交联电力电缆故障点的测寻方法

摘要：针对电力电缆在施工及生产运行中出现的各类故障，该文详细介绍了测寻故障时的粗测和精测方法，并列举了惠斯登电桥法和声测法的实例。 随着城镇的发展，用电量愈来愈大，架空线受到城镇地面、空间、环境保护、安全及美观的限制，因此在城镇中大量采用交联电力电缆。无论是在电缆施工还是在生产运行中，都会出现故障，因此及时、准确地测寻到电缆故障点具有重要意义。 1 原因分析 由于外力破坏，或电缆施工时没有严格按照工艺要求而留下隐患；电力电缆老化使绝缘性能降低；大气过电压、操作过电压等都会使电缆产生击穿。这种击穿一般分为高阻击穿和低阻击穿，用万能电阻档测量绝缘电阻 < 10 kw者为低阻击穿；> 10 kw不能用低压脉冲法测量的为高阻击穿。对击穿故障点的定位可分为两步：先粗测电缆故障点位置范围，然后精测故障点的精确位置。 2 粗测方法 电桥法。用低压电桥测电缆低阻击穿，主要是利用电阻的大小跟电缆的长度成正比，利用电桥原理测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小，并将它与无故障相做比较，进而确定故障点距离的原理进行的。用电容电桥测电缆开路、断线，当电缆呈断路性质时，由于直流电桥测量臂未能构成直流通路，所以，采用电阻电桥法将无法测量出故障距离，只有采用电容电桥法，并用高压电桥法测泄漏性高阻击穿。 驻波法。根据微波传输线原理，利用传输线的驻波谐振现象，对故障电缆进行测试，本法适用于测低阻及开路故障。 脉冲法。利用传输线的特性阻抗发生变化时的回波现象，在电缆芯线中加上一定的电压，使其不击穿而产生放电故障。放电脉冲在电缆中传播及反射，用数字示波器测出三个脉冲的位置比例，算出故障点的位置（和局放故障点的方法一样），本法适于高阻击穿。 闪络法。用直闪法测闪络性高阻故障；用冲闪法测泄漏性高阻故障，即能测试电缆所有故障，此法能解决其他方法难于解决的高阻故障。 简易办法。不需要特殊设备，将电缆加电压将故障点反复击穿，并烧穿后，在电缆两端接入3 V电池（或蓄电池）的同时，用两个数字毫伏表同时测量电缆两端芯线对铜带的电压，这两个电压的比值即为故障点到两端的距离比，一般误差在3 m以内。 3 精测定位法 音频法。主要用于低阻故障，测电缆开路、断路故障的定位，用音频信号发生器发送音频电流，电力电缆会发出电磁波，在电力电缆故障点附近的地面上用探头（电感式线圈）沿被测电力电缆走向接受电磁场变化的信号，将信号放大后送入耳机或指示仪表信号的变化情况，根据耳机中声响的强弱或仪表指示值的大小定出故障的位置。在电力电缆故障点音频信号最强。 声测法。主要用于高阻故障。加脉冲直流高压于故障电缆芯线和铜带之间，使故障点产生间歇放电，引起电磁波辐射和机械的音频振动，在地面用声波接收器探头拾取震波，根据震波强弱很容易准确判定故障点的位置。 4 实际运用 某10 kV电缆B相接地故障。停电后检查，发现开关正常，电缆A、C两相对地绝缘合格，B相对地绝缘为0，用万用表测电阻只有310 Ω，此故障类型为单相低电阻接地故障。 针对电缆故障类型，决定首先采用惠斯登电桥法来初步确定故障点范围，然后，用声测法来精确判定故障点位置。 4.1 粗测——惠斯登电桥法 接线图如图1所示。 此主题相关图片如下：01.jpg 试验设备： ·保珈玛750型直流稳压电源E； ·双掷开关K； ·电阻箱：测量臂电阻R2； ·比例臂电阻R1； ·单臂电桥内的检流计G； ·滑线电阻器：检流计灵敏度调整电阻Rf； 计算方法：电桥平衡时，X = 2LR1/(R1＋R2)。 在M侧测量的数据：将N侧A、B两相电缆用线短接，E取直流200 V，R1为400 Ω，R2为970 Ω，代入上式计算出接地故障点在距离N侧0.58L处。 在N侧测量的数据：将M侧A、B两相电缆用线短接，E取直流200 V，R1为442 Ω，R2为1371 Ω，同样代入上式计算出接地故障点在距离M侧0.48L处（即N侧为0.52L处）。 为消除试验引线及短接线等测量误差，取两侧测量的平均值，得出接地故障点大约在距N侧0.55L处。经现场实测此电缆长度为379 m，也就是说接地故障点大约在距N侧208 m处。 4.2 精测——声测法 为精确判定故障点位置，需用声测法，具体方法如下： 接线图如图2。 此主题相关图片如下：02.jpg 试验设备： ·试验变压器B：220 V/50 kV，5 kVA； ·水阻R：0.1～0.5 MΩ； ·球隙G：放电电压20 kV； ·电容C：用电缆A相； ·硅二级管D：2DL100/1； ·电阻分压器：50 kV/100 V。 测试方法： 先调整好球隙G的放电电压为20 kV，按试验接线图接好线，升压，当电容器C充电到一定电压时，球隙击穿，电容器电压在B相电缆上，产生火花放电（放电频率一般为2～3次/s），引起电磁波辐射和机械的音频振动，同时沿电缆线路用声波接收器探头拾取震波，根据震波强弱判定故障点。 注意事项：试验设备应在额定容量内，应监视调压器和电源线的温度。 试验变压器及电缆内护层可靠接地。 查找结果：用声测法查出B相接地故障点位置是在距N侧205 m。 打开盖板后，发现故障点处电缆外表有一洞眼，并对地有放电痕迹。经分析，故障原因是由于负责中间头制作的施工单位施工质量不合格，运行中接头发热损伤了电缆绝缘引起接地故障。 5 结论 惠斯登电桥法只适用于查找电缆的低电阻接地故障，由于存在试验引线及短接线等误差，只在电缆一侧所测量的故障点位置误差较大，当从电缆侧进行测量，并取平均值就可以消除测量误差，提高测量精度。此次故障查找的误差小于1%，故障点距开关侧205 m，用电桥法查找时距开关侧208 m。两者之间误差只有3 m。证明用电桥法查找低电阻接地故障准确性高，方法简单，省时省力。 声测法适用于多种类型的电缆故障查找，但只有在首先应用惠斯登电桥法查找出电缆故障范围的基础上，再使用该方法才更有效，可迅速的找出电缆故障点。 电缆线路万一发生故障后，应立即进行查找，利用惠斯登电桥法和声测法能有效查找低电阻接地故障电缆的故障点位置，电缆故障的查找方法简单，省时省力效果良好。