电力电缆故障探测技术与应用探究

张俊

摘要：随着电子技术的发展，电子技术的应用越来越广泛。同时电力电缆故障也频发，电力电缆故障会对供电系统产生大的损害。所以电力电缆故障探测技术尤为重要。本文通过对电力电缆故障进行分析，探讨了电力电缆故障探测技术的机理和探测的方法，并对电力电缆故障探测技术的应用进行了探究。

关键词：电力电缆、故障探测技术、应用探究

一、电力电缆故障分析

（1）电缆故障的原因

我们可以将电缆故障的原因分为如下几类：机械损伤、过电压击穿、材料本身的缺陷、制作工艺不良、电缆腐蚀、受潮、绝缘、老化、变质严重等。

（2）电缆故障的性质与分类

电缆故障在形式上可以分为串联故障和并联故障。但是实际中故障的形式种类是非常多的，从实际出发，故障发生频率比较多的是单相对地形式，因为其绝缘性下降导致了电缆故障。

以下为电缆的故障电路等效图：

其中Rf为绝缘电阻，G是击穿电压为Vg的击穿间隙，Cf为局部分布电容，三者随着不同的故障情况会有较大的变化，但是三者之间的变化没有必然的关系。Vg的大小与放电通道的大小有关，绝缘电阻Rf的大小与电缆介质的碳化程度有关系。局部分布电容Cf的值很小可以忽略不计。

我们可以根据绝缘电阻Rf和击穿间隙G的情况来分析电缆的故障种类，其故障可以被分为开路、低阻、高阻与闪络性故障：1.由电缆开路引起的故障，其间隙情况是在直流或高压脉冲作用下击穿，Rf值为无限大；2.由电缆低阻引起的故障，其间隙情况是Rf值不是太低时，可用高压脉冲击穿，Rf值小于10 Z0（Z0为电缆的波阻抗值，电力电缆波Z0一般在10-40欧之间）；3.由电缆高阻引起的故障，其间隙情况是高压脉冲击穿，Rf值大于10 Z0；4.由电缆闪络性故障引起的故障，其间隙情况是直流或高压脉冲击穿，Rf值为无限大；

二、电力电缆故障探测基础

不同的电缆故障探测技术对应着不同的电缆故障。目前，针对开路和低阻故障，应用最广泛的电缆故障测距技术是低压脉冲反射法；针对高阻故障，应用最广泛的电缆故障测距技术是冲击闪络法；针对闪络性故障，应用最广泛的电缆故障测距技术是直流闪络法测试。

（1） 电缆故障探测的基本步骤

电缆故障探测的基本步骤一般分为诊断、测距、定点

（2）电缆故障性质的诊断

电缆故障性质的诊断就是将故障电阻类型分为开路、低阻、高阻与闪络性故障、单相、两相，还是三相故障。

当故障发生的时候，我们可以根据故障发生时呈现的状态和信号进行初步的判断，然后通过测量绝缘电阻Rf和击穿間隙G的情况来准确分析电缆的故障种类和性质。

三、电缆故障测距方法

（1）低压脉冲反射法

低压脉冲反射法主要的适用范围是当电缆出现低阻、短路和断路故障时。在测试的过程中，向电缆端注入一个低压脉冲，此低压脉冲会流向电缆的不匹配点，比如说故障发生的低阻、短路和断路点，脉冲会产生一个反射，反射被送回到测量仪器上并记录下测量的数据。我们可以通过反射脉冲来判断电缆故障的类型。如果是电缆电阻断路，那么反射的脉冲极性会与发射的脉冲极性相同；如果是电缆电阻短路，那么反射的脉冲极性会与发射的脉冲极性相反。

（2）脉冲电流法

当电缆电阻处于高阻或者是闪络性故障时，通过低压脉冲反射法是不适用的，电路会没有明显的反射脉冲。我们通过脉冲电流法来测量电缆电阻的高阻或者是闪络性故障。脉冲电流法是利用一个高电压将故障点击穿，反馈回来的信息将被传送到测量仪器上。此时产生的信息是电流行波信号，我们通过分析电流行波信号来回测量点与测量仪器一次的时间来计算故障的距离，完成故障测试。

脉冲电流法根据不同的故障类型可以分为直流高压闪络测试法和冲击高压闪络测试法。

①直流高压闪络测试法

直流高压闪络测试法主要的适用范围是当电缆出现闪络击穿性故障时，也就是当故障电阻级高时。在测试的过程中，在电缆端注入一个很高的电压，使故障点被击穿放电，故障点会反射一个脉冲，通过计算脉冲往返测试点和故障点的时间来计算故障点的距离，完成故障测试。

②冲击高压闪络测试法

冲击高压闪络测试法主要的适用范围是当电缆故障点的电阻不是很高时，此时直流漏电比较严重，多余的电压被加载到设备上，使电缆不会形成闪络，故而不能使用直流高压闪络测试法来测试故障。我们采用冲击高压闪络测试法，冲击高压闪络测试法就是在储能电容和电缆之间串接一个间隙。通过增压的方法来击穿间隙，使电容放电。同时故障点被击穿放电，故障点会反射一个脉冲，通过计算脉冲往返测试点和故障点的时间来计算故障点的距离，完成故障测试。

四、电力电缆故障探测技术的应用

（1）传统电缆故障测试方法的应用情况

以往一直采用传统的电桥法和兆欧表、万用表来测试电缆故障。并且还会采用锯断电缆的方法来分段测试电缆，这严重影响了我们后期的的故障测试。而且传统的电桥对于电缆电阻高阻和闪络性故障是不适用的。所以说传统电缆故障测试方法在电缆测试中是十分受限的。

（2）电缆故障探测新技术的应用

T-903A电力电缆故障测距仪的工作模式有两种，一种是基于低压脉冲反射的工作方式，其适用范围是当电缆故障点是低阻和断线故障时，还可以测量电缆的长度和波速度；另外一种是基于脉冲电流的工作方式，其适用范围是当电缆故障点是高阻与闪络性故障时，通过测距来检测故障点距离测量点的距离。T-903A电力电缆故障测距仪是一款智能化非常高的故障探测器，能自动的判断故障点是否放电，并显示测试点和故障点的距离。

T-503电缆故障定点仪的工作模式有两种，一种是基于声磁同步检测的工作模式，其适用范围是当电缆故障点是高阻与闪络性故障时，可以对故障点进行定点和探测电缆的路径；另外一种是基于音频感应的工作方式，其适用范围是当电缆故障点是低阻故障时，通过检测音频磁场信号，探测电缆的路径。

（作者单位：西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司）