高压电缆故障定位方法探析

钱峰 唐浩 陈尊杰 唐正国 黎少峰

摘  要： 目前，高压电缆凭借占地面积较少、可靠性较高的优势使其投运量逐渐增大，但是产生的电缆故障却与日俱增。因此，针对高压电缆找准故障定位方法，这对高压电缆故障的有效处理有着重要的作用。

关键词： 高压电缆;故障;定位

中图分类号： TM247;TM835    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.043

本文著录格式：钱峰，唐浩，陈尊杰，等. 高压电缆故障定位方法探析[J]. 软件，2020，41（09）：162164

【Abstract】： At present， the high-voltage cable with its small area， high reliability advantages， so that its transport volume gradually increased， but the cable fault caused by increasing. Therefore， for the high-voltage cable， finding the fault location method， for the high-voltage cable fault treatment has an important role.

【Key words】： High-voltage cable; Fault; Positioning

0  引言

经济的发展使得城镇化进程不断加快，电力系统之中超高压、高压电力电缆的应用越来越广泛，成为机电设备中不可缺少的部分。但是伴随电缆数量的不断增多，因为受到自然灾害、外力、施工等因素的影响，导致电力电缆故障次数也有了明显的增加，最终导致电缆绝缘故障屡见不鲜，做好高压电缆故障的定位是关键所在。

1  电力电缆故障常见类型及故障形成的原因

1.1  电缆故障常见类型

（1）低阻故障

低阻故障主要是因为绝缘材料本身受损，导致绝缘电阻Rf较小。出现这一类型的故障，其绝缘电阻可以利用低压脉冲的方式来进行测量。一般来说，低压动力电缆以及控制电缆是低阻故障最容易出现的   区域。

（2）高阻故障

高阻故障本身也是因为电缆相间或者相对地绝缘受损引起的。但是在这一故障之下，绝缘电阻Rf较大，并且超过了10Z0，不能利用低压脉冲法来进行测量。其高阻故障经常会在高压动力电缆之上占据80%。

（3）开路故障

开路故障主要是电缆的金属部分连续性被破坏，造成断线故障。在这一种故障下，绝缘电阻Rf表现出无穷大，能够达到规定的实际要求，但是因为其负载能力较差，就无法直接将工作电压传输到对应的终端。同时不同程度损害了故障点的绝缘性能。

1.2  电缆故障形成的原因

通过对高压电缆故障进行仔细的分析，发现出现电缆故障主要是因为：第一，电缆本身的质量不达标，影响正常的使用。第二，电缆施工方式不当，导致电缆在施工环节受到不同程度的损伤。第三，因为电缆所处的环境相对特殊，电缆本身也容易受到外界环境的影响，最终留下安全隐患。第四，电缆容易受到外力的影响，进而引发电缆的机械损伤，其造成的事故占据电缆总事故的50%[1]。

2  电缆故障定位方法

2.1  脉冲反射法

在故障发生点的定位中，电缆全长和电流运行速度是最可靠的两种数据。这一方法针对接地、低阻、短路故障的发现有着较大的优势。故障点位置的阻抗直接等同于电缆理论特性阻抗，其故障电阻的阻值越小，对应的反射波就会变得越明显[2]。并且本方法接线相对简单，也非常容易实现，具体见图1所示。

对于极性相同的入射波与反射波，就使得其接头处的特性阻抗值较大，而极性相反的入射波与反射波就使得“T型接”位置等效阻抗值较电缆特性阻抗而言更小[3]。

2.2  平衡电桥法

平衡电桥法，就是在电桥平衡时按照其电阻与长度之间的比例关系来计算故障距离。这一种方法主要是实现非故障相和被测电缆故障相的短接。见图2所示，其电桥展开的两臂分别接非故障相和故障相，利用电阻改变器的调节，最终满足电桥平衡的要求[4]。这一种方式主要是在短路、低阻接地、外护套所引发的故障之中使用，但是无法对三相电路低阻故障进行检测。一旦出现因为高阻值引起的电路故障，就可以考虑通过转化的方式将其转化为低阻故障，再一次进行测量，在转化中可以考虑用负高压烧穿故障点的方式来进行处理，但是还需要注意不是所有的故障都可以利用这种方式[5]。

