二次脈沖法電纜故障測距技術在本鋼的應用

摘 要：本文通過對本鋼供電廠近十年電纜故障性質的統計得出電纜故障絕大部分為高阻故障，對電纜高阻故障的探測顯得尤為重要，而傳統的高阻故障查找方法耗時費力，為此，在比較現有高阻故障測距方法基礎上，我廠改為采用二次脈沖法對高阻故障進行探測，測試效率和準確度顯著提高。

關鍵詞：電纜故障性質；高阻故障；電纜故障測距；二次脈沖法

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A

1 引言

電力電纜因其運行可靠性高，受環境因素影響小，不占地面空間便于合理布局等優點而廣泛地應用于各大工礦企業中。但外力破壞、施工不當、絕緣老化、過負荷運行等諸多因素都會導致電纜不可避免的出現故障。由本鋼供電廠維護的電纜回路共有381個，全長35km，多為本鋼各廠礦的受電電纜，其中近28km敷設于地下直埋段、電纜隧道、電纜溝內，環境較為隱蔽，一旦發生故障，如不能較快的探測到故障點的確切位置，不能及時排除故障恢復供電，往往會造成停電停產，嚴重影響本鋼的安全生產。

通過對供電廠近十年電纜故障性質的統計得出：預防性試驗發現的故障，不少于90%為高阻故障；運行故障的80%是高阻故障。由此看來絕大部分電纜故障為高阻故障，對高阻故障的探測顯得尤為重要。

2 傳統高阻故障查找方法

傳統的電纜故障測距方法如電阻電橋法、電容電橋法只能測試低阻故障或斷線故障；高壓電橋法雖能測試高阻故障，但無法測試泄漏性故障和閃絡性故障，且測試過程中所有測試設備均在高壓狀態工作，對測試安全條件要求很高，沒能推廣使用。

在使用二次脈沖法故障測距技術前，我廠電纜維護人員通常采用以下兩種方法查找高阻故障：

一是對故障電纜進行直流耐壓，經過一個耗時費力的“燒穿”過程，將高阻故障轉化為低阻故障，再用低阻故障測試方法測試故障距離，但并不是所有高阻故障都能通過“燒穿”轉化為低阻故障，而且如果“燒穿”電流過大，極易導致故障點絕緣碳化熔燒，形成金屬性接地故障，增加故障定點難度。

二是對電纜故障相加沖擊高壓，將故障點閃絡擊穿形成瞬間短路放電，然后沿電纜敷設路徑傾聽放電聲音對故障點進行查找，但由于不知道故障點的大致范圍只能全線查找，遇到直埋段時由于人耳聽不到聲音，需要用聲磁法在整個直埋段范圍內進行查找。

以上兩種方法耗時費力，有時整組電纜維護人員一起查找仍需數日甚至一周才能找到，有時為了縮短搶修時間只能將故障電纜切割為幾段，分段搖測絕緣，確定故障段后整段進行更換，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也增加了電纜運行風險。

3 現有高阻故障測距技術比較

隨著計算機技術、高速數據采集技術的發展，基于行波的電纜故障測距技術獲得深入的研究，產生了沖擊高壓閃絡法和二次脈沖法兩種高阻故障測距技術。

沖擊高壓閃絡法可用于高阻故障的探測，包括泄漏性故障和閃絡性故障。但沖擊高壓閃絡法的實測波形較為復雜，且受電纜故障點所在位置及電纜中間接頭影響，波形容易產生畸變，與理想的標準波形相差較遠，給測試人員的分析判斷帶來較大困難，對測試人員的技術基礎和實際經驗要求很高。

二次脈沖法的出現使得高阻故障的探測效率和準確度得到很大的提高。它的先進之處在于使測得的故障波形大大簡化，將復雜的高壓沖擊閃絡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。降低了對操作人員的技術和經驗要求，極大的提高了故障判斷的準確率。

基于二次脈沖法在電纜高阻故障測距方面的先進性和實用性，我廠引進了一臺二次脈沖電纜故障測試儀，改為采用二次脈沖法對高阻故障進行探測。

4 二次脈沖法測距原理

二次脈沖法是在沖擊高壓作用下高阻故障點被擊穿產生電弧的同時向其發送一個低壓測試脈沖，此脈沖在電弧短路點得到一個短路反射回波，反射回波的極性與發射脈沖的極性相反。當故障點短路電弧熄滅后，再發射一個低壓測試脈沖，可測得電纜的全長開路波形。將前后采集到的波形上下對應顯示在同一屏幕上，全長開路波形與發射脈沖的極性相同，故障點反射波形的極性與發射脈沖的極性相反，將上下兩個波形重疊可以發現：故障回波前的兩個波形擬合性較好（幅度和波形軌跡），故障回波拐點后的波形明顯離散，不再重疊，起始波形和回波拐點之間的距離即為故障距離。

5 實際應用案例

2014年10月2日，本鋼供電廠濱河變電所至鄭家變電所聯絡電纜受系統波動影響發生運行故障，由于該回路聯絡電纜只有1根，為保證系統安全運行需要盡快找到電纜故障點，及時搶修恢復備用狀態。

故障電纜為YJV22-3×240mm2交聯電纜，電壓等級10kV，全長1700m，其中架空敷設1350m，直埋敷設350m，共有3個冷縮中間頭，中間頭全部位于直埋段中，用2500V搖表對電纜三相進行搖測絕緣，測得C相對地絕緣為0Ω，使用萬用表測出故障電阻為100kΩ，判斷為高阻故障。

電纜搶修人員首先對架空段進行巡查未發現異常，判斷故障點位于直埋段內，根據故障性質決定采用二次脈沖法對電纜故障點測距，所測波形上部為全長開路波形，下部為故障點反射回波，上下波形對比可以發現在故障點之前兩個波形擬合性良好，而故障點的反射回波與全長開路波形極性相反，突變為上升的正極性波形，將兩條電子游標移到起始波形和回波的拐點上測得故障點距測試端750m，經聲磁法精確定點后挖開土層，故障點就在所測位置，故障位置確定后，搶修人員馬上進行處理，及時恢復系統正常運行。

結語

在應用二次脈沖法電纜故障測距技術后，我廠對電纜高阻故障的探測效率和準確度顯著挺高，節省了搶修時間和搶修成本，降低了電纜修復后的運行風險，為本鋼安全生產提供了保障。

參考文獻

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[3]許燕灝，黃祖成，候俊，楊蘋.二次脈沖法電纜故障測距技術及其應用[J].科技資訊，2008（02）：38-39.

作者簡介：于聰（1986 -），男 ，2010年畢業于哈爾濱工業大學通信工程專業，助理工程師，現從事電力電纜和架空輸電線路專業技術工作。