SF6开关终端电缆线路故障电桥测试法的运用

沈寅喆 虞晓巍

（1.国网上海市电力公司检修公司，上海 200072；2.上海久隆电力（集团）有限公司变压器修试分公司，上海 200436）

SF6开关终端电缆线路故障电桥测试法的运用

沈寅喆1虞晓巍2

（1.国网上海市电力公司检修公司，上海 200072；2.上海久隆电力（集团）有限公司变压器修试分公司，上海 200436）

利用SF6开关桶体外的接地闸刀的引出接地排作为电缆两相间的跨接线进行电桥法测试故障点，可以精确电缆故障点的范围，减少直流声测定点的时间，减少直流声测对绝缘层的损伤。通过电桥法的正接法和反接法对两端分别测试然后对数值进行平均的方法减少误差，发生周围杂散电流影响计流器造成指针晃动，可在计流器中串接线圈过滤杂散电流减少指针晃动，测试中要把电桥调平衡读数要准确，以减少人为误差。

交联电缆线路故障 SF6开关端 电桥测试法

随着电力科技的讯速发展，电网输、变、配设备越来越小型化，SF6开关设备越来越广泛运用，110KV电缆也逐步替代35KV电缆成为上海城市配电网的骨架。由于110KV电缆优先采用交联聚乙烯绝缘，这种绝缘不宜过多的进行直流声测定点，又因为操作人员实际工作经验不同，测得的故障点范围相差较大。如果采用电桥测试法对故障进行初测的话，可以精确故障点的范围，减少直流声测定点的时间，从而减少直流声测对绝缘层的损伤。

SF6开关设备结构的特点，按电桥法测试的技术要求无法对电缆终端两相进行跨接，只能借用SF6开关的接地闸刀，这样会对测试结果产生一定的影响。为了减少误差，可通过两端分别测试然后对数值进行平均。

SF6开关电缆终端的特点：电缆终端处于SF6开关的桶体内，桶体是全密封的，桶体内充满高压力的SF6气体。其线路接地闸刀的引出接地排是在SF6开关的桶体外面的，闸刀头和电缆终端裸露部分紧密接触，接触电阻良好，并且每相是单独接地的。

1 电缆故障电桥测试法

1.1 原理

电桥测试法是在电缆线路测试端，将良好相和故障相导体分别作为电桥的两个桥臂接在测试仪器上，将另一端两相导体跨接以构成回路。调节电桥，当电桥平衡时，对应桥臂电阻乘积相等，而作为电桥两个桥臂的电缆导体的电阻值与其长度成正比，于是可把电缆导体电阻之比转换为电缆长度之比，根据电桥上可调电阻和标准电阻数值，即可计算出电缆故障点初测距离。电桥测试法精度较高，一般测试误差在0.3%—0.5%。

1.2 测试方法

以QF1—A型电缆探伤仪（电桥）为例：

QF1—A型电缆探伤仪（电桥）是应用电桥法原理制作的电缆故障测试设备，它由桥体、直流指零仪和交直流电源三部分组成。

测试单相接地、相间短路故障。

通过开关切换使电缆接地点两侧的电缆导体成为电桥的两个桥臂。

完好相的电缆导体接到探伤仪（电桥）的A端，故障相的导体接到B端，习惯上称为“正接法”。其中Rx为双十进电阻盘和一个滑线电阻，电阻值是100欧姆；Lx为测试端到故障点的电缆导体长度，2L—Lx为二倍电缆导体长度减去测试端到故障点的电缆导体长度。

当电桥调节平衡时，则Rx/（1—Rx）= Lx/（2L—Lx）所以Lx=2L R x

为了减少测量误差，常将完好相的电缆导体和故障相的电缆导体接到仪器A、B端的引线调换后再测量一次，称为“反接法”，当电桥调节平衡时的关系式为（1—Rx）/ Rx= Lx/（2L—Lx）所以Lx=2L（1—Rx），取“正接法”和“反接法”两次测量的平均值即为电缆线路从测试端到故障点的初测距离。

1.3 测试应注意事项

（1）故障电缆线路如果由不同的导体材料或不同截面积的导体连接在一起的，应按其电阻值换算到同一材料、同一截面积的等值长度，换算成等值长度后的电阻值应和换算前实际长度的电阻值相同。（2）跨接线截面要尽可能大些，长度尽可能短些，并应连接良好，使接触电阻尽可能小些，因为这些部分的电阻都会影响电桥法测试结果的正确性。

