高壓電力電纜故障探測技術(shù)分析

保定供電公司 王 倩

電力電纜在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛，對城市的電力發(fā)展具有重要的作用。但是由于制造缺陷、機(jī)械損傷、安裝質(zhì)量、雷擊現(xiàn)象、絕緣老化等原因，電纜故障時有發(fā)生，給社會的經(jīng)濟(jì)和生活造成了重要的影響。當(dāng)電力電纜發(fā)生故障后，如何有效的分析電纜故障，根據(jù)電纜敷設(shè)的參數(shù)和環(huán)境，通過有效的探測方法，準(zhǔn)確的判定故障的位置與原因，并進(jìn)行快速的處理，提高電能恢復(fù)的速度。

一、電力電纜常見的故障

高壓電纜或低壓電纜在運(yùn)行的過程中，由于施工安裝、過負(fù)荷運(yùn)行、外力作用、絕緣老化、環(huán)境變化等原因造成電力故障，影響電力的正常供應(yīng)，主要的故障如下：

1.機(jī)械損傷：在施工安裝的過程中，沒有按照操作規(guī)程進(jìn)行施工，造成電力電纜的機(jī)械損傷。

表1 高壓電纜的故障測距方法

圖1 電橋法的等效原理圖

2.絕緣故障：由于環(huán)境的變化引起電纜的絕緣受潮、絕緣老化變質(zhì)。

3.過電壓：電路長期處于過電壓的影響，容易造成電纜的老化。

4.質(zhì)量不合格：電纜出廠時不能夠滿足要求，存在工藝、材料的缺陷。

5.運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)：電纜護(hù)層的腐蝕、電纜的絕緣物流失，引起電纜故障。

二、高壓電纜故障的探測的步驟

對于高壓電纜常見的故障，一般的方法很難進(jìn)行診斷，需要采用專門的儀器和方法進(jìn)行測試和判定。

1.高壓電纜故障性質(zhì)診斷與測試

高壓電纜故障性質(zhì)的判斷，首先根據(jù)故障的性質(zhì)進(jìn)行分析：故障電阻是高阻還是低阻、是閃絡(luò)還是封閉性故障、是接地、短路、斷線或者它們的混合、是單相、兩相或者三相故障，通過分析之后，確定故障的性質(zhì)，能夠方便檢修人員在較短的時間內(nèi)確定電纜故障測距與定點(diǎn)方法。

2.高壓電纜故障測距

高壓電纜故障測距首先要進(jìn)行簡單的估計，便于進(jìn)行下一步測試，在電纜的一端使用對應(yīng)的測試儀器對故障進(jìn)行分析，初步確定故障距離，有利于縮短故障點(diǎn)的范圍，節(jié)省檢修的時間。

3.故障點(diǎn)精確定位測定

按照故障測距所估算的結(jié)果，初步估算出故障點(diǎn)的位置和故障的類型，就可以對故障進(jìn)行精確的測試，可以采用對應(yīng)的故障測試方法確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。

三、高壓電纜故障的定位測試

電纜故障的測試在經(jīng)過估算之后，需要對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測試，故障測距是否精確直接影響故障點(diǎn)距離的判斷。

1.高壓電纜故障測距的方法

故障測距常用的測試方法是電橋法（有電阻電橋法，電容電橋法）。它的優(yōu)點(diǎn)是簡單，方便，精度高，能夠快速的定位，缺點(diǎn)是不適于高阻或閃絡(luò)性故障。但是在實(shí)際的電纜故障一般是高阻與閃絡(luò)性故障，采用電橋法比較困難。近年來，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)快速發(fā)展的情況下，電纜故障測試技術(shù)有了新的發(fā)展，如脈沖電流法、路徑探測法、路徑探測的脈沖磁場法，以及利用計算機(jī)技術(shù)對磁場與聲音信號時間差尋找故障位置的方法等，將故障測試方法引入智能化階段。對于故障檢測的方法很多，但是在實(shí)際的測試過程中，要考慮故障的類型選擇合適的測試方法進(jìn)行測試，常見的電力電纜具體故障類型及對應(yīng)采用的檢測方法詳見表1所示。

2.電橋法

電橋法就是用雙臂電橋的方法，測出電纜芯線的直流電阻值，根據(jù)電纜長度與電阻自己的正比例關(guān)系，計算出電纜的故障點(diǎn)，這種方法簡便，容易操作，這種測距方法的原理是將被測電纜故障相與非故障相短接，電橋兩臂分別接故障相與非故障相，調(diào)節(jié)電橋兩臂上的一個可調(diào)電阻器，使電橋平衡，通過測量實(shí)際的電阻值，計算故障點(diǎn)。電橋法工作原理如圖1所示，即被測電纜末端無故障相與故障相短接，電橋兩輸出臂接無故障相與故障相，形成一個完整的橋接回路。

表2 測量計算分析的結(jié)果

在圖1中：R1為已知測量電阻；R2為精密電阻箱；R3為故障點(diǎn)通過跨接線到另一端的電阻；通過測量電阻，就可以計算L為電纜長度；Lx為電纜一端至故障點(diǎn)的距離。

3.高壓電纜故障測距的試驗(yàn)分析

在某段電纜型號為ZQ20-3×240+1×120的輸電段線路，長度約為200m。在運(yùn)行過程中中控室收到電纜故障信號，產(chǎn)生故障，自動裝置自動跳閘。運(yùn)用上面講述的方法和電纜探測步驟的方法，經(jīng)初步判斷為斷線故障，可以采用電橋法進(jìn)行粗測，最后通過準(zhǔn)確的計算機(jī)，可以求出故障的關(guān)鍵點(diǎn)。利用電纜故障測試儀可以測出相應(yīng)的策略數(shù)據(jù)：

首端測量：

Lx(順)=2RL/(R+M)

Lx(逆)=2ML/(R+M)

尾端測量：

Lx(順)=(M-R)/(R+M×L)

Lx(逆)=(R-M)/(R+M×L)

按照電橋平衡原理，對線路進(jìn)行測試，通過計算分析可以得數(shù)據(jù)結(jié)果如表2所示。

對表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采取平均值的計算方法，可以測距結(jié)果為故障點(diǎn)距配電屏172米左右，這樣就可以確定線路的故障點(diǎn)。

四、結(jié)論

隨著對電纜應(yīng)用的廣泛應(yīng)用，可以將多種測量方法混合使用來測量線路的故障點(diǎn)，就故障的具體問題進(jìn)行具體分析，根據(jù)電纜的故障類型，電纜的敷設(shè)特點(diǎn)以及電纜所處的環(huán)境等因素綜合考慮，選擇合適的測量方法，采用合適的方法來進(jìn)行故障的測距和定點(diǎn)工作，縮減電力電纜故障處理時間，提高用電可靠性，大大減少了停電的損失。

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