黃振良

摘 要：在城市的發(fā)展和道路的建造遷改，電網(wǎng)建設(shè)電纜化的迅速增長(zhǎng)，但隨之而來(lái)電纜故障對(duì)于快速?gòu)?fù)電往往造成了很大困難。對(duì)于電力電纜故障的多發(fā)性和查找難度的增加，故快速地判定出故障點(diǎn)并消除故障是十分重要的。

關(guān)鍵詞：10 kV電力電纜；常見(jiàn)故障；故障點(diǎn)；快速定位

中圖分類(lèi)號(hào)：TM206 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）02-0098-02

1 一般電纜故障的主要原因

1.1 外力的損傷

電纜故障多數(shù)情況是發(fā)生在電纜安裝敷設(shè)時(shí)受到的機(jī)械損傷，或靠近運(yùn)行中的電纜路徑內(nèi)作業(yè)時(shí)而直接受到的機(jī)械損傷。

1.2 絕緣受潮、老化

常見(jiàn)發(fā)生在直埋或排管里的電纜中間接駁頭處。在潮濕的氣候條件下做電纜中間接駁頭或電纜中間接駁頭長(zhǎng)期浸在水中，會(huì)使接駁頭進(jìn)水或滲入水汽，時(shí)間久在電場(chǎng)作用下形成水樹(shù)枝，逐漸損害電纜的絕緣強(qiáng)度而造成故障及爬電現(xiàn)象。同時(shí)，電纜在過(guò)熱環(huán)境中容易引起電纜絕緣的老化和變質(zhì)，引起電纜過(guò)熱的因素分為內(nèi)、外兩種，內(nèi)因?yàn)殡娎|絕緣內(nèi)部氣隙游離造成局部過(guò)熱，從而使絕緣老化變質(zhì)。外因?yàn)殡娎|長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，過(guò)高的溫度會(huì)速使絕緣的老化，至使絕緣薄弱被擊穿。

1.3 化學(xué)腐蝕

電纜直埋于有酸堿的地區(qū)內(nèi)，往往會(huì)造成電纜的鎧裝、半導(dǎo)體或外護(hù)層被腐蝕，保護(hù)層在長(zhǎng)期受到化學(xué)腐蝕或電解腐蝕，導(dǎo)致電纜絕緣降低、開(kāi)裂，引發(fā)電纜故障。

1.4 施工工藝不規(guī)范

電纜中間接駁頭、電纜終端頭施工工藝不良（如線耳壓接不緊、沒(méi)有打磨壓接頭、刀痕過(guò)深），材料配套選用不符，都會(huì)造成電場(chǎng)分布不均勻，形成電纜故障。

想要快速對(duì)出現(xiàn)故障的電纜進(jìn)行維修，就必須快速判斷出故障的點(diǎn)的位置。通常先對(duì)線路電源斷開(kāi)，然后進(jìn)行逐級(jí)試送來(lái)初步收窄故障范圍，然后再在估定范圍內(nèi)確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。

2 電纜故障點(diǎn)初估定位

對(duì)電纜故障點(diǎn)的初估定位一般采用脈沖反射法。對(duì)電纜首端施加脈沖波，當(dāng)脈沖波傳播至故障點(diǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射波。假設(shè)故障點(diǎn)與電纜首端的距離為L(zhǎng)x，脈沖波在電纜中的傳播速度為v，則在時(shí)間tx=2 Lx/v時(shí)，電纜首端將接收到反射波。因此，可由波速v及接收到反射波的時(shí)間tx，得到故障點(diǎn)離電纜首端的距離Lx=vtx/2。

反射波的信號(hào)強(qiáng)弱對(duì)確定tx是非常重要的。假設(shè)電纜的波阻抗為z，故障點(diǎn)的等值電阻為Ra，則在故障點(diǎn)的脈沖反射系數(shù)為r=（Ra-z）/（Ra+z）。對(duì)并聯(lián)型故障，設(shè)故障點(diǎn)電阻為Rf，則故障點(diǎn)的等值電阻Ra=Rfz/（Rf+z），脈沖反射系數(shù)r=-z/（2Rf+z），為使反射波的幅值足夠大，反射系數(shù)r的絕對(duì)值不應(yīng)小于0.05。由上式可知，Rf的值應(yīng)較小，不應(yīng)大于10 z。

