻故障，电力电缆的绝大部分故障都属于高阻故障，高阻故障又分为高阻泄漏性故障和高阻闪络性故障。直流高压闪络法适用于测试高阻闪络故障，检测波形简单，容易理解。用低脉冲法是无法对高阻故障进行测试的，因为，故障点等效阻抗几乎等于电缆特性阻抗，所以其反射系数几乎为零，无法进行正常测试。
3电缆故障测试方法的选择
3.1开路故障测试
指电缆芯线导体开路、或者金属护套受损的情形。这种故障一般与接地电阻有关，简单的电路故障不常见，故障通常采用低压脉冲法；脉冲电压法或测试脉冲电流法，当接地电阻高时，用双脉冲试验。
3.2低电阻（短路）故障测试
低压脉冲测试方法，如果能够清楚地识别小阻抗故障点波形，属于小阻抗故障，另一方面，超过近千欧姆的电阻值的临界点时，则属于大阻抗故障。该类故障不论单相或多相短路并接地，都可选用低压脉冲法、脉冲电压法或脉冲电流法测试。
3.3高阻故障测试
指电缆单相线或多相线对地绝缘阻抗近千欧姆，低于正常值；相线之间阻抗近千欧姆，低于正常值。该类故障发生几率较高，据统计约占电缆故障的80%左右。通常采用脉冲形式电流及电压法（冲击闪络方式二次脉冲法）进行测量，若故障点受潮或进水，用低压脉冲方式的比较法也能测量出故障距离，此类故障使用直流电压法无法查找故障点。向该类故障电缆中施加合适的高压脉冲时，人员在数十米之外，可听到故障点伴随火光放电噪声，采用声磁同步法对高阻故障判定较为有效。
3.4闪络性故障测试
就是电缆的单相线或多相线对地绝缘电阻或相线与相线之间的绝缘电阻值特别高，当网络出现过压达到一定值时，或在直流预防性试验电压达到一定值时，出现绝缘击穿突然放电的现象的故障。故障点多次施压直流电压后，可能转化为高阻故障，所以在实际测量中还是采用二次脉冲法或脉冲电压法和脉冲电流法中的冲击方式测试故障点为好。这类故障用脉冲电流或电压法（直闪方式）测量较好，类似故障情形很少发生。
结束语
电缆是电力系统的重要组成部分，随着电网的长时间运行，电缆受绝缘老化、损伤等因素的影响，出现故障的概率不断上升，因此，对电力电缆故障点的检测就有着非常重要的现实意义。
参考文献
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[4]李正轩.电力电缆故障检测与定位系统设计[D].东南大学,2016.
论文作者:刘永杰,李凯霖,杜小光,武强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：故障论文; 电缆论文; 脉冲论文; 电力电缆论文; 测试论文; 阻抗论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第14期论文;