摘要:随着城市的发展，地下埋设了大量电力电缆，有效维护了城市景观，减少了土地利用。然而，电力电缆观察的检测和故障排除难度很大，因此加快电力电缆的故障查找、提高测距精度具有重要意义。根据电力电缆故障本质的分类，通过分析几种常用的电力电缆故障定位方法的适用条件，具体实验探讨了脉冲电流测距方法的应用，提出通过小波分析法切实提高测距的准确性，以进一步缩短故障处理的时间，提高供电可靠性。
关键词:电力电缆；故障查找；测距分析
1引言
随着我国经济建设的发展，对电力的需求越来越大，电网规模也随之扩大，对电缆的应用不可或缺，但电线电缆多为地下，如果发生相关事故，要想排除故障原因可能会花费大量资源，并且非常困难。本文主要讨论如何快速准确找出电力电缆故障点，分析电力电缆故障定位方法，以缩短维护时间，提高维修效率和质量。
2 电力电缆故障性质及其原因
根据电力电缆故障电阻和故障间隙，从形式上看，故障中的电线电缆包括串联和并联故障；从性质角度来看，可以分为开路、低路和高阻三种类型，如表1所示。
表1 电力电缆故障性质分类
注：Z0为电力电缆线路波阻抗，一般为10～40 Ω。
在现实生活中，通常是低阻故障或高阻故障，开路故障少，短路故障是低阻故障的典型例子。在现阶段以故障定位的相关方法为基础，在正常情况下，低压脉冲反射法可用于开路低阻故障检测，脉冲闪络主要用于高阻故障，直流闪络法主要用于闪络故障。据权威调查，如果电缆在运行过程中出现故障，其故障点的电阻很小，通常只有十几个左右。但是，当电缆经常测试时，会出现许多高阻故障和闪络故障。并且存在一种密封故障，即故障发生时，如果发生故障绝缘击穿，直到绝缘击穿现象不复存在，则会出现在电缆连接器或端头上，尤其是油电缆头内部。闭合故障的特殊性在于，在故障过程中，其故障不会再发生，因此，找到故障点非常困难。
电力电缆故障的原因主要包括以下几个方面：①电缆的质量。为了达到高效率，一些制造商忽略了电缆头的生产过程，这导致电缆质量问题，从而导致电缆故障的发生率大大增加。②施工质量问题。在电缆安装过程中，部分安装人员没有遵循要求，这也导致电缆在很大程度上发生故障。③电缆管理的问题。有些施工单位没有准确掌握电缆的使用寿命，许多电缆超过使用寿命，但仍在使用中，这也是电缆故障的主要原因。
3 电力电缆故障查找方法与测距分析
3.1 现场巡视与在线监测系统查询
如果电缆操作维护人员可以沿故障检查路线检查电缆走廊，确认是否有施工动图的状况，检查电缆终端是否有裂纹；对于已安装在线光纤测温系统的重要线路，可由温度分布曲线确定，且位置准确。
3.2 故障测试
故障测试，包括故障诊断、故障定位和故障测距。电力电缆故障定位方法众多，各有优缺点，早期以阻抗范围为主，但局限性较大，只能用于低电阻故障，现在使用较少，国内主要采用行波方法，如低压脉冲反射法、脉冲电流法、二次脉冲法和其他一些改进测距法等。根据表1中不同的故障特性，适用的行波法也不同，如表2所示。
表2 不同行波法的适用范围
4 主要电力电缆故障测距方法
4.1 电桥法
其工作原理是在电缆长度一致的条件下，用电缆根据电缆芯长度的关系为基础，使电阻故障位置两侧发生，引入电流桥，可以精确计算电缆的比例，结果是故障点与测量位置之间的距离。但采用桥接法根据不同的故障结果测量精度不同，20kΩ以下故障点测量结果的绝缘电阻比较准确，但对于高阻故障测试结果不准确。
4.2 低压脉冲反射法
也叫地面穿透雷达法，是将电缆测试成低压脉冲信号，利用电缆传输中的波浪反射现象，传输到阻抗不匹配点，主要包括中间接点、短路点等，对于来自故障点脉冲的反馈，以及基于发射开始时间的脉冲，完成距离的计算。该方法操作方便，技术要求低、效果明确、效率高等。它适用于测试交联电缆的低电阻、短路和断路故障。
4.3 脉冲电压法
这种方法在运行过程中，主要以电力为主，电缆首先采用高压或直流电压的冲击，从观测到的电压脉冲在故障点与出发点之间的距离，进行测试故障点范围，这种方式主要用于为闪络和高电阻两个故障。特别是脉冲电压法可以分为两种：①直闪法，主要测量闪络高电阻故障；②冲闪法，主要测量的是漏电故障和闪络高电阻故障。该方法的优点在于：只要放电现象处于高压状态，该方法就可用于检测故障点。不击穿故障；不依赖于电缆的原材料。使用这种方法的缺点是：安全性低，易于窜入高压信号检测；测试结果的准确性相对较低。两个脉冲电压方法的具体原理如图1-2所示。