2.3  高压闪络法

高压测试环境会产生闪络击穿。高压闪络法基于这一特点，通过闪络击穿过程中产生的脉冲，就可以对较高阻值闪络引发的故障进行测试[6]。按照脉冲值的实际情況，又包含了电压直闪法与电流直闪法，具体见图3所示。

使用这一方法会有闪络放电现象的出现，故障点在多次闪络放电之后就会逐渐减小其电阻，这样就无法利用直闪法来进行测试。面对这样的情况，无论使用哪一种方式都会丧失优势[7]。

3  应用实例

在某日，JX1-1油矿出现停电现象，对于每一个平台的正常运行都产生了影响。通过盘查，发现主要是因为CEPA至WHPB电缆出现了故障[8]。在次日，测试人员针对电缆故障进行了具体的测试，在使用万用表之后，其测得的结果如下：

绿相对地：0 MΩ 绿相对红相：0 MΩ

红相对地：0 MΩ 绿相对黄相：0 MΩ

黄相对地：0 MΩ 黄相对红相：0 MΩ

在经过初次的检测分析之后，发现本电缆三相都属于低阻性的故障，所以就需要针对电缆的两端利用低压脉冲法来进行测试，其结果见图4所示。

在使用万用表测量以及进行绝缘测试之后就可以判断，本次的故障属于电缆的三相接地故障，并且对于电缆的全长无法进行准确测量。通过数据分析得到，从CEPA平台一侧计算，其距离故障点127.7 m;从WHPB平台一侧计算，其距离故障点4202.3 m[9]。

针对这一测量结果，在抢修项目的实际检验之中相对准确，并且对于后续的修复电缆工作也起到了重要的指导作用。通过故障之后的调查分析可以看出，因为电缆在施工过程中受到刮擦影响，导致接地故障的发生[10]。

4  结语

总而言之，在高压电缆的使用中，针对高压电缆故障进行合理有效的定位是保障其安全运行的基础所在。目前，根据当前对高压电缆故障性质的分析和对故障发生原因的不断探索，不难看出目前的故障定位技术有极大的发展空间。考虑到电缆故障发生的具体类型，综合环境以及相对应的技术分析，就可以采取合理有效的定位方法，实现故障发生位置的测距以及对应的定位处理，让故障定位变得快速、准确、方便，同时避免停电以及修复带来的经济损失，最终提高供电的稳定性。

参考文献

[1]陈燕， 王学峰， 王巍， 等. 高压电缆故障分析判断与查找研究[J].电力设备管理， 2020（03）： 52-53+89.

[2]宾世杨， 林丽娟， 程乐， 等. 基于分布式光纤传感技术的电缆故障定位技术开发及应用研究[J]. 电力设备管理， 2020（03）： 147-149.

[3]张香平. 基于WAMS系统对煤矿高压电缆故障双端定位方法研究[J]. 机电工程技术， 2020， 49（03）： 55-57.

[4]张虹， 文慧. 电缆故障定位专利技术分析[J]. 中国科技信息， 2020（01）： 20-22+13.

[5]徐永. 矿用高压电缆故障定位系统的研究[J]. 能源与节能， 2019（12）： 75-77.

[6]卢忠亮. 电缆在线监测及故障预警测距系统方案实践[J]. 冶金动力， 2019（11）： 11-15.

[7]裴绍福. 电缆故障探测技术研究[J]. 电气技术与经济， 2019（04）： 27-30.

[8]黄双得， 王韜. 新型高压电缆状态监测系统研究[J]. 软件， 2019（10）： 42.

[9]管清华. 电缆防护管理系统探讨[J]. 软件， 2013（11）： 49.

[10]张继先. 高压电力电缆在线故障定位方法和装置的研究[D]. 天津大学， 2017.