基于脉冲电流法的测磁电缆故障定位应用研究

杨辉

摘 要：文章主要介绍了脉冲电流法技术在测磁电缆检修中的实际应用，结合实例运用脉冲电流法查寻测磁电缆故障，定位故障点开展检修，并对常见的测磁电缆故障进行了分析，验证了该方法在检修测磁电缆故障上的可行性。运用脉冲电流法可以迅速、准确地判定测磁电缆故障，具有较好的应用前景。

关键词：脉冲电流法；测磁电缆；电缆故障定位仪；断路故障；短路故障

中图分类号：TM247 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）33-0136-02

1 概述

某型测磁仪测磁电缆是由三股铜芯电缆包裹绝缘胶皮構成，通过它连接测磁仪控制台和测磁探头，将测磁探头采得的电信号传输给控制台，控制台对电信号进行转换放大并将磁场值显示出来。

在实际作业中，由于操作人员使用不当，往往会导致在搬运、使用测磁探头的过程中测磁电缆机械牵引力过大或折弯角度过大，从而导致电缆机械损伤，出现芯线断路的情况；在进行测磁工作时，测磁环境临近海水区域，比较潮湿，盐度较大，长时间的工作容易发生电化学反应腐蚀电缆外皮，导致潮气侵入绝缘破坏，芯线之间出现短路；在炎热的夏季，露天环境下电缆表面温度往往可以达到六七十度，温度过高也常常导致电缆薄弱处和对接头处存在被击穿的可能；测磁电缆与控制台和测磁探头的连接工艺不到位也可能造成虚焊，导致在工作中容易出现断路。

测磁电缆的损坏严重影响磁场测量工作，如何迅速查找电缆故障问题，快速开展测磁电缆检修成为一项重要的工作。通过相关研究发现，脉冲电流法作为一种灵敏的局部放电检测法，是一种相对成熟的检测方法，在电力电缆故障定位和检修中运用广泛。测磁电缆与电力电缆使用用途虽然不同，但实际工作性质一样，运用该方法检测测磁电缆，实际可行，对于快速修复电缆故障、迅速恢复测磁工作具有十分重要的意义。

2 原理

脉冲电流是指方向不变，强度随时间周期性改变的电流，也叫脉动电流。脉冲电流法[1]开展电缆检测工作，是通过脉冲发生器首先发射一个高压脉冲电流将电缆故障点击穿，使用脉冲反射仪采集并记录下故障点击穿产生的行波电流信号，检测行波电流信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计算故障距离，如图1所示。

采用基于行波原理的脉冲电流法常用于电缆故障的测距与定位，具有适用范围广，测距精度高的特点， 在准确、迅速、经济地查寻电缆故障点方面具有重要意义和实际应用价值，可以广泛的用于电缆的封闭性故障准确定位、在线检测零值绝缘子、电力电缆局放的检测、常规电力变压器局放检测以及小电流接地系统的单相接地故障等，其应用潜力巨大，可以作为电缆故障测距的主导方法之一。

3 应用方法

对测磁电缆进行检测时，运用脉冲电流法将高频率的脉冲发送到两股平行的电缆中，该脉冲沿电缆传播，直到阻抗失配的地方[2]，如短路点、断路点和终端点等。在这些点上都会引起波的反射，在短路点反射波的极性与发射脉冲的极性相反；在断路点（包括电缆终端）反射波的极性与发射脉冲的极性相同。反射脉冲回到电缆测试端时被设备接收，检测反射波的时间和极性，就可计算故障点的位置和判断故障性质。

4 应用实例

4.1 检测仪器及对象

本例检测仪器采用Bicotest的T625电缆故障定位仪 ，该仪器适用于任何金属电缆，测试范围可达20km，测磁电缆长度100余米，该仪器符合测磁电缆检测要求。该型测磁仪每套共有10根测磁电缆，在历年的使用中，累计发生十余例故障，经置换法判断，测磁探头和控制仪均正常，故障原因直接指向测磁电缆，因此对测磁电缆的检修成为了保障仪器正常使用的必须工作。

