電纜故障的測試方法

劉海嘯

（山西潞安煤基合成油有限公司，山西 長治 046103）

電力電纜作為電力系統的重要組成部分，它的安全運行具有重要意義。一旦電纜發生故障后，如何在最短時間內快速找出故障點，減少故障損失，減少不必要的人力浪費一直是電纜行業十分重要的研究課題。由于電纜故障后由于現場條件復雜、電纜數量多及時鎖定故障點范圍是很難確定的。本文總結了多年來在電纜股故障查詢過程中的經驗，對電纜故障原理進行了分析，并結合實際，重點介紹電纜故障的探測原理和一種新型差分電位法的定位方法。

1 故障探測原理

電纜故障后首先判斷故障類型，通過兆歐表、萬用表等測試儀表進行測試，一般分為單項接地、兩相短路、三相短路、單項開路、兩相開路、三相開路等故障，根據嚴重程度分為高阻故障和低阻故障。確定故障類型后就應該確定故障范圍。當電波沿著電纜傳播時，如果電纜的阻抗不均勻，電波將會形成反射。根據反射波的形狀和拐點，可判斷故障的類型和距離。反射波的幅值與入射波成比例關系：

式中：Ur為反射波；Ui為入射波；P為比例系數。

式中：Zc為電纜的特征阻抗；Zo為反射點阻抗。

當電纜開路時，Zo=∞，P=1，Ur波形為全反射。

當電纜短路時（包括單項接地故障），Zo=0，P=-1，Ur波形為負的全反射。

如果電纜沒有故障，則Zo=Zc，P=0，Ur=0，將沒有反射。

2 探測方法

電纜故障嚴重程度分為高阻故障和低阻故障兩大類，兩類故障的測距方法各不相同，分為低壓脈沖法和沖擊閃絡法。

2.1 低壓脈沖法

向電纜中發送一個脈沖波，該脈沖沿電纜傳播，在故障點將會形成反射，根絕脈沖波的波速和往返時間可測出故障點的距離：

式中：V為脈沖波的傳播速度，是該電纜類型相對應的常數；T為該脈沖從測試點到故障點的往返時間；Lx未測試點與故障點之間的距離（長度）。

低壓脈沖法適用于開路、短路及低阻抗故障，如圖1所示。

圖1 低壓脈沖法圖

低壓脈沖法適用于開路、短路及低阻抗故障。

2.2 沖擊閃絡法

測距需要多次測試反復比對，分別對電纜的每一項進行測試；分別在電纜的兩端進行測試，并進行計算比較，來確定故障的范圍，如下頁圖2所示。

沖擊脈沖法當球隙放電的同時故障點也會放電，同時發出“啪啪”的聲音，通過調節球隙的距離可以調節放電電壓，放電電壓越高放電時的“啪啪”聲越大，根絕這一特點，可以更具聲音來判斷電纜的故障點。可以配合聽針和紅外成像儀來輔助查詢，效果會更佳。

圖2 沖擊閃絡法圖

2.3 波形比較法

波形比較法時低壓脈沖法的特別應用。此法就是將同種類型的正常電纜和故障電纜的兩種波形相比較，從而判斷疑難故障。

在測試電纜故障之前，首先應對故障類型進行判斷，以確定采用哪種測試方法。借助于萬用表或兆歐表或其他工具及現場經驗，可以對故障類型進行預判。

如果故障類型是開路、短路或低阻接地，應使用低壓脈沖法進行測量。如果是高阻故障，則應采用高壓沖擊法。如果故障類型不能確定，則可以使用波形比較法。

2.3.1 尋跡定位

電磁感應棒來探測電纜的路由及埋深，差分定位弓及震動探測器對故障點進行定位，適用于各種電力電纜、通訊電纜及具有金屬鎧甲的光纜。

當交流電流在導體中流過時，將會在導體周圍產生交變的磁場，并且該磁場的磁力線都是以該導體為同軸的此時如果將一電磁線圈放到該磁場中，線圈的兩端產生感應電壓。移動感應線圈，當線圈的方向與磁力線方向相同時，線圈兩端產生的感應電壓將會最大。也就是說，當線圈方向與導體方向垂直時，感應電壓最大。根據信號的大小就可以判斷電纜的軌跡，如圖3所示。

圖3 尋跡定位法圖

2.3.2 差分電位法

差分違法主要是針對地埋電纜故障的查詢。方法是在故障電纜的測試點與地之間加上測試電壓，電纜的故障點周圍就會形成一個磁場。越靠近故障點的磁場越強，離故障點越遠的磁場越弱（如圖4所示）。

圖4 差分電位法圖

3 結語

本文總結了多年來在電纜股故障查詢過程中的經驗，對電纜故障原理進行了分析，并結合實際，重點對電纜故障的探測原理和一種新型的定位方法差分電位法進行介紹，可以使人員在最短時間內快速找出故障點，減少故障損失。