图 2 冲闪法
4.4 二次脉冲法
目前，二次脉冲法是一种精度高，应用范围较广的方法。这种方法结
合了闪络法和低压脉冲法，一旦故障点发生电弧启动，系统可以首先启动，低压脉冲在产生短路故障定位时，也可以通过所形成的波形存储在预定义的存储器里。电弧熄灭后，系统也会向电缆发出低压脉冲，不会在故障点产生反射，可以直接到达电缆末端，形成开路反射，两个脉冲叠加后，对比这两个，会发现有一个相对明确的分歧点，那就是电缆故障点。通过应用二次脉冲电路连接方法的优点在于：比较简单，安全系数高，可以通过仪表，实现自动计算并达到故障点，具有高度的自动化程度。使用二次脉冲方法的缺点是：需要使用相对较多的仪器，这在击穿过程中需要很长时间，并且难以控制二次脉冲。
5 电缆故障查找举例分析
2014年12月上旬，220kV站发生开关掉闸事件，变电站呼叫线路没有电，并且站内的保护动作未启动。检查后，站内设备发生故障或异常，故判断为断电是电缆故障。
第二天，相关工作人员用缆车找到了故障。运用摇表摇缆的方式，检测到B相线线路里绝缘电阻值为0。采用低压脉冲反射法测量线路，故障点确定测量端间距为902m，位置为收缩3＃连接器。处理第一个故障点后，对两侧线缆再进行一次摇绝缘，发现A相电缆的绝缘电阻为0，因此线路中存在第二个故障点。在报告的谈判之后，仍然采用低压脉冲反射法确定，距离220kV站289m的第二个故障点，故障是由于联合故障造成的。到加工完成后的故障点，A相在耐压试验合格，B和C相被击穿，绝缘电阻大于150mΩ，在测试过程中采用脉冲电流直接法，波形无形式，因此，再次应用冲击闪光测试方法，分别为1623 m和1204 m距离的第一个故障点和第二个故障点，用于闪络故障。
通过分析，A相中间是第一个故障点，问题的原因是由于B相耦合在电缆一相故障保护动作过程中产生的放电动作，导致其他两相的电压迅速上升，第一个故障导致放电事故。在发生事故时，两相之间会短路，导致电缆中间连接处故障。B相线中段为第二个失效点，中点为生产线上的纵向刀痕，根据应力管中的爬升弧状况看，这是故障点失效的主要原因。另外，在缠绕消应力胶过程中不均匀缠绕，延伸更多，不得不保护管，这是造成失败的原因之一，上升弧距离不足也可能是造成事故的原因之一。由此可以看出，第一个故障点故障的主要原因是电缆的中间接头不符合系统过电压，两相的短路和短线可能导致故障。第二个故障点出现故障的主要原因是施工质量问题，次要原因是电缆冷却中间接头处理问题，这是由于二者结合造成的。
6 结束语
本文主要研究电力电缆的分类和事故的主要原因，分析了测距的主要方法，最后列举了实际情况。综上所述，近年来中国的电力电缆线路数量不断增加，许多问题也开始暴露出来，特别是故障测寻方面面临时间长、成本高的情况下。目前我国城市建设仍处于持续发展阶段，电线电缆的安全性对我国国家电网的正常运行有很大影响。因此，有必要认真研究和实施电力电缆的故障查找和测距方法，加强对电力电缆故障点的检查，以避免巨大的损失，保证生产的正常运行。
参考文献:
[1]艾飞。电力电缆故障查找方法与测距分析[J]。通讯世界,2015(24):138-139。
[2]岳晋。电力电缆故障查找方法与测距分析研究[D]。天津:天津大学,2013。
[3]王万纯。基于ATP-EMTP的电缆故障测距技术研究[D]。南京:南京理工大学,2012。
[4]陈方人。行波测距在电力线路故障查找中的应用[J]。电网技术,2011,3(4):110-111。
论文作者:温必文
论文发表刊物:《防护工程》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/6
标签：故障论文; 电缆论文; 脉冲论文; 电力电缆论文; 方法论文; 电阻论文; 低压论文; 《防护工程》2018年第3期论文;