二次脈沖法電纜故障測(cè)距技術(shù)在本鋼的應(yīng)用

于 聰

（本鋼板材股份有限公司供電廠，遼寧 本溪 117000）

二次脈沖法電纜故障測(cè)距技術(shù)在本鋼的應(yīng)用

于 聰

（本鋼板材股份有限公司供電廠，遼寧 本溪 117000）

摘 要：本文通過(guò)對(duì)本鋼供電廠近十年電纜故障性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)得出電纜故障絕大部分為高阻故障，對(duì)電纜高阻故障的探測(cè)顯得尤為重要，而傳統(tǒng)的高阻故障查找方法耗時(shí)費(fèi)力，為此，在比較現(xiàn)有高阻故障測(cè)距方法基礎(chǔ)上，我廠改為采用二次脈沖法對(duì)高阻故障進(jìn)行探測(cè)，測(cè)試效率和準(zhǔn)確度顯著提高。

關(guān)鍵詞：電纜故障性質(zhì)；高阻故障；電纜故障測(cè)距；二次脈沖法

1 引言

電力電纜因其運(yùn)行可靠性高，受環(huán)境因素影響小，不占地面空間便于合理布局等優(yōu)點(diǎn)而廣泛地應(yīng)用于各大工礦企業(yè)中。但外力破壞、施工不當(dāng)、絕緣老化、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行等諸多因素都會(huì)導(dǎo)致電纜不可避免的出現(xiàn)故障。由本鋼供電廠維護(hù)的電纜回路共有381個(gè)，全長(zhǎng)35km，多為本鋼各廠礦的受電電纜，其中近28km敷設(shè)于地下直埋段、電纜隧道、電纜溝內(nèi)，環(huán)境較為隱蔽，一旦發(fā)生故障，如不能較快的探測(cè)到故障點(diǎn)的確切位置，不能及時(shí)排除故障恢復(fù)供電，往往會(huì)造成停電停產(chǎn)，嚴(yán)重影響本鋼的安全生產(chǎn)。

通過(guò)對(duì)供電廠近十年電纜故障性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)得出：預(yù)防性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的故障，不少于90%為高阻故障；運(yùn)行故障的80%是高阻故障。由此看來(lái)絕大部分電纜故障為高阻故障，對(duì)高阻故障的探測(cè)顯得尤為重要。

2 傳統(tǒng)高阻故障查找方法

傳統(tǒng)的電纜故障測(cè)距方法如電阻電橋法、電容電橋法只能測(cè)試低阻故障或斷線故障；高壓電橋法雖能測(cè)試高阻故障，但無(wú)法測(cè)試泄漏性故障和閃絡(luò)性故障，且測(cè)試過(guò)程中所有測(cè)試設(shè)備均在高壓狀態(tài)工作，對(duì)測(cè)試安全條件要求很高，沒(méi)能推廣使用。

在使用二次脈沖法故障測(cè)距技術(shù)前，我廠電纜維護(hù)人員通常采用以下兩種方法查找高阻故障：

一是對(duì)故障電纜進(jìn)行直流耐壓，經(jīng)過(guò)一個(gè)耗時(shí)費(fèi)力的“燒穿”過(guò)程，將高阻故障轉(zhuǎn)化為低阻故障，再用低阻故障測(cè)試方法測(cè)試故障距離，但并不是所有高阻故障都能通過(guò)“燒穿”轉(zhuǎn)化為低阻故障，而且如果“燒穿”電流過(guò)大，極易導(dǎo)致故障點(diǎn)絕緣碳化熔燒，形成金屬性接地故障，增加故障定點(diǎn)難度。

二是對(duì)電纜故障相加沖擊高壓，將故障點(diǎn)閃絡(luò)擊穿形成瞬間短路放電，然后沿電纜敷設(shè)路徑傾聽(tīng)放電聲音對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行查找，但由于不知道故障點(diǎn)的大致范圍只能全線查找，遇到直埋段時(shí)由于人耳聽(tīng)不到聲音，需要用聲磁法在整個(gè)直埋段范圍內(nèi)進(jìn)行查找。

以上兩種方法耗時(shí)費(fèi)力，有時(shí)整組電纜維護(hù)人員一起查找仍需數(shù)日甚至一周才能找到，有時(shí)為了縮短搶修時(shí)間只能將故障電纜切割為幾段，分段搖測(cè)絕緣，確定故障段后整段進(jìn)行更換，制作中間接頭重新連接，不僅增加了搶修成本，而且增加中間接頭的同時(shí)也增加了電纜運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3 現(xiàn)有高阻故障測(cè)距技術(shù)比較

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，基于行波的電纜故障測(cè)距技術(shù)獲得深入的研究，產(chǎn)生了沖擊高壓閃絡(luò)法和二次脈沖法兩種高阻故障測(cè)距技術(shù)。

