电力电缆故障诊断和现场测距方法分析

重三堇量茎　！Ｇ。ｎｇＹ　ｖｕ—　ｓｎｕ　电力电缆故障诊断和现场测距方法分析　唐志宇　（云南电网公司曲靖供电局，云南曲靖６５５０００）　摘要：阐述了电力电缆故障特征获取和故障类型判别方法，介绍了电力电缆故障预定位（粗测）和精确定位（精测）的测试方法。　关键词：电力电缆；故障诊断；预定位；精确定位　０引言　如何根据电缆故障特征采用合适的诊断和定位方法，从而　法、二次脉冲法、三次脉冲法和直流三次脉冲法等。一般情况　下，先采用兆欧摇表、万用表、故障测距仪等仪器仪表判断电缆　故障性质，然后有针对性地采用低压脉冲、二次脉冲等故障探　以最快的速度和最低的维修成本有效排除故障，及时恢复供　电，是各级供电部门进行电力电缆运行维护研究的重要内容。　１　故障特征获取和故障类型判别　首先应从计算机监控系统中获取电力电缆故障的基本特　性，如出现故障的电缆线路、故障时三相电压及电流等故障特　征数据，并将故障线路从系统中解列，避免影响其他非故障线　路的正常运行，然后组织相应的技术人员到现场进行故障排　除。根据多年积累的现场故障排除经验，笔者认为电力电缆常　见故障包括高阻故障、断线故障、低阻故障及外护套短路故障　等几种类型，应结合故障特征数据信息，并采用相应的测试仪　器仪表对故障性质进行粗判。工程中，电力电缆故障性质的判　断大多是在故障发生后进行，这就需要采用相应的测量仪器仪　表来测定电力电缆的导电性能和绝缘性能，从而为故障的准确　诊断提供相应数据信息，协助电力工作人员选取合适的检测方　法，从而提高故障诊断排除的效率　盲目进行故障探测，不仅　可能因探测方法选择不当而不能及时准确地实现故障诊断和　定位，同时还可能损坏测量仪器仪表。因此，在进行故障探测　前，应根据故障的一些特征采用测量仪器仪表进行故障类型的　初步判断，从而为探测方法的选择提供重要参考依据。　（１）故障电缆绝缘性能的测试。根据大量实践工作经验，　在进行电力电缆故障性质排除过程中，应首选５００　Ｖ的兆欧摇　表，用于测量故障电缆各相对地、对金属屏蔽层以及各相间的　绝缘电阻值，若因测定对象阻值过小而兆欧表不能准确显示　时，宜采用万用表来进一步测量，这将有助于工作人员准确判　断故障电缆是发生高阻故障还是低阻故障，进而采取合适的故　障探测方法。　（２）故障电缆导电性能的测试。在故障测量端将故障线路　的线芯或绝缘护层（钢铠）用完好线芯短路，并采用万用表的电　阻档来测定电缆线芯或护层（钢铠）导电性能的连续性，以判断　故障电缆是否存在断线问题。另外，还可以直接利用电缆故障　测距仪进行低压脉冲法测试，以判断是否存在断路波形，如果　存在，则还需采用万用表进行确定。　（３）故障外护套性能的测试。按照测试要求对外护套施加　电压，以测定外护套在一定时间范围内对电压的抵抗性能，若　未出现击穿现象，则说明被测电缆外护套不存在故障。　２电力电缆故障点的预定位方法　随着仪器仪表技术、计算机技术等的快速发展，基于不同　理论的电力电缆故障探测方法也越来越多，但目前在工程现场　主要采用基于行波反射技术的电缆故障探测法，如低压脉冲　１０４　测方法，对电力电缆的故障位置进行预定位。基于行波反射技　术的电力电缆故障粗测（预定位）的判断逻辑如图Ｉ所示。　图１　电力电缆故障粗测（预定位）的判断逻辑　如图Ｉ所示，在进行绝缘测试和导通试验后，就可以根据　测试结果确定是否为低阻故障、断线故障、高阻故障或外护套　故障，然后根据不同故障特性相应选择低压脉冲、二次脉冲、三　次脉冲等探测方法进行故障的预定位。例如，当测试结果表明　故障属于低阻故障时，应根据阻抗测试值确定故障等级，然后　采用低压脉冲测试对故障进行预定位。　