探讨电缆故障测距的新方法

王谋畅 韩磊 操张鹏

摘要：电缆稳定、安全、不影响城市美化作为特点得到了广泛关注，并得到了应用。不过，通常情况下电缆被深埋，若出现故障问题则应选择有效的测试方法，继而找到故障位置进行及时抢修。对此，笔者根据实践研究，就高压电缆故障测距定位方法。

关键词：高压电缆;故障测距定位方法

一、高压电缆故障问题

导致高压电缆故障问题的影响因素分为多种。例如：绝缘受潮、老化、过大电压、材料问题、机械损坏等。结合故障问题一般故障类型分为：主绝缘故障、护层故障、断线故障等。

其中，断线故障主要是因为故障电流较大使得电缆芯线被烧，或是机械受损害导致的。断线故障测试方法较为简便。结合故障电阻与击穿缝隙状况，一般能够把主绝缘故障划分为低阻、高阻、闪络性故障。低阻故障和高阻故障划分通常选取电缆波阻抗的10倍，而在具体测试时无需详细区分。闪络性故障故障点电阻较大，能够让故障电阻处于高压状态下，故障点将会闪络击穿。预防性实验出现的故障问题主要集中该种状况。

基于属性上分析，高压单芯电缆护层故障和主绝缘故障相近，不过，高压单芯电缆基层故障主要集中于金属护层和大地中。所以，检测形式和主绝缘故障检测存在明显差异性。在具体检测过程中，通常使用万用表、兆欧表检测故障电缆的相间、相对电阻参数。随后，得出电缆故障类型进行方法制定。

二、电力电缆故障预定位

（一）断线和主绝缘故障

当得出电缆故障属性后，开展预定位检测，得出故障点至电缆头的间距，即为：故障测距。预定位检测能够确保故障点查找全面，提升工作效果。

以往測距主要通过电桥法。把故障相和无故障相在对端短接合成电桥两臂，在测量端外接2个电阻器作为另外两臂，增加直流电压同时调整电桥使其处于稳定状态。结合电阻参数与电缆长度，得到故障距离。这种方法适合应用在低阻故障测距检测中。利用电容电桥也能够检测断线故障。不过，针对高阻与闪络性故障，则应选择高压电桥或外施高压把断电烧为低阻状态。不然将因为电流较低而造成电桥失衡。不过，使用电桥法测试需要了解电缆总长度，了解电缆芯线材料均匀度，对于短接线电阻和接触电阻也有着较高要求。另一方面，电桥法不能测试三相短路及其故障。所以，在实际工作并不常用电桥法。

低压脉冲是基于雷达原理下产生的。当电缆故障相注入1个低压脉冲，该行波信号遇到阻抗不匹配点继而出现折射，如：终端头、故障点等。通过接收的反射脉冲与发射脉冲时间差和电缆波速，继而得出故障点位置。结合此种形式研究的仪器较为时域反射仪（TDR）。低压脉冲接线方法较为简单，无需对端短接就能够检测出断线、短路、低电阻故障。不过，由于故障点位置的行波反射较低，反射脉冲无法顺利鉴识。因此，对于高阻与闪络性故障并不适用。

冲击闪络法则能够检测出高阻与闪络性故障。利用高压脉冲电容器对故障电缆冲击放电，电缆故障点击穿且保持一定时间。击穿后一段时间，故障点位置将会出现1个行波信号，顺着电缆线路在端点和击穿点不断的折反射。利用分压器或是电流耦合器，通过示波器监控行波信号的反射时间，继而得出故障点距离。相应方式为：脉冲电压法与脉冲电流法。不过，这两种形式得出的波形有一定差别。脉冲电压检测主要对电压行波信号检测，特点为便于掌握波形。另一种方法主要检测电流行波的变化量信号，特点为稳定性强、接线方法简便。此外，针对闪络性问题能够通过电缆增加直流电压。基于这一问题状态下，电阻较高，实验电压达到限定值下，故障位置则将闪络击穿。这一检测方法为直流闪络法。该阶段得出的脉冲电流测试波形较为直接，易理解。

（二）护层故障

电缆护层故障检测也是较为突出的问题。由于低电压电力电缆通常为三相统包形式，金属保护层的对地绝缘无较多要求。不过，高压单芯电缆中，外护层绝缘。如果出现故障问题则会导致金属护层多点接地，继而出现环流。如果持续发热将会加快电缆老化，降低电缆使用年限。另一方面，故障位置如果与水接触容易导致电缆受潮。因此，高压单芯电缆工作状态下需要具有较高的护层绝缘性，一般仅在电缆头一侧直接接地。

针对高压单芯电缆护层问题，因为地面行波消耗严重，脉冲法能够检测到的距离较短而无法应用。对此，可以通过高压电桥法或是压降法。该种方法首先把故障相护层和无故障护层进行对端短接，同时注入相等的电流。利用2次检测的两相间电压得出故障点距离和全长参数。不过，压降法存在诸多不足，检测接线的接触电阻对检测结果有着制约作用。现阶段，直流电阻法得到了广泛应用和关注，效果良好。首先，在对端把故障相的护层和芯线短接，利用直流高压装置对护层注入直流电流，其电压在5kV。测量芯线和护层电压并注入电流，两项相除得出测试点至故障位置的护层电阻参数。把电阻参数和单位长度的护层电阻参数进行对此，继而得到故障点距离。通过这一形式能够确保接线的接触电阻和短接线电阻不受到制约，结果更为精准。

三、高压电缆故障定位策略

高压电缆故障定位是故障检查的重要环节。因为电缆端预留和测量偏差影响，使用预定位得出电缆故障位置距离，还应进行准确位置定位继而得出故障问题的准确点。

针对闪络性故障电缆，通过高压脉冲后其故障点将会随着声音信号与电磁信号放电。地面上顺着电缆方向使用传感器搜集声音信号，同时进行放大，当接收到信号最强区域则为故障点。这一方法也叫做声响法。不过，声响法对于振动噪声干扰的分辨较差。若进行电磁信号检测，不仅可以排除外部振动声音，也能够参照搜集的声音、电磁信号时间距离，估算出故障点至探头的间距。该种方法也叫生磁同步法。

如果故障处于低电阻下，则难以检测到放电声音。对此，通过音频感应法搜集地面磁场变化得出故障位置也是可行的。

结语：

现阶段，发达国家电缆线路与GIS、GPS融合，构成电缆故障自动定位系统。当高压电缆故障后，就会出现行波信号顺着线路向两侧传输。此时，通过GPS的精准时钟信号就可以实现两端时间差继而找到故障距离。在今后发展中，我国也可以学习借鉴该种方法，便于故障位置判断。

参考文献：

[1]李妍臻.电力电缆故障测距方法的专利技术综述[J].科技展望，2016（22）.

[2]王晓彪，刘葱柏，庞丹，葛孚久，闫宝新.基于EMD的电弧反射电缆故障测距脉冲信号提取方法[J].电子技术与软件工程，2016（16）.

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