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摘要：由于电力电缆多敷设在地下电缆管或沟里，有效避免了自然侵蚀和人为破坏，其防腐蚀和防损伤的优点尤为突出。然而对比架空线路，电力电缆的故障性质和位置判断比较困难，如何迅速、准确地判断故障性质，查找故障点，显得特别重要。文章对电力电缆故障类型进行了分类，对故障检测方法进行了分析，并阐述了电力电缆故障点定位新技术。
关键词：电力电缆；故障检测；故障点定位
电缆线路运行的可靠性，关系到整个供电系统的可靠性。随着电缆线路的增加及运行时间的不断增长，电缆故障成为困扰运行维护人员的一大难题。一旦发生故障，需要用最短的时间定位出故障点，尽快处理并恢复供电。而电力电缆的缺点是发生故障后较架空线路更难以确定故障点位置，因此本文针对电力电缆故障检测及故障点定位方法进行分析。
1.电力电缆故障分类及故障检测方法
1.1故障分类
电力电缆故障复杂多样，按故障表面现象分为开放性故障、封闭性故障；按接地现象分为接地故障、相间故障、混合故障；按故障位置分为接头故障、电缆本体故障；按电阻性质分为断线故障、混线故障、混合故障，其中，混线故障又分为低阻故障、高阻故障、闪络性故障。
1.2故障检测方法
针对不同的电缆故障，通常的检测方法有低压脉冲法、脉冲电流法、二次脉冲法、电桥法、脉冲电压法等，本文仅介绍常用的3种检测方法。
1.2.1低压脉冲法
低压脉冲法适用于检测低阻故障（故障电阻小于200Ω的短路故障）、断路故障，还可用于测量电缆的长度、电磁波在电缆中的传播速度，区分电缆的中间头、T型接头与终端头等。
1.2.2脉冲电流法
脉冲电流法一般包括冲闪法、直闪法，采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号，生成故障测试波形图，实现通过波形判断故障情况和测量故障点距离的目的。直闪法用于检测闪络击穿性故障，即故障点电阻极高，在用高压试验设备把电压升到一定值时会产生闪络击穿的故障。冲闪法也适用于测试大部分闪络性故障，由于直闪法波形相对简单，容易获得较准确的结果，应尽量使用直闪法测试。
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1.2.3二次脉冲法
在高压信号发生器和二次脉冲信号耦合器的配合下，可采用二次脉冲法来测量高阻及闪络性故障的故障距离，该方法测出的波形更简单，容易识别。
2.电力电缆故障的检测步骤
当电力电缆发生故障后，有一套完整、适用的步骤能使检测人员在比较短的时间里找到故障点。电缆故障点测寻步骤大致可以分为：（l）确定电缆的故障性质，即使用绝缘电阻表分别测量线芯对地绝缘电阻和相间绝缘电阻或在电缆远端将三相短路，在近端用万用表测量相间导体电阻判断故障的性质是确定是接地、短路、断线，还是它们的混合；是单相、两相，还是三相故障；是高阻、低阻，还是闪络性故障；（2）对故障电缆进行粗略的检测定位，方法是在电缆的一端使用仪器确定电缆故障点距离。常用方法有电桥法、波反射法；（3）找寻故障电缆的敷设路径，粗略检测到故障点后，我们就要探测电力电缆的路径，找出故障电缆的敷设路径和埋设深度，其常用的仪器是管线路径仪；（4）对故障电缆进行精确的定位，检测技术人员根据电缆故障预定位的结果，在电缆故障点附近，通过仪器和设备对电缆故障点的位置进行精确定位。基本方法是跨步电压法和声测定点法。
3.电缆故障的预定位方法
3.1电桥法