（１）低压脉冲测试法。当电缆中某处的阻抗出现失配时，　会引起脉冲波的反射。因此，可以根据仪器观测到的发射脉冲　同反射回波脉冲问的时问差以及电缆中行波的传输速度，初步　计算出电缆故障距离。在工程中，可以采用低压脉冲测试法来　对低阻击穿、短路、断线故障进行初步测距。该方法具有测距　逻辑简单、波形直观、计算简单等优点，不需要电力电缆长度、　截面等原始资料信息即可进行测距，在工程中应用很广泛。但　采用该方法确定故障距离的前提是要知道电力电缆敷设走向，　而且该方法无法测定高阻故障和闪络故障。　（２）二次脉冲测试法。二次脉冲测试法主要是采用一体化　高压发生器在瞬时产生高压冲击脉冲，并将其施加在故障电缆　故障相上，且确保电缆故障点被完全击穿，从而获得较为准确的　故障测距信息。在具体测距过程中，首先由一体化高压发生器　产生一个触发脉冲，同时自动启动高压发生器中的“二次脉冲自　动触发功能单元”和“二次脉冲电缆故障测试仪单元”。利用测　试仪准确记录电缆击穿后的电流和电压波形特征以及电弧熄灭　后的全长反射波，这样可以根据２个脉冲波间的波形特征，依次　获得故障电缆的全长信息和故障电缆的高阻（短路）故障点位　置。二次脉冲测试法利用高压脉冲发生器与二次脉冲触发器间　的有效配合，可以准确判定高阻、短路或闪络ｆ生故障的故障点位置。　（３）三次脉冲测试法。三次脉冲法是在二次脉冲法和多次　脉冲法的相互优化改进下形成的，主要采用专门的脉冲发生器　Ｇ。ｎｇＹｔ　ｖｕ—ｔｓｎｕ　三堇量茎　以产生２００　Ｖ或１　０００　Ｖ的冲击测试脉冲，从而在不击穿被测　电缆的条件下进行故障测距，该方法可以有效减小测试脉冲对　测试仪器设备的干扰。然后采用１６／３２　ｋＶ的高压有效击穿故　障点并产生燃弧作用，待燃弧电压降低到４　ｋＶ时，产生对应的　中压脉冲来确保燃弧能够维持５０　ｍｓ，此时系统自动获取燃弧　峰值电流，并获得故障测试波形，叠加高压、中压２条不同故障　波形，其存在的跳跃点即故障点。目前，三次脉冲法是工程中　示信号的强弱就可定出故障点的位置。在故障点，耳机中音响　最强，当探头移开故障点１～２　ｍ时，音频信号声响即中断。用　于探测故障电阻小于１Ｏ　Ｑ的低阻故障。　４结论　笔者认为，在电力电缆故障诊断工作中应注意以下几个方　面问题：（１）在实践工作中，高阻抗和低阻抗并没有绝对的区分　点，因此，为了提高故障性质判断的准确性，确保故障探测方法　选择的准确可靠，应尽量多采取几种方法进行综合比较分析。　较为先进的电缆高阻故障预定位方法，其测试结果准确可靠。　３电力电缆故障点的精确定位方法　电力电缆故障点的精确定位方法主要包括声测法、音频电　流感应法、接地电位测量法等。其中，声测法比较适用于高阻　故障；而对于低阻故障（如故障电阻小于１Ｏ　Ｑ时），音频电流感　应法的测距效果较好。　对于３５　ｋｖ、１０　ｋＶ中压供配电网而言，由于其结构较为复杂，　电缆分支较多，Ｈ接头、中间压接头比较多，在故障探测过程中　接头故障的波形很难分辨，因此，在判断电缆接头出现故障时，　应采取相应技术措施使电缆接头故障点获得充分放电，以确保　测距结果准确可靠。（２）当电缆一端放电不充分或测试过程中　采集不到有效波形时，应从电缆另～端进行升压测试。无论选　电力电缆故障点精确定位方法的优缺点及适用范围：　（１）声测法。电源向电容器充电使球间隙击穿，故障点击穿　产生火花放电，引起电磁波的辐射和机械的音频振动。声测法　就是利用放电的机械效应，在地面用声波接收器探头拾取震波，　择何种故障探测方法，如果故障点距离测试端太近，都会在测　试过程中产生盲区，造成测试波形难以准确识别判断。