2 案例

在2005年7月15日的工作中，对民和站到广粤站的110KV民粤1284电缆故障进行测试，电缆总长2050米，截面积800平方毫米的交联聚乙烯绝缘，导体截面都是相同的，电缆路径是全排管敷设，两终端是SF6开关。发生A相接地故障，测的故障相接地电阻为20千欧，当时的情况是低压脉冲法、直闪法、冲闪法等故障初测法都不能确定故障点的大致范围，只有用电桥法才能确定出故障点的大致范围。使用电桥法时，另一端必须两相跨接，跨接线必须短而粗并且接触良好（通常实际工作中使用截面240平方毫米长度0.5米的多股软铜线）。但碰到的问题是两终端都是SF6开关，两相无法跨接，如要接触到电缆终端的裸露部分，就必须将气体抽出再打开桶体，那将费时3至4小时。即使打开了桶体，也很难保证在做导体跨接时不影响到裸露的部分，因为有毛刺会影响线路的安全运行。后来考虑到SF6开关的接地闸刀的引出接地排是在SF6开关的桶体外面的，闸刀头是和电缆终端紧密接触的，接触电阻良好，而且每相接地闸刀是分别接地的，当时就考虑把接地闸刀引出铜排的接地端拆开，然后把两相跨接作为两相终端的跨接线，但问题是接地铜排的截面较小（120平方毫米），其电阻值相对于电缆导体（800平方毫米）的电阻电阻值相差较大，并且每相接地铜排长度有一米，两相跨接后跨接线长度就达2米，那么换算成截面800平方毫米就相当于电缆长度增加了13.3米，对测试结果的准确度有些影响。

当相间跨接线电阻与电缆导体电阻相差较大时，电桥测得的故障点要比实际故障点向测试端偏移。假设在理想状态下，线路从甲站到乙站全长2000米，实际故障点离甲站距离400米，那么相间跨接良好的话，用电桥在甲站测得的正接法数值应为0.1，故障点离甲站距离Lx=2*L*Rx=2*2000*0.1=400m，与实际故障点相符。如果相间跨接不良，会使线路等价长度变长，假设长度变为2050米，用电桥在甲站测得的正接法数值变为0.097，由于实际上我们并不知道线路等价长度变化多少，所以还是用线路全长计算故障距离，故障距离就变为Lx=388m，不到实际故障点。反之，在乙站测得的故障距离从乙站算不到实际故障点，而从甲站算超出实际故障点

表1

也就是说，在民和站测得的故障点应该是从民和站方向出去不到实际故障点，而在广粤站测得的故障点应该是从民和站方向出去超过实际故障点，由于电缆两端都是相同的SF6开关，误差大致相

……

……同，所以可以用两端分别测试并把数值平均一下来减少误差。

实际测试结果：广粤站端跨接，在民和站端测得的故障数据是：正接法Lx=322.3米，反接法Lx=315.7米，正反接法数值平均后民和站向广粤站方向318.9米；民和站端跨接，在广粤站端测得的故障数据是：正接法Lx=1680.2米，反接法Lx=1676.9米，正反接法数值平均后广粤站向民和站方向1678.6米，也就是民和站向广粤站方向371.4米；二次平均以后的数据是民和站向广粤站方向345.2米。而经过后来的声测定点法确定的实际故障点的距离是民和站向广粤站方向340米，误差5.2米误差率0.25%在一号绝缘接头工井靠民和站方向排管内。

表1说明借用SF6开关的接地闸刀的引出接地排作为电缆两相间的跨接线再对两端测试数值进行平均的方法是可行的。

3 结语

理论上当故障点的接地电阻小于100千欧时可采用QF1—A型电桥，大于100千欧时可采用高压电桥，但实际工作中一般大于80千欧就采用高压电桥。因为当故障电阻大时，其回路电流就会变小I=U/R，从而引起计流器摆动不明显，造成测试误差增大。例如2005年2月2日在班溪站班29电缆线路耐压故障测试工作中，故障电阻83千欧，用QF1—A型电桥测得的故障点距离比实际故障点相差25米，而用高压电桥只相差7米。

测试时，如发生周围杂散电流影响计流器造成指针晃动，可在计流器中串接线圈过滤杂散电流减少指针晃动；测试前先要把计流器调零，测试中要把电桥调平衡读数要准确，以减少人为误差；使用电桥时要注意人身安全，特别是使用高压电桥；在计算测试结果时，要分清测试端和跨接端以避免发生测试结果倒算。

利用电桥测试法可缩小故障点范围，减少直流声测定点的时间，使直流声测对交联聚乙烯绝缘层的损伤得以减轻，同时可以缩短故障抢修时间。

［1］史传卿.主编.《电力电缆安装运行技术问答》.

［2］史传卿.主编.职业技能培训教材《电力电缆》.

［3］《高压电缆线路》.