宋雪涛 金硏洙
（国网天津城东供电分公司 天津市 300000）
摘要：本文简要介绍了电力电缆故障类型、测试步骤和定位方法，特别是目前最有效的高压电弧反射法及通过电缆路径仪测量路径和深度的发放。
关键词：电缆故障；脉冲反射；电弧反射精定点；电缆路径定位测深
一、前言
随着城市规划的要求，各种架空线路转换到地下，特别是电力电缆在供电系统得到广泛应用。虽然电缆供电的优点显而易见，但是电力电缆在使用过程中一旦发生故障，很难快速找出故障的确切位置。不能及时排除故障，恢复送电，往往造成停电停产的重大经济损失和重大的社会影响。随着城市电网改造、电缆迁移和故障电缆的修复等原因，原有的电缆图纸已不能正确反映电缆的敷设路径和埋深，尤其是基础建设的加快，外力破坏显得日益突出，成为影响电缆安全运行的主要因素，给电网安全带来了极大的威肋。为保证电缆的安全运行，需要对电缆进行快速探测。所以如何快速准确测出电缆故障是电缆运行部门的首要任务。
二、电力电缆故障类型分析
由于电力电缆的绝缘材料、运行方式、工作电压等不同，导致了大量的各种各样电缆故障，按故障性质分主要有：接地故障、短路故障、断线故障、闪络故障和综合故障；按故障电阻值分为：低阻故障和高阻故障。传统上把电缆故障点的直流电阻小于电缆特性阻抗称为低阻故障，反之则称为高阻故障。
三、电力电缆故障测试步骤
当电缆发生故障后，为确定电缆故障位置，主要可分为三步：
1、识别故障并确定故障性质：将电缆脱离供电系统，首先用兆欧表测量每相对地绝缘电阻，如果绝缘电阻为零，再用万用表测量故障电阻，以判断是高阻故障还是低阻故障，然后测量相间绝缘电阻，判断是否存在相间短路，有准确的电缆故障性质判定结论后，便可选择合适的测试方法和仪器；2、电缆故障预定位：从电缆一端测试，给出测试端到故障点的距离，也就是地埋电缆从测试端到故障点的长度；3、电缆故障精定位：由于地埋电缆的长度在地面丈量会存在误差，再加上脉冲反射仪（TDR或雷达）的测距误差，所以需要对故障点进行精确定点。
从电缆故障类型可分为断线故障、低阻绝缘故障、高阻绝缘故障和闪络故障，不同故障所采用的测试方法和测试仪器也不同，必须分别对待。
四、电力电缆故障精定点方法
当给故障电缆线芯加上一个足够高的冲击电压和冲击能量时，故障点会击穿并发生闪络放电，在故障点就会产生相当大的“啪、啪”放电声，这种声音可传到地面，一般闪络放电间隔为6-15秒。
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1、声测定点法
当电缆故障预定位给出故障距离后，在故障电缆测试端给故障线芯加上冲击高压，使故障点闪络放电，同时用定点仪（含探头、接收机、耳机）在预定故障点附近的地面来听测故障点的放电声，听测出最响点，即为故障点的准确位置。
2、声磁同步定点法
当采用冲击放电时，在故障点除产生放电声外，还会产生高频电磁波向地面传播。在地面用声磁探头可同时接收声信号和磁信号，电磁波起辅助作用，用来确定所听到的声音是否是故障点的放电声，由于声波与电磁波的传播速度不同，在地面每一点可用声磁同步定点仪测出声信号和磁信号的时间差，时间差最小点即为故障点的准确位置。
3、音频感应法
当电缆故障点处于相间短路或相地短路时（RF< 10（Ω），用冲击放电器冲击，故障点不放电，也就是说故障点不产生放电声，所以不能用声测法精定故障点。此时应采用音频感应法来探测定位故障点。该方法需要相当的故障测试经验和对电缆各方面的情况（如接头位置、埋设深度等）有详细的了解，才能取得较好的效果。其测试原理是多芯电缆纽绞结构，当音频信号传输到电缆故障线芯时，在故障点前会产生有规则升降的电磁信号，到故障点电磁信号突然增大，过故障点电磁信号下降并保持均匀。
五、电缆路径仪的探测技术和性能分析
