電力電纜故障測試技術及應用的概述

馬超

摘 要：為了提高供電可靠性就必須以最短的時間修復故障，然而電力電纜是埋設于地下的電力線路，不能用眼睛直接發現故障點。如果不能及時查找出故障點的位置就更不用談到修復故障，所以如何快速準確的測試出電力電纜故障的位置，是修復電力電纜故障提高電網供電可靠，減少經濟損失的關鍵所在。本文對電力電纜故障測試技術及應用進行了分析。

關鍵詞：電纜故障；測試技術；應用

引言

近年來，我國經濟水平快速提高，電纜電網的數量和密度也越來越大。電纜數量增多和長時間的工作環境，導致故障頻率增加。由于電纜線路的隱蔽性很強，測試設備和技術有限等原因，電纜故障檢測的效率很難提升。因此，如何有效地進行電纜故障檢測，確保電力供應的安全性，是電力電纜運營管理的重要內容。

一、電力電纜應用優勢與弊端

在供電企業中電力電纜的應用主要具有以下優勢：

（1）較高的適用性：即在電力線路布設中，由于電力電纜分布電容相對較大，機械強度相對較高，且不同材料的載流量存在差異性，能夠滿足不同環境下的使用需求，有效提升電能分配與傳輸質量。

（2）較強的安全性：電力電纜配有絕緣保護層，在使用過程中能夠降低外界環境對電能分配與傳輸產生的影響。加之，隨著電力電纜行業的高速發展，電力電纜性能得到不斷強化，其安全性、節能性得到提升，保證了電能傳輸的穩定性、可靠性。

（3）耐久性與美觀性：電力電纜低下埋藏技術的應用，降低了電力電纜應用對人們日常生活的影響， 實現地上空間節約的同時，增強了環境美觀性。同時耐火線纜、低煙無鹵電纜、防老鼠電纜、耐溫/耐磨線纜等產品的產生，提升了電纜應用的廣泛性與耐久性。

二、電力電纜故障性質分析

（1）接地故障，即一芯或多芯接地。

（2）短路故障，即兩芯或三芯短路。

（3）斷線故障，即一芯或多芯被故障電流燒斷或外力破壞斷開。

（4）閃絡性故障，即當所加電壓達到某一值時，絕緣被擊穿，而當電壓低于某一值時，絕緣又恢復。

（5）混合故障即同時具有兩種和兩種以上性質的故障。另外，高阻與閃絡性故障的區分不是絕對的，它與高壓試驗設備的容量或試驗設備的內阻等因素有關。而在各種建設飛速發展的今天，外力破壞成為電力電纜故障的主要原因之一。

三、電力電纜故障測試方法

3.1測距

電纜故障測距，又叫粗測，在電纜的一端使用儀器確定故障距離，現場上常用的故障測距方法有古典直流電橋法與脈沖法。

3.1.1直流電橋法

回路電橋平衡法是使用直流電橋對電纜故障進行測距的一種方法，簡稱電橋法，現場人員有把Rf<100kΩ的故障稱為低阻故障的習慣，主要是因為傳統的電橋法可以測量這類故障。電橋法對于短距離電纜故障的測距，準確度相當高，因此，目前還在使用。基于電纜沿線均勻，電纜長度與纜芯電阻成正比，并根據惠斯登電橋的原理，將電纜短路接地、故障點兩側的環線電阻引入直流電橋，測量其比值。由測得的比值和電纜全長，可獲得測量端到故障點的距離。

使用電橋法對電纜單相接地故障測距原理是先在電纜的另一端，將電纜的故障相和正常相的電纜導體用不小于電纜截面的導線跨接。然后在一端將故障相的電纜導體接在電橋的另一端子上。使用電橋法對電纜兩相短路或兩相短路并接地，故障進行測距時，需要有一個非故障導體和故障導體一起形成一個環，當電橋平衡時便可得到故障點的距離。

