林華勇

【摘 要】本文結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)對低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

【關(guān)鍵詞】低壓電纜 絕緣參數(shù) 電纜故障 測量電路 檢測方法

【中圖分類號】TD611 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0029-01

一、引言

近年來電力電纜在電力輸送、分配與用電設(shè)備運(yùn)行中得到廣泛的應(yīng)用。低壓電纜作為配網(wǎng)線路的一個組成部分，以其敷設(shè)方便，占地少、供電可靠、系統(tǒng)功率因素可提高等優(yōu)點(diǎn)，逐步替代普通導(dǎo)線成為配網(wǎng)線路的主力軍，電纜絕緣起著尤為關(guān)鍵的作用，其電氣安全成為保障生產(chǎn)和人民群眾安全的重要屏障。運(yùn)行中的電纜可能因在施工安裝、運(yùn)行過程中因短路、過負(fù)荷運(yùn)行、絕緣老化或外力作用等原因造成故障。其絕緣狀態(tài)好壞直接影響供電可靠性。因而迅速準(zhǔn)確地檢測低壓電纜絕緣狀態(tài)對保證故障電纜的及時修復(fù)有著重要意義。

二、電纜故障的影響

低壓電纜由線芯（導(dǎo)體）、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層組成。當(dāng)絕緣層加上直流電壓時，沿絕緣表面和絕緣內(nèi)部均有微弱電流通過，對應(yīng)于這兩種電流的電阻分別稱為表面絕緣電阻和體積絕緣電阻，通常我們所研究的絕緣電阻均指體積絕緣電阻，所以流經(jīng)絕緣內(nèi)部的電流是我們研究的對象。絕緣電阻是反映電纜絕緣特性的主要指標(biāo)，它反映了電纜產(chǎn)品承受電擊穿或熱擊穿能力的大小，與絕緣的介質(zhì)損耗以及絕緣材料在工作狀態(tài)下的逐步劣化等均存在著極為密切的關(guān)系，絕緣電阻是判斷電纜品質(zhì)變化的重要依據(jù)之一。絕緣電阻測量準(zhǔn)確與否直接影響電纜品質(zhì)的判定。影響電纜絕緣電阻測量的因素有儀器準(zhǔn)確度、環(huán)境條件和人員素質(zhì)等幾個方面。

對于固體絕緣材料在使用一定的年限以后，絕緣性能都會只呈現(xiàn)一定程度的老化，其老化的表現(xiàn)主要有絕緣電阻下降、介質(zhì)損耗增大等，最具代表性主要有：熱老化、機(jī)械老化、電壓老化、生物老化等。

無論是高壓電纜或低壓電纜，在施工安裝、運(yùn)行過程中經(jīng)常因短路、過負(fù)荷運(yùn)行、絕緣老化或外力作用等原因造成故障。電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要概括有三芯電纜一芯或兩芯接地、二相芯線間短路、三相芯線完全短路、一相芯線斷線或多相斷線等。

對于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測量判斷，對于非直接短路和接地故障，用兆歐表搖測芯線間絕緣電阻或芯線對地絕緣電阻，根據(jù)其阻值可判定故障類型。

故障類型確定后，繼續(xù)開始查找故障點(diǎn)，一般傳統(tǒng)方法包括：利用低壓脈沖反射法、脈沖電壓取樣法、測量電阻電橋法、二次脈沖法、脈沖電流取樣法進(jìn)行測距；利用聲磁同步法、音頻感應(yīng)法、聲測法進(jìn)行測點(diǎn)。

三、低壓電纜檢測的新方法介紹

1、測距的新方法

（1）利用因果網(wǎng)對電力系統(tǒng)故障定位。因果網(wǎng)絡(luò)中有4類節(jié)點(diǎn)狀態(tài)、征兆、假設(shè)、起始原因。狀態(tài)節(jié)點(diǎn)是表達(dá)領(lǐng)域中某部分或某功能的狀態(tài)，如斷路器跳閘；征兆節(jié)點(diǎn)是表達(dá)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)的征兆，如斷路器跳閘的征兆是保護(hù)動作：假設(shè)節(jié)點(diǎn)是表達(dá)研究系統(tǒng)的診斷假設(shè)，如發(fā)生線路故障的假設(shè)；起始原因節(jié)點(diǎn)是表達(dá)引起故障的最初原因。各類節(jié)點(diǎn)之問可形成對應(yīng)的基本關(guān)系。

（2）實(shí)時專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)就是一個具有智能特點(diǎn)的計算機(jī)程序，它的智能化主要表現(xiàn)為能夠在特定的領(lǐng)域內(nèi)模仿人類專家思維來求解復(fù)雜問題。因此，專家系統(tǒng)必須包含領(lǐng)域?qū)＜业拇罅恐R，擁有類似人類專家思維的推理能力，并能用這些知識來解決實(shí)際問題。電纜故障測距專家系統(tǒng)將專家知識庫作為電腦的基本數(shù)據(jù)庫，用一套規(guī)則來維護(hù)和更新該數(shù)據(jù)庫。

（3）小波變換應(yīng)用在電纜故障測距中。小波變換是8O年代后期發(fā)展起來的應(yīng)用數(shù)學(xué)分支，被譽(yù)為信號分析的數(shù)學(xué)顯微鏡，是信號處理的前沿課題。小波變換在數(shù)字信號處理領(lǐng)域，如濾波、奇異信號檢測、邊緣檢測等方面應(yīng)用廣泛。

