电缆故障的测试方法

2021-03-27刘海啸

山西冶金 2021年1期

刘海啸

（山西潞安煤基合成油有限公司，山西长治 046103）

电力电缆作为电力系统的重要组成部分，它的安全运行具有重要意义。一旦电缆发生故障后，如何在最短时间内快速找出故障点，减少故障损失，减少不必要的人力浪费一直是电缆行业十分重要的研究课题。由于电缆故障后由于现场条件复杂、电缆数量多及时锁定故障点范围是很难确定的。本文总结了多年来在电缆股故障查询过程中的经验，对电缆故障原理进行了分析，并结合实际，重点介绍电缆故障的探测原理和一种新型差分电位法的定位方法。

1 故障探测原理

电缆故障后首先判断故障类型，通过兆欧表、万用表等测试仪表进行测试，一般分为单项接地、两相短路、三相短路、单项开路、两相开路、三相开路等故障，根据严重程度分为高阻故障和低阻故障。确定故障类型后就应该确定故障范围。当电波沿着电缆传播时，如果电缆的阻抗不均匀，电波将会形成反射。根据反射波的形状和拐点，可判断故障的类型和距离。反射波的幅值与入射波成比例关系：

式中：Ur为反射波；Ui为入射波；P为比例系数。

式中：Zc为电缆的特征阻抗；Zo为反射点阻抗。

当电缆开路时，Zo=∞，P=1，Ur波形为全反射。

当电缆短路时（包括单项接地故障），Zo=0，P=-1，Ur波形为负的全反射。

如果电缆没有故障，则Zo=Zc，P=0，Ur=0，将没有反射。

2 探测方法

电缆故障严重程度分为高阻故障和低阻故障两大类，两类故障的测距方法各不相同，分为低压脉冲法和冲击闪络法。

2.1 低压脉冲法

向电缆中发送一个脉冲波，该脉冲沿电缆传播，在故障点将会形成反射，根绝脉冲波的波速和往返时间可测出故障点的距离：

式中：V为脉冲波的传播速度，是该电缆类型相对应的常数；T为该脉冲从测试点到故障点的往返时间；Lx未测试点与故障点之间的距离（长度）。

低压脉冲法适用于开路、短路及低阻抗故障，如图1所示。

图1 低压脉冲法图

低压脉冲法适用于开路、短路及低阻抗故障。

2.2 冲击闪络法

测距需要多次测试反复比对，分别对电缆的每一项进行测试；分别在电缆的两端进行测试，并进行计算比较，来确定故障的范围，如下页图2所示。

冲击脉冲法当球隙放电的同时故障点也会放电，同时发出“啪啪”的声音，通过调节球隙的距离可以调节放电电压，放电电压越高放电时的“啪啪”声越大，根绝这一特点，可以更具声音来判断电缆的故障点。可以配合听针和红外成像仪来辅助查询，效果会更佳。

图2 冲击闪络法图

2.3 波形比较法

波形比较法时低压脉冲法的特别应用。此法就是将同种类型的正常电缆和故障电缆的两种波形相比较，从而判断疑难故障。

在测试电缆故障之前，首先应对故障类型进行判断，以确定采用哪种测试方法。借助于万用表或兆欧表或其他工具及现场经验，可以对故障类型进行预判。

如果故障类型是开路、短路或低阻接地，应使用低压脉冲法进行测量。如果是高阻故障，则应采用高压冲击法。如果故障类型不能确定，则可以使用波形比较法。

2.3.1 寻迹定位

电磁感应棒来探测电缆的路由及埋深，差分定位弓及震动探测器对故障点进行定位，适用于各种电力电缆、通讯电缆及具有金属铠甲的光缆。

当交流电流在导体中流过时，将会在导体周围产生交变的磁场，并且该磁场的磁力线都是以该导体为同轴的此时如果将一电磁线圈放到该磁场中，线圈的两端产生感应电压。移动感应线圈，当线圈的方向与磁力线方向相同时，线圈两端产生的感应电压将会最大。也就是说，当线圈方向与导体方向垂直时，感应电压最大。根据信号的大小就可以判断电缆的轨迹，如图3所示。