3 電纜故障點(diǎn)確切定位

當(dāng)初步估計(jì)電纜的故障范圍后，即可在這范圍內(nèi)尋找電纜的確切故障點(diǎn)來(lái)進(jìn)行修復(fù)。對(duì)故障比例較高的并聯(lián)型故障，可根據(jù)電纜故障點(diǎn)電阻數(shù)值的大小，分別采用聲波法或音頻法。

3.1 聲波法

對(duì)于高阻性故障的電纜，可以采用聲波法來(lái)尋找故障點(diǎn)。由高壓脈沖發(fā)生器對(duì)故障電纜放電，故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，并產(chǎn)生放電聲音，在電纜直埋情況下，產(chǎn)生地震波，定點(diǎn)儀的聲測(cè)探頭（聲音傳感器）揀拾地震波信號(hào)并放大后通過(guò)耳機(jī)或表頭輸出。地震波從電纜故障點(diǎn)傳到地面后，在2 m的半徑以外很快衰減為很小，使用定點(diǎn)儀監(jiān)聽(tīng)地震波時(shí)，一般是4 m距離監(jiān)聽(tīng)一次。當(dāng)監(jiān)聽(tīng)到地震波時(shí)，說(shuō)明故障點(diǎn)已經(jīng)在2 m以?xún)?nèi)，當(dāng)找到聲音信號(hào)最大點(diǎn)即可以精確找到故障點(diǎn)的位置。

3.2 音頻法

對(duì)于低阻性故障的電纜，無(wú)法對(duì)其施加高電壓脈沖，就不能再使用上述的聲波法?？蓪?duì)電纜施加音頻電壓，原理接線圖，如圖1所示。音頻電流經(jīng)電纜首端流入電纜芯線，在故障點(diǎn)處流至外屏蔽層，并回至電源。在地面使用磁場(chǎng)探測(cè)線圈檢測(cè)音頻信號(hào)，在A區(qū)域可以接收到信號(hào)，但當(dāng)檢測(cè)人員進(jìn)入B區(qū)域后，信號(hào)就立刻消失。當(dāng)信號(hào)在有、無(wú)之間的交匯處，即為電纜故障點(diǎn)的位置。

4 電纜護(hù)層故障點(diǎn)的定位

4.1 預(yù)估定位

對(duì)電纜護(hù)層故障點(diǎn)進(jìn)行預(yù)估定位的原理接線圖，如圖2所示。圖中的線芯可以是被測(cè)電纜的另一線芯，也可以是其他電纜的一根線芯。

設(shè)護(hù)層的損壞位置在B點(diǎn)，該處對(duì)地電阻下降。分別對(duì)護(hù)層AB、BC段通過(guò)直流電流，根據(jù)AB、BC段的電壓降，確定故障位置。在測(cè)試時(shí)先將開(kāi)關(guān)S投向位置1，直流電流源5在電纜護(hù)層AB段產(chǎn)生的壓降U1可由毫伏表讀出。再將開(kāi)關(guān)S投向位置2，并由毫伏表讀出電纜護(hù)層BC段的壓降U2。顯然，故障點(diǎn)A點(diǎn)的距離為，式中L為電纜長(zhǎng)度。

4.2 確切定位

在初步估計(jì)了電纜護(hù)層的故障范圍后，即可在此范圍內(nèi)尋找確切故障點(diǎn)。對(duì)電纜護(hù)層故障點(diǎn)進(jìn)行確切定位的原理接線圖，如圖3所示。

直流電流經(jīng)電纜護(hù)層的破損處流向大地，在預(yù)估的護(hù)層故障點(diǎn)范圍內(nèi)用儀表在地面測(cè)量電壓。由C點(diǎn)開(kāi)始逐漸加電壓，到B點(diǎn)電壓最大，過(guò)B點(diǎn)后電壓逐漸下降，到A點(diǎn)時(shí)其值為零，過(guò)A點(diǎn)后電壓又開(kāi)始增加，但極性改變。電壓極性變換處即為護(hù)層故障點(diǎn)所在位置。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代人的生活已經(jīng)離不能電能，而保障10 kV電力電纜的安全運(yùn)行無(wú)論是對(duì)電力企業(yè)、商企抑或居民用電都是不容忽視的重點(diǎn)。電力電纜故障查找對(duì)測(cè)試人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求較高，科技資訊也日新月異，文中主要介紹電力電纜故障定位的查找方法，并針對(duì)其故障定位方法及檢測(cè)進(jìn)行分析論述，可供相關(guān)人員參考。為電纜安全、可靠運(yùn)行、快速?gòu)?fù)電提供保障。

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