电磁法是电缆路径探测和深度测量常用而又有效的方法，所用探测设备就是电缆路径仪，随着技术的进步，各种仪器的性能及适用范围也各不相同。以下将重点介绍该类仪器的技术特点及适用范围，以便供使用单位选择合适的仪器。
1、信号连接方式
电缆路径仪从发射机的连接方式来讲可分为直连法、夹钳藕合法、磁感应法。下面分别叙述：直连法是将发射机一端接地，另一端接到被测电缆上（此时要确保电缆不带电），这样由发射机发出的信号直接加到被查电缆上；夹钳藕合法利用电缆路径仪配备的夹钳，夹套在电缆上，通过夹钳的感应线圈把信号直接加到电缆上；磁感应法是将发射机放置在电缆上方，利用发射机的发射线圈产生电磁场，从而在电缆中产生感应电流，该电流在电缆周围产生二次电磁场，接收L接收电缆周围产生的二次电磁场信号，从而可定位电缆。
2、电缆定位、定深的方法
从接收机定位方法来讲分为两大类：极大值法、极小值法。
极大值法是用水平线圈测量电磁场的水平分量，由于电缆形成二次电磁场的水平分量在电缆正上方时为最大，所以在电缆正上方投影位置上出现最大值。
极小值法是用竖直线圈测量电磁场的垂直分量，由于电缆正上方垂直分量为零，故在电缆正上方为极小值。
3、电缆路径仪选型
（1）平面定位方式：定位电缆平面位置是电缆探测中最重要的一步，电缆定位精度取决于仪器所具备的定位方法，目前定位方法有极大值法（用水平线圈探测）、极小值法（用垂直线圈探测）及最佳极大值洲水平线圈与垂直线圈同时探测）。换句话说，电缆定位仪的定位方法越多，定位精度越高，抗干扰越强。
（2）工作频率：工作频率选择的合适与否直接影响着探测效果的好坏。比如：选择了较高的工作频率，对有接头的电缆有较好的挥侧农果，但是信号衰减快，抗干扰性差．篇感应到相邻电缆上，难以区分相邻电缆二相反，较低的频率信号衰减慢，探测距离大，抗干扰性强，易区分相邻电缆，但对有接头的电缆探测效果较差。因此，要求电缆路径仪应具有2一3档频率，这样就克服了以往仪器灵敏度差、抗干扰性差等弱点，提高了分辨能力。
（3）探测深度和距离：探测深度主要取决于发射机的输出功率，就磁感应法而言，发射机放置于地面给电缆施加电磁场，如果发射机输出功率小就很难给电缆祸合信号，以至在地面无法探测到电缆周围的电磁场信号。目前电缆路径仪的输出功率为：<1W-2W-3W-5W-l0W->l0W等。电缆的探测距离与发射机的输出功率成正比。
（4）测深精度：目前，许多电缆路径仪采用直读法、45o法探测电缆埋深，直读法操作简单，显示直观，只有在电磁场信号较或时，才具有较高的测深精度。45o法测深较稳定，且能避免磁场变形引起的干扰
（5）区分平行电缆：当探测单一电缆时，一般电缆路径仪均具有较好的探测精度。但当平行电缆同时存在时，就很难区分哪一条是要找的电缆，解决这一问题的方法就是探测电缆的电流信号大小。目标电缆中电流值大，而相邻电缆电流值小；这样就解决了平行电缆的区分问题。
参考文献：
[1]XLPE电力电缆局部放电的在线检测.罗俊华 马翠姣《高电压技术》 1999年 第4期.
[2]分布式光纤温度传感器在交联聚乙烯绝缘地下电缆故障检测中的应用.张晓虹 雷清泉《电网技术》 1999年 第12期.
作者简介：
宋雪涛（1987.3-），男，单位：国网天津电力城东供电分公司，研究方向：电缆绝缘及屏蔽材料
金硏洙（1986.3-），男，单位：国网天津电力城东供电分公司，研究方向：电力电缆电磁兼容性
论文作者:宋雪涛,金硏洙
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/21
标签：电缆论文; 故障论文; 信号论文; 发射机论文; 路径论文; 电磁场论文; 线圈论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;