小波分析是幾個學(xué)科共同發(fā)展的結(jié)晶，這幾個學(xué)科是數(shù)學(xué)、信號處理以及計算機(jī)視覺。小波分析在數(shù)學(xué)上是用小波的原型函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，其中原型函數(shù)可以看成是帶通濾波器，因此小波分析也可以通過濾波器來實(shí)現(xiàn)，其關(guān)鍵是尋求具有恒定相對帶寬的濾波器組，而這正是信號處理中濾波器組理論的核心內(nèi)容。

2、定點(diǎn)的新方法

（1）GPS（全球定位系統(tǒng)）行波故障定位。傳統(tǒng)的高壓輸電線路故障定位主要基于阻抗算法，這種算法對于高阻接地、多端電源線路、直流輸電線路等情況存在明顯的不適應(yīng)，通常在實(shí)用中其故障定位精度<3%～5%，這對于長線路（>100 km）難以滿足尋線要求?，F(xiàn)代行波定位是利用故障發(fā)生后線路上出現(xiàn)的以固定傳播速度（約為光速的98%）運(yùn)動的電壓行波和電流行波進(jìn)行精確故障定位，其測量精度<1km，且受線路類型、接地阻抗等因素的影響小，目前已有部分產(chǎn)品在現(xiàn)場運(yùn)行。

（2）分布式光纖溫度傳感器（FODT）。光纖傳感的基本原理是，當(dāng)光在光纖中傳輸時，光的特性（如振幅，相位，偏振態(tài)等）將隨檢測對象的變化而變化。因此，光從光纖中射出時，光的特性己得到了調(diào)制。通過對調(diào)制光的檢測，便能感知外界的信息。光纖傳感器按其傳感原理可分為兩類：一類是傳光型（或稱非功能型）；另一類是傳感型（或稱功能型）。用于電纜故障檢測的分布式光纖溫度傳感（FODT sensor）屬于傳感型光纖傳感器。

（3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能計算系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)上的每個結(jié)點(diǎn)相當(dāng)于一個神經(jīng)元，經(jīng)可以記憶（存儲）、處理一定的信息，并與其他結(jié)點(diǎn)并行工作。求解一個問題是向人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的某些結(jié)點(diǎn)輸入信息，各結(jié)點(diǎn)處理后向其它結(jié)點(diǎn)輸出，其它結(jié)點(diǎn)接受并處理后再輸出，直到整個神經(jīng)網(wǎng)工作完畢，輸出最后結(jié)果。

四、電纜故障處理措施

1、電纜存在兩個故障點(diǎn)的故障處理

某食品加工廠臺架配變低壓端到低壓配電房電源線為低壓聚氯乙烯電纜，全長115 m，故障相對地絕緣電阻為80，用低壓脈沖采集波形后，分析波形在距始端較近處。用高壓脈沖測試，波形不理想，不能斷定其具體位置。探明路徑后，用定點(diǎn)儀循路徑檢測，在距始端30m處，聲測法聽到較強(qiáng)的放電聲，挖開后電纜外皮及鋼甲在此處銹蝕斷裂，但主絕緣未遭破壞，處理好鋼甲后，電纜絕緣仍很低，隨后繼續(xù)查找，用定點(diǎn)儀在距鋼甲斷裂5 m處聽到較弱的放電聲，挖開電纜，發(fā)現(xiàn)三相已斷開，短路接地。象這種有兩個以上的故障點(diǎn)的電纜查找起來比較麻煩。

2、高阻故障的處理

有一根全長為90m的電纜，判斷為高阻故障，高壓脈沖采集波形顯示故障點(diǎn)在60m處，經(jīng)過處理分析原來是電纜被支架碰破外皮，溝內(nèi)潮濕，長時間后造成絕緣破壞，短路接地放電。

3、故障點(diǎn)放電不充分事故的處理

有的電纜在用低壓脈沖定點(diǎn)后，用高壓脈沖法在故障點(diǎn)周圍卻聽不到放電聲，如某分廠的電源電纜，相間絕緣電阻都為零，相對地52

屬三相短路并接地。用低壓脈沖法測故障在265m處，但聲測法卻聽不到，這種情況應(yīng)該用音頻電流感應(yīng)法，即在另端用路徑儀發(fā)生音頻振蕩信號，用接收器耳機(jī)來接收音頻信號，在距發(fā)射端61m處音頻信號中斷，和用低壓脈沖法在另端測試的276m距離基本吻合。挖開地面后，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)就在此處，電纜被一蒸氣管道井的漏蒸氣長期高溫熏烤而致絕緣損壞。這種情況不能采用聲測法的原因是故障點(diǎn)大面積受潮或故障點(diǎn)大面積放電，由于放電爬距過長，能量不集中，電弧不足以使故障點(diǎn)形成瞬間短路導(dǎo)致的，這是故障點(diǎn)放電不充分的表現(xiàn)。

五、結(jié)束語

低壓電纜多采用橡膠絕緣，電纜在使用過程中，由于橡膠的氧化分解作用，使硫化橡膠的電物理和機(jī)械性能發(fā)生變化：變硬、變脆，在橡皮上形成裂紋，空氣和水分填充在裂紋中使電纜老化加劇，最終導(dǎo)致絕緣擊穿或短路。為了減少設(shè)備停機(jī)時間和降低生產(chǎn)成本，因此低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測系統(tǒng)對于保證設(shè)備的安全運(yùn)行起到了非常重要的作用。對電纜目前技術(shù)狀態(tài)的確切評價不僅從保證電力設(shè)備工作可靠性的觀點(diǎn)來看是重要的，而且從預(yù)防火災(zāi)的角度來看也是很重要的。

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