4.2 检测方法

当测磁电缆发生故障后，应第一时间判定测磁电缆的故障性质，故障性质有两种，一种是电缆在中间某个位置折断，这是断路；另一种是三芯电缆之间出现粘连的情况，即产生了短路。首先将电缆脱离测磁探头，然后用电缆故障定位仪测量故障线对，确定故障位置和性质，从而进行有针对性的修复。

检测的方法是采取测磁电缆三芯线两两配对检测的形式，将三芯线分成三组，将测试导线插入测磁电缆连接控制台端的航空插头中，选取三芯线中的一组相连，根据电缆的类型在T625仪器上设置其介电值，仪器在发射脉冲信号后，自动接收反射脉冲，并将相关的信息显示到液晶显示屏上，然后测试其余两组，得到三组的信息后进行分析判断。

4.3 检测分析

测磁电缆的故障主要有断路和短路两种，它们呈现出的图形是不一样的。通常显示的图形有以下三种：图2、图3中反射波出现波峰，说明芯线在波峰处出现断路；图4中反射波出现波谷，说明芯线在波谷处出现短路。

图2显示在110.1m处出现波峰，根据测磁电缆总长度为100余米的情况，表示反射信号来自于电缆末端，故障性质为断路。针对这种情况，故障有两种可能，一种是电缆与测磁探头的连接出现问题，连接焊点脱落，重新焊接即可；另一种可能是与测磁探头相连接的电缆末端出现芯线断路情况。进行修理的话，首先拆开测磁探头，检查电缆与磁场传感器焊接点是否良好，如无故障则判断为芯线短路。该故障经实际修理发现为芯线断路，截断电缆芯线短路处以下电缆，重新连接测磁探头，故障排除。

图3显示在2.501m处出现波峰，表示反射信号来自于电缆前端，故障性质为断路。针对这种情况，故障也有两种可能，一种是电缆与航空插头焊接出现问题，连接焊点脱落；另一种是与航空插头相连接处的电缆端出现芯线断路情况。进行修理的话，需要拆开航空插头，首先检查电缆与插头焊接是否接触良好，如有虚焊则重新焊接，焊接后继续用电缆故障定位仪测量电缆芯线，如仪器屏幕显示仍为图3，则判断为航空插头附近的电缆出现芯线断路情况。该故障经实际修理发现既有虚焊情况，也有芯线断路情况，还有两种故障都出现的情况，需要在实际检修中加以注意。

需要特别指出的是，在电缆前端和末端均有故障的情况下，显示图形为图3，这种情况将前端故障修好后，使用电缆故障定位仪进行检测后图形显示为图2，然后按照针对图2显示图形的修理方法进行修理即可。

图4显示在2.501m处出现波谷，表示反射信号来自于电缆前端，故障性质为短路，说明测磁电缆的三芯线之间在该处出现短路，检修方法与图3类同，目前该故障出现情况较少。

5 结束语

采用脉冲电流法的电缆故障定位仪查寻测磁电缆故障具有以下几个优点：一是仪器使用方便，直接分开测磁电缆与控制台即可操作；二是故障点定位直观，可以直接显示出故障点在何处；三是查找故障快捷准确，有利于快速修复测磁电缆，迅速恢复测磁工作。

实践证明，脉冲电流法在查寻测磁电缆断路、短路故障十分可行，具有定位准、速度快等特点，相比于以往的修理方法使修复效率提高一倍以上。该方法可推广应用于安装在海底、高处等相对不方便检修位置的磁探头故障查找，解决水下和高处检修的难题，具有较大的实用价值，应用前景广阔。

参考文献：

[1]余能武.基于脉冲电流法的电力电缆局部放电检测技术的应用研究[D].输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集，2010.

[2]张振生.基于脉冲电流法判断输电线电晕放电研究[J].电力学报，2012（04）.

[3]祖崇.电力电缆的故障点定位及故障维修要点分析[J].科技创新与应用，2016（30）：204.endprint