沖擊高壓閃絡(luò)法可用于高阻故障的探測(cè)，包括泄漏性故障和閃絡(luò)性故障。但沖擊高壓閃絡(luò)法的實(shí)測(cè)波形較為復(fù)雜，且受電纜故障點(diǎn)所在位置及電纜中間接頭影響，波形容易產(chǎn)生畸變，與理想的標(biāo)準(zhǔn)波形相差較遠(yuǎn)，給測(cè)試人員的分析判斷帶來(lái)較大困難，對(duì)測(cè)試人員的技術(shù)基礎(chǔ)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)要求很高。

二次脈沖法的出現(xiàn)使得高阻故障的探測(cè)效率和準(zhǔn)確度得到很大的提高。它的先進(jìn)之處在于使測(cè)得的故障波形大大簡(jiǎn)化，將復(fù)雜的高壓沖擊閃絡(luò)波形變成了非常容易判讀的類似于低壓脈沖法的短路故障波形。降低了對(duì)操作人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求，極大的提高了故障判斷的準(zhǔn)確率。

基于二次脈沖法在電纜高阻故障測(cè)距方面的先進(jìn)性和實(shí)用性，我廠引進(jìn)了一臺(tái)二次脈沖電纜故障測(cè)試儀，改為采用二次脈沖法對(duì)高阻故障進(jìn)行探測(cè)。

4 二次脈沖法測(cè)距原理

二次脈沖法是在沖擊高壓作用下高阻故障點(diǎn)被擊穿產(chǎn)生電弧的同時(shí)向其發(fā)送一個(gè)低壓測(cè)試脈沖，此脈沖在電弧短路點(diǎn)得到一個(gè)短路反射回波，反射回波的極性與發(fā)射脈沖的極性相反。當(dāng)故障點(diǎn)短路電弧熄滅后，再發(fā)射一個(gè)低壓測(cè)試脈沖，可測(cè)得電纜的全長(zhǎng)開(kāi)路波形。將前后采集到的波形上下對(duì)應(yīng)顯示在同一屏幕上，全長(zhǎng)開(kāi)路波形與發(fā)射脈沖的極性相同，故障點(diǎn)反射波形的極性與發(fā)射脈沖的極性相反，將上下兩個(gè)波形重疊可以發(fā)現(xiàn)：故障回波前的兩個(gè)波形擬合性較好（幅度和波形軌跡），故障回波拐點(diǎn)后的波形明顯離散，不再重疊，起始波形和回波拐點(diǎn)之間的距離即為故障距離。

5 實(shí)際應(yīng)用案例

2014年10月2日，本鋼供電廠濱河變電所至鄭家變電所聯(lián)絡(luò)電纜受系統(tǒng)波動(dòng)影響發(fā)生運(yùn)行故障，由于該回路聯(lián)絡(luò)電纜只有1根，為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行需要盡快找到電纜故障點(diǎn)，及時(shí)搶修恢復(fù)備用狀態(tài)。

故障電纜為YJV22-3×240mm2交聯(lián)電纜，電壓等級(jí)10kV，全長(zhǎng)1700m，其中架空敷設(shè)1350m，直埋敷設(shè)350m，共有3個(gè)冷縮中間頭，中間頭全部位于直埋段中，用2500V搖表對(duì)電纜三相進(jìn)行搖測(cè)絕緣，測(cè)得C相對(duì)地絕緣為0Ω，使用萬(wàn)用表測(cè)出故障電阻為100kΩ，判斷為高阻故障。

電纜搶修人員首先對(duì)架空段進(jìn)行巡查未發(fā)現(xiàn)異常，判斷故障點(diǎn)位于直埋段內(nèi)，根據(jù)故障性質(zhì)決定采用二次脈沖法對(duì)電纜故障點(diǎn)測(cè)距，所測(cè)波形上部為全長(zhǎng)開(kāi)路波形，下部為故障點(diǎn)反射回波，上下波形對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)在故障點(diǎn)之前兩個(gè)波形擬合性良好，而故障點(diǎn)的反射回波與全長(zhǎng)開(kāi)路波形極性相反，突變?yōu)樯仙恼龢O性波形，將兩條電子游標(biāo)移到起始波形和回波的拐點(diǎn)上測(cè)得故障點(diǎn)距測(cè)試端750m，經(jīng)聲磁法精確定點(diǎn)后挖開(kāi)土層，故障點(diǎn)就在所測(cè)位置，故障位置確定后，搶修人員馬上進(jìn)行處理，及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

在應(yīng)用二次脈沖法電纜故障測(cè)距技術(shù)后，我廠對(duì)電纜高阻故障的探測(cè)效率和準(zhǔn)確度顯著挺高，節(jié)省了搶修時(shí)間和搶修成本，降低了電纜修復(fù)后的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，為本鋼安全生產(chǎn)提供了保障。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：TM773

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：于聰（1986 -），男 ，2010年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)通信工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事電力電纜和架空輸電線路專業(yè)技術(shù)工作。