此时，　可以尝试从电缆的另一端进行故障点测试，以避免盲区的存　在，确保获得准确的测试结果。（３）在进行故障点精确定位时，　尤其是采用声磁同步法进行精确定点，测试仪器设备应布设在　距离电缆故障点较近的一端，这样可以降低能量在电缆中的衰　减程度，从而快速准确地查找出电缆故障点，及时恢复供电。　［参考文献］　根据震波的强弱判定故障点的位置。适用于高阻故障。注意事　项：用声测法探测故障点，拾音设备的灵敏度和防外界杂音干扰　性能很重要。球间隙对故障电缆放电在故障点能否形成火花放　电也十分重要。火花放电的形成主要取决于故障点电阻、充电　电容器、电压值及电压沿芯线的衰减情况。通常选用１～１Ｏ　ｐＦ　的电容，对于６～１Ｏ　ｋＶ电缆，球隙放电电压调到２０￣３０　ｋＶ；对　于３５　ｋＶ电缆可调至３０￣３５　ｋＶ，放电时间间隔以３～５　Ｓ为宜。　（２）高频电流感应法。音频感应定点法的基本原理是用　ＥＩ］鹿洪刚，覃剑，陈祥训，等．电力电缆故障测距综述［Ｊ］．电网技　术，２００４（２０）　１　ｋＨｚ的音频信号发生器向待测电缆发出音频电流，由音频电　流在电缆周围产生电磁波。然后在地面上用探头在电缆粗测　点沿电缆接收电缆周围电磁场变化的信号，并将此信号经放大　器放大后送人耳机或指示仪表，根据耳机中音响或指示仪表所　（上接第１０３页）　收稿日期：２０１３—０６—０６　作者简介：唐志宇（１９７１一），男，云南玉溪人，研究方向：电气　试验。　接触器分闸，并检查确已分断。（２）拉开低压隔离开关。（３）　将低压隔离开关闭锁、上锁。（４）在隔离开关上悬挂“线路有人　工作，严禁合闸！”标识牌。　路停电先停用重合闸。（３）线路停电先断开线路ＱＦ，再断开线　路侧ＱＳ，最后断开母线（电源）侧Ｑｓ。（４）退出线路ＱＦ的操　作、信号、保护、测控电源；退出ＱＦ动力电源、电动ＱＳ操作电　源。（５）退线路保护（退线路保护屏各连接片）。（６）对线路验　送电操作前的准备：（１）工作结束人员撤离后，停送电操作　人员检查无误后方可到配电点送电。（２）检查作业和操作现场　瓦斯情况，确定瓦斯不超０．５　。（３）再次核对设备名称、编号　和实际状态，检查正确后，方可进行送电。　电，确无电压后合地刀，挂标示牌。　［参考文献］　送电操作顺序：（１）拆除隔离开关上悬挂的“线路有人工　作，严禁合闸！”标识牌。（２）将低压隔离开关闭锁、解锁。（３）　合上低压隔离开关。（４）将低压开关断路器或接触器合闸。　配电点低压停送电注意事项：操作低压馈电开关时，除按　照程序停电操作外，必须要按下机械分闸按钮，确认机构已断　开，再把隔离开关打在“分”的位置，闭锁、上锁、挂牌；若无主回　路隔离开关时，必须同时分断上一级开关的断路器和隔离开　关，同时在上一级开关的隔离开关手把上进行闭锁、上锁并悬　挂标示牌。如需要送电时，必须等所有分馈线路上作业人员全　部作业完毕，方可解除分馈和总馈开关闭锁送电。　［１］朱少英．谈高压配网输变电工程可研阶段系统规划设计收资　［Ｊ］．企业科技与发展，２０１１（２Ｏ）　［２］蔡周．变电站倒闸操作危险点分析及预防控制措施［Ｊ］．科技资　讯，２０１２（６）　［３］薛志国．变电运行倒闸操作主要危险点分析及其预控［Ｊ］．科技　资讯，２０１２（６）　［４］李长海，侯鹏．探析确保输电线路合理安全运行的有效措施　Ｅｌｉ．中小企业管理与科技，２０１０（３６）　３结论　（１）操作前检查线路ＱＦ、ＱＳ三相处于合闸状态。（２）线　收稿日期：２０１３—０７—３１　作者简介：张福荣（１９８４一），男，陕西府谷人，助理工程师，研　究方向：变电运行。　机电信息２０１３年第３Ｏ期总第３８４期１０５