高压电力电缆故障探测技术分析

2013-04-23保定供电公司

电子世界 2013年3期

保定供电公司王倩

电力电缆在城市电网中的应用越来越广泛，对城市的电力发展具有重要的作用。但是由于制造缺陷、机械损伤、安装质量、雷击现象、绝缘老化等原因，电缆故障时有发生，给社会的经济和生活造成了重要的影响。当电力电缆发生故障后，如何有效的分析电缆故障，根据电缆敷设的参数和环境，通过有效的探测方法，准确的判定故障的位置与原因，并进行快速的处理，提高电能恢复的速度。

一、电力电缆常见的故障

高压电缆或低压电缆在运行的过程中，由于施工安装、过负荷运行、外力作用、绝缘老化、环境变化等原因造成电力故障，影响电力的正常供应，主要的故障如下：

1.机械损伤：在施工安装的过程中，没有按照操作规程进行施工，造成电力电缆的机械损伤。

表1 高压电缆的故障测距方法

图1 电桥法的等效原理图

2.绝缘故障：由于环境的变化引起电缆的绝缘受潮、绝缘老化变质。

3.过电压：电路长期处于过电压的影响，容易造成电缆的老化。

4.质量不合格：电缆出厂时不能够满足要求，存在工艺、材料的缺陷。

5.运行维护不当：电缆护层的腐蚀、电缆的绝缘物流失，引起电缆故障。

二、高压电缆故障的探测的步骤

对于高压电缆常见的故障，一般的方法很难进行诊断，需要采用专门的仪器和方法进行测试和判定。

1.高压电缆故障性质诊断与测试

高压电缆故障性质的判断，首先根据故障的性质进行分析：故障电阻是高阻还是低阻、是闪络还是封闭性故障、是接地、短路、断线或者它们的混合、是单相、两相或者三相故障，通过分析之后，确定故障的性质，能够方便检修人员在较短的时间内确定电缆故障测距与定点方法。

2.高压电缆故障测距

高压电缆故障测距首先要进行简单的估计，便于进行下一步测试，在电缆的一端使用对应的测试仪器对故障进行分析，初步确定故障距离，有利于缩短故障点的范围，节省检修的时间。

3.故障点精确定位测定

按照故障测距所估算的结果，初步估算出故障点的位置和故障的类型，就可以对故障进行精确的测试，可以采用对应的故障测试方法确定故障点的准确位置。

三、高压电缆故障的定位测试

电缆故障的测试在经过估算之后，需要对关键点进行测试，故障测距是否精确直接影响故障点距离的判断。

1.高压电缆故障测距的方法

故障测距常用的测试方法是电桥法（有电阻电桥法，电容电桥法）。它的优点是简单，方便，精度高，能够快速的定位，缺点是不适于高阻或闪络性故障。但是在实际的电缆故障一般是高阻与闪络性故障，采用电桥法比较困难。近年来，在现代电力电子技术快速发展的情况下，电缆故障测试技术有了新的发展，如脉冲电流法、路径探测法、路径探测的脉冲磁场法，以及利用计算机技术对磁场与声音信号时间差寻找故障位置的方法等，将故障测试方法引入智能化阶段。对于故障检测的方法很多，但是在实际的测试过程中，要考虑故障的类型选择合适的测试方法进行测试，常见的电力电缆具体故障类型及对应采用的检测方法详见表1所示。

2.电桥法

电桥法就是用双臂电桥的方法，测出电缆芯线的直流电阻值，根据电缆长度与电阻自己的正比例关系，计算出电缆的故障点，这种方法简便，容易操作，这种测距方法的原理是将被测电缆故障相与非故障相短接，电桥两臂分别接故障相与非故障相，调节电桥两臂上的一个可调电阻器，使电桥平衡，通过测量实际的电阻值，计算故障点。电桥法工作原理如图1所示，即被测电缆末端无故障相与故障相短接，电桥两输出臂接无故障相与故障相，形成一个完整的桥接回路。

表2 测量计算分析的结果

在图1中：R1为已知测量电阻；R2为精密电阻箱；R3为故障点通过跨接线到另一端的电阻；通过测量电阻，就可以计算L为电缆长度；Lx为电缆一端至故障点的距离。

3.高压电缆故障测距的试验分析

在某段电缆型号为ZQ20-3×240+1×120的输电段线路，长度约为200m。在运行过程中中控室收到电缆故障信号，产生故障，自动装置自动跳闸。运用上面讲述的方法和电缆探测步骤的方法，经初步判断为断线故障，可以采用电桥法进行粗测，最后通过准确的计算机，可以求出故障的关键点。利用电缆故障测试仪可以测出相应的策略数据：

首端测量：

Lx(顺)=2RL/(R+M)

Lx(逆)=2ML/(R+M)

尾端测量：

Lx(顺)=(M-R)/(R+M×L)

Lx(逆)=(R-M)/(R+M×L)

按照电桥平衡原理，对线路进行测试，通过计算分析可以得数据结果如表2所示。

对表2的数据进行分析，采取平均值的计算方法，可以测距结果为故障点距配电屏172米左右，这样就可以确定线路的故障点。