3.1.2脈沖法

1）低壓脈沖反射法。低壓脈沖反射法探測電纜故障是由儀器的脈沖發生器發出一個脈沖波，通過引線把脈沖波送到電纜的故障相上，脈沖波沿電纜的線芯傳播，當傳播到故障點時，由于故障點電纜的波阻發生變化，因而有一脈沖信號被反射回來，用示波器在測試端記錄下從發送脈沖和反射脈沖之間的時間間隔，即可算出測試端距故障點的距離。開路與低阻故障可用低壓脈沖反射法，低壓脈沖反射法的先進之處在于使現場測得的故障波形得到大大簡化，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要求和經驗要求，極大地提高了現場故障的判斷準確率，達到快速準確測試電纜故障的目的。

2）閃絡法。閃絡法的基本原理與低壓脈沖法相似，是利用電波在電纜內傳播時在故障點產生反射的原理，記下電波在故障電纜測試端的故障點之間往返一次的時間，再根據波速來計算電纜故障點位置。據統計，高阻及閃絡性故障約占整個電纜故障總數的90%。高阻故障要用沖擊閃絡法，而閃絡性故障可用直流閃絡法測試。實際現場上是通過試驗方法區分高阻與閃絡性故障的。

3.2定點

電纜故障定點，又叫精測，即按照故障測距結果，根據電纜的路徑走向，找出故障點的大體方位來。在一個很小的范圍內，利用放電聲測法、感應法或其他方法確定故障點的準確位置。

3.2.1聲測法

聲測法是目前電纜故障測試中應用最為廣泛而又最簡便的一種方法。95%以上的電纜故障都是用此方法進行定點，很少發生判斷錯誤。

聲測法是利用直流高壓試驗設備向電容器充電、儲能，當電壓達到某一數值時，經過放電間隙向故障線芯放電。由于故障點具有一定的故障電阻，在電容器放電過程中，此故障電阻相當于一個放電間隙，在放電時將產生機械振動。根據粗測時所確定的位置，用拾音器在故障點附近反復聽測，找到地面振動最大、聲音最大處，即為實際電纜故障點位置。

3.2.2感應法

當電纜芯通過音頻電流時，其周圍產生一個相同頻率的交變磁場，這時，若在電纜附近放一個線圈，線圈中因電磁感應而產生一個音頻電勢，用音頻信號放大器將此信號放大后送入耳機或電表，則耳機中將出現停電音頻信號，電表也將有所指示。若將線圈沿著電纜線路移動，則可根據聲音和電表指示變化，來判斷電纜故障點的位置。這種方法稱之為感應法。其特點是接收器可用一平板與大地作電容耦合，便于持續地尋找，較為適用混凝土或瀝青路面。目前較少用感應法進行電纜故障的定點，這主要是它只適應于聽測低阻相間短路故障和在特殊情況下聽測低阻接地故障。但在電纜故障的測量中，廣泛地作為輔助方法來應用。

四、供電企業應用中電纜故障測試技術控制要點

在應用電力電纜故障測試技術時，應注意以下要點：①做好故障測試技術應用準備工作，對電力電纜長度、預留情況、工作電壓、電力接頭情況等具有全面、準確的了解；②根據電力電纜實際情況科學選擇故障預定位檢測技術探尋故障電纜故障位置，保證故障定位的準確性，用以實現故障測試質量，提升故障檢修效率； ③對影響預定位誤差的因素具有全面的了解，知道儀器誤差、波速誤差等對故障測試結果的影響。從而確保所應用儀器質量符合有關規定，規范技術應用行為，提升工作人員操作質量，實現各種誤差的有效控制。例如，針對波速誤差，需以電纜長度為衡量標準，縮短誤差與準確數值之間存在的差距；④注重波形的準確獲取。在此過程中，當電纜一段無法獲取波形時， 可通過加大燃弧電流或更換測量端點的方法進行處理； 針對過長的電纜可通過適當增加觸發時間或提高沖擊電壓的舉措進行處理。

五、結束語

電網運行中，電纜是非常關鍵的部分，電纜發生故障會直接影響整個電力系統的安全性、穩定性。電力電纜故障測試技術是當前電力工程領域中研究的熱點問題之一，但是面我國電力電纜故障檢測技術有待進一步的提高，需要不斷加大科技投入，研發新技術，提高配電可靠性，為社會經濟發展提供重要保障。

參考文獻：

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[2]王傳寶.電力電纜故障測試技術在供電企業的應用[J].現代交際，2018（09）：251-252.