这种方法适用于短路故障、低阻故障、外护套故障。电桥检测法是采用双臂电桥检测出电力电缆芯线的电阻值，准确测量电力电缆的长度，根据电力电缆长度和电阻值之间的正比例关系，计算出电力电缆的故障点位置。计算公式为：
Lx=a/1000×2L
公式中：a为电桥设备读取的数值；L为电缆的长度。
该公式是电桥法故障距离计算公式。值得注意的是，采用电桥检测法应确保检测的精确度，电桥的连接线应尽量短，接线直径应尽量大，与电力电缆的芯线连接采用压接方式或焊接方式，整个计算过程的小数点需全部保留，不许进位。惠斯通电桥的基本原理是利用故障点两侧的电缆线芯电阻与比例电阻构成Whitestone/Murray电阻，是传统、经典的定位方法。另外，电桥检测法检测电力电缆故障除了双臂电桥外还应与兆欧表或万用表配合使用，从而为快速检测电力电缆故障点提供保障。
3.2低压脉冲反射法
低压脉冲法（TDR）也叫做时域反射法，指脉冲反射仪可以不借助高压冲击器，而独立测量电缆的短路、开路和低阻故障。TDR的用途很多，可以测量电缆长度，测量线路中电缆接头和其它附件的位置及数量、检查各种断路点以及短路现象。
在TDR法中，短时间低电压脉冲沿着电缆传送，当脉冲遇到间断点时，特定的间断就会产生反射。如果是低阻抗，就会产生波形轨迹。它指示电缆接地短路。通过把标记移动到示踪线开始向下处，就能够得到电缆短路处的距离。TDR只是可以完成电缆短路和短路两类低阻抗故障定位。
3.3二次脉冲法
高压弧反射法也称作二次脉冲法，这种方法可以对故障进行预定位，这种预定位通过电容放电模式下高压冲击器和脉冲反射仪的相互配合。
此种方法在使用开始时，会显示一个波形轨迹，经过高阻抗故障，波形轨迹在电缆末端显示向上的箭头。将右侧标记移动到这里，通过TDR可以知道电缆长度。
然后一个高电压脉冲加到电缆上面，TDR必须有一个特殊的模式来感知此脉冲波，获得第二个波形轨迹。这个轨迹在故障点从出现电弧，DTR在该点向下偏转。通过比较这两条波浪线，很容易找到故障位置。轨道必须由TDR定时，在故障从会发生的点弧。因为低电阻路径，返回在该点向下偏转弧，TDR显示。
4.电缆故障的精定位
4.1声磁法
电力电缆故障点击穿放电是采用脉冲高压，对发生闪络故障、高阻故障的电力电缆定点是根据利用电缆故障间隙放电产生机械的声音。声磁法依据的原理是磁场信号和声音信号传播速度不一样，故障点的准确确定是依据仪器探头检出的磁场和声音信号的时间差。
4.2音频感应法
音频感应法的检测不需要声音，由于电力电缆的短路故障采用此种方法。音频感应法的使用的先决条件是必须有音频电流，音频信号发生器产生音频电流，然后电力电缆会发出电磁波。在故障点附近用探头感知电磁场信号的强弱，用指示仪表或者耳机，监测信号的变化，音频信号最强的地方是电力电缆故障点。简单地讲就是，如果在对电缆冲击放电时，在故障点就会出现声音，采用声磁同步法，否则采用音频法。
5.结束语
电缆故障点的测试和定位需要技术和经验的结合。由于电缆的隐蔽性和故障原因的多样性，在电缆故障点检测时，首先应测量电缆绝缘，判断故障类型；然后根据故障类型选择合适的预定位和精确定位方法，要保证故障点定位的迅速准确性。
参考文献
[1]刘义平，曹婷，魏文伟.10KV电力电缆故障检测[J].电气技术,2012(09)：85-88.
[2]李俊秀.电缆故障的检测及预防措施[J].自动化与仪器仪表,2014(2)157-161.
论文作者:刘克彪,朱文生
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/28
标签：故障论文; 电缆论文; 脉冲论文; 电力电缆论文; 电桥论文; 电阻论文; 波形论文; 《电力设备》2017年第35期论文;