高壓電纜故障測距及定位方法分析

楊程普 郭朝陽

摘 要 本文主要針對高壓電纜故障測距及定位方法展開深入研究，結合電力電纜的故障類型，闡述了高壓電纜故障測距方法，如電橋法、低壓脈沖法、沖擊閃絡法、二次脈沖法，然后又提出了幾點定位方法，如行波分析確定故障定位、利用連接點分析定位故障點、算法結合輔助故障定位、利用新技術建立隨時專家系統，通過以上幾點方法，能夠更好地測試高壓電纜故障。

關鍵詞 高壓電纜;故障測距;定位方法

引言

對于電力電纜來說，其優點是安全、可靠和美化城市等等，而且在當今社會得到了廣泛的應用。但是通常情況下，電力電纜埋在地下，如果發生故障，要采取合適的故障測距方法，將故障點快速找到，避免停電帶來一定的損失。一般查找電力電纜故障有三個步驟，分別為診斷、測距、定點。

1電力電纜的故障類型

對于電力電纜來說，造成其故障的原因有很多，如機械損傷、絕緣受潮、絕緣老化變質、電纜絕緣物流失等。結合出現的部位，通常情況下，可將故障大致分為斷線故障、主絕緣故障和護層故障三種類型。其中，斷線故障通常情況下，由于電流過大或者外界機械破壞所導致的，主絕緣故障包括三種故障，分別為低阻故障、高阻故障、閃絡性故障。高壓單芯電纜護層故障產生的原因是，金屬護層和大地之間。

2電力電纜故障測距方法

在對電纜故障性質判明之后，在測試與定位，將故障點到電纜頭的距離估算出來，在這個過程中，通常情況下，我們叫作故障測距。通過測試與定位，防止故障點查找的盲目性，使其工作效果獲得提高。

（1）電橋法。將故障相和無故障相在對端短接下，所組成的電橋兩個臂，在對端外接2個電阻器測量，組成的電橋另外兩個臂，對電流電壓施加，調節電橋達到平衡。根據電阻比值和電纜全廠，將故障的距離求出來。這種方法可測距低阻故障。但從高阻和使用電容電橋的角度上來看，可對斷線故障進行測量。但是，通過電橋法測量，對電纜全長、電纜芯線材料、對端短接線電阻也提出較高的要求。

（2）低壓脈沖法。當電纜出現故障后，注入1個低壓脈沖，此行波信號如果遇到故障點和終端頭，會產生反射。對收到的反射脈沖和發射脈沖時間差充分利用，能夠將故障點的距離計算出來。這種方法設計的儀器叫作時域反射儀。通過低壓脈沖方法，給接線帶來一定的方便，而且對段不用進行短接，對斷線、短路等故障能夠準確測出。因為對于兩個故障點來說，其行波反射系數小，很難識別反射脈沖。

（3）沖擊閃絡法。通過沖擊閃絡法，將高阻和閃絡性故障更好地測試出來。在高壓脈沖電容器儲能設備下，沖擊放電給電纜，電纜故障點在擊穿后，可維持短暫時間。在擊穿初期，對于故障點來說，會產生1個行波信號，而且能回多次折反射，沿著電纜線路在端點。充分利用分壓器，在示波器上能將行波信號在測量端和故障點間往返時間觀察到，將故障點的距離計算出來。但是對于脈沖電壓法來說，其波形于脈沖電流法是不同的。脈沖電壓法將電壓行波信號檢測出來，更好地理解波形是其優點;而脈沖電流法將電流行波的變化量信號檢測出來，操作起來安全、接線簡單而方便是其優點。除此之外，從閃絡性故障的角度上來看，可在電纜上，直接施加直流高壓，這種情況，故障電阻高，當試驗電壓的值升到一定程度后，故障點產生閃絡擊穿。這種檢測的方法我們叫作直流閃絡法。

（4）二次脈沖法。二次脈沖法可測試高阻和閃絡性故障。首先運用高壓脈沖擊穿故障點，在故障點起弧后熄弧的前期，通過測試儀器注入一低壓脈沖給電纜耦合。這時的情況與低壓故障有著相似之處，在故障點中，耦合進的脈沖信號發生反射，對反射的波形進行記錄。在電弧熄滅過程中，測試儀器在注入一低壓脈沖給電纜，這時對于故障點中的脈沖來說，不能夠發生折射的現象，再對此時的波形記錄。當兩次得到波形疊加之后，在進行相應的比較，其波形將分叉地方明顯體現出來，這就是故障點。以上過程通過設計儀器，可自動完成，其結果在液晶屏幕上就能顯示出。

3電纜故障定位方法

①行波分析確定故障定位。從高壓電纜故障部位來說，行波經過此部位過程中，會發生其他部位變化，在分析故障點的過程中，充分利用儀器，將細微變化測定出來，由此一來，通過行波分析，將故障定位轉換分析到[1]。在操作的過程中，定位時要進行測距，可能范圍盡可能縮小。②利用連接點分析定位故障點。對于電纜的連接點來說，其部位是故障頻發部位，在故障時根據連接點，發生特殊現象，在定位工作過程中，可對此方法充分利用，來細致分析連接點工作情況。③算法結合輔助故障定位。電纜故障定位此項工作具有一定的系統性，而且工程量較大。在開展此工作的過程中，要充分利用計算機技術，并將算法技術結合在一起，可巧妙運用算法，更好分析測定結果，對距離快速測定、對故障點準確定位。④電阻法精準測距護層故障。結合直流電橋法和壓降法存在不足之處，我們也開展深入研究，并總結新的方法，其目的是對引導線和接觸電阻影響的護層故障進行克服。在測量接線的過程中，充分利用導線，在電纜遠端分別將以下兩者結合在一起，這兩者為此故障電纜外皮和平行鋪設的另一個完好電纜外皮，并在電纜護層與大地之間用直流電源注入電流，進而將其故障和完好護層之間的電流電壓測得出來。此方法測量的原理主要為以故障點入手，到電纜遠端，再到完好電纜，將端頭部分電路無電流流過進行測量，此狀態處于電位狀態，基于此，可以將測量點和故障點之間電阻得到。假如電纜護層每公里長度的電阻值為RO ，求出故障距離為X =R1/RO。這種方法實質上借助完好電纜護層，對電纜端頭到故障點電阻進行測量，其優勢是測量結果對導引線和接觸電阻不受影響。

4結束語

總而言之，在城市范圍的不斷擴大下，工業生產變得復雜化，城市電力需求也越來越高，而在每個城市中，高壓輸電成為最基礎建設。這對于電力的設備來說，其質量較高、維護及時、更好地解決突發問題。基于此，本文深入分析故障測距和定位方法，為我國電力維護建立了系統工作方式，并對處理方式不斷優化，促使我國電力供應系統的保障能力獲得提高，推動我國經濟水平不斷發展。

參考文獻

[1] 楊勇.論高壓電力電纜線路故障測距原理與保護措施[J].科技經濟導刊，2018，26（28）：61-62.