电力电缆故障测试的现状及展望

电力电缆故障测试的现状及展望

陈允柯

徐州海伦哲专用车辆股份有限公司， （ 221000 ）

摘要：本文阐述了电缆故障产生的机理与原因、电缆故障测试的步骤和常见的测试方法以及目前常见的电缆故障测试设备等。目前应用的基本上都是离线测距。从预防的角度看，电力电缆线路故障探测技术的发展趋势将主要是在线检测技术及自动化测试技术。

关键词：电力电缆 电缆故障查找 电缆测试车

引言

100 多年前，英国开始安装10kV 单相电力电缆线路，1910 年后20kV 及35kV 电力电缆开始使用，到1927 年，美国开始采用132kV 充油电力电缆，法国于1952 年和1960 年先后制造了380～425kV 和500kV 充油电力电缆。电力电缆线路在我国的生产开始于上世纪30 年代，新中国成立之初，生产规模较小，生产体系不够完善，其生产能力也相当薄弱，到1978 年改革开放后，我国国民经济开始稳步向前发展，这也带动了电力工业的飞快向前发展，电力电缆技术日趋成熟。

至今，我国电力技术人员在电缆线路方面上的研究花费了很大的心血和努力，也取得了相当大的成就，尤其是在电力电缆线路故障探测技术方面取得了许多成果各种探测方法和测试定位仪器如雨后春笋一般应运而生，故障定位技术在实践中得到了不断完善和提高，并且在实际运用中发挥了重要作用。

1 电缆故障产生的机理与原因

1.1击穿机理

电缆故障点击穿基本上可分为电击穿与热击穿两种形式。

1.2产生故障的基本原因

故障产生的基本原因和故障表现形式是多方面的，有逐渐形成的也有突然发生的，有单一型的故障，也有复合型的故障。总之，发生故障后，若果能及时找出故障点，并进行修复，可有效的防止事故的进一步扩大。只有充分了解和详细分析这些故障的前因后果，以及电缆路径上的外界环境，才能“对症下药”，采取必要措施，防止情况进一步恶化，并尽快找到故障点。国内电缆故障产生的原因主要有以下几种：

（1）外力破坏，约占故障的58%。

（2）附件制造质量不合格，约占全部故障的27%。

（3）敷设施工质量不合格，约占全部故障的12%。

（4）电缆本体质量问题，占全部故障的3%。

2电力电缆故障测试的基本步骤与测试方法

2.1故障测试的基本步骤

一旦电缆绝缘被破坏，造成供电中断后，测试人员一般需要选择合适的测试方法和合的测试方法和合适的测试仪器，按照一定的测试步骤，来寻找故障点。电力电缆故障查找一般分故障性质诊断、故障测距、故障定点三个步骤进行。

故障性质诊断过程，就是对电缆的故障情况做初步的了解和分析过程。然后根据故障绝缘电阻的大小对故障性质进行分类。再根据不同的故障性质选用不同的测距方法粗测故障距离。然后再依据粗测所的故障距离进行精确故障定点，在精确定点时也需根据类型的不同，选用合适的定点方法。

2.2故障测距方法

2.2.1电桥法

主要包括传统的直流电桥法、压降比较法和直流电阻法等几种方法。

2.2.2低压脉冲法

又称雷达法，该方法具有操作简单、测试精度高等优点，主要用于对断线、低阻故障进行测试，但不能测试高阻故障和闪络性故障，而高压电缆中高阻故障较多。

2.2.3脉冲电压法

该方法是通过高压信号发生向故障电缆中施加直流高压信号，使故障点击穿放电，故障点击穿放电后就会产生一个电压行波信号，该信号在测量端和故障点之间往返传播，在直流高压发生器的高压端，通过设备接收并测量出该电压行波信号往返一次的时间和脉冲信号的传播速度相乘而计算出故障距离的一种方法。此方法对高低阻故障均能进行检测，但用这种方法测试时，测距仪器与高压部分有直接的电气连接，可能会有安全隐患。

2.2.4脉冲电流法

这种方法脉冲电流法一样，不同的是，该方法是在直流高压发生器的接地线上套一个电流耦合器没来采集线路中因故障点放电而产生的电流行波信号，这种信号更容易被理解和判读，同时电流耦合器和高压部分无直接的电气连接，因此安全性更高。

2.2.5二次脉冲法

是基于低压脉冲波形容易分析、测量精度高的情况下开发出的一种新的测距方法。依据脉冲计数方法的不同，也可成为三次脉冲法或多次脉冲法。

2.3故障定点方法

2.3.1声测法

该方法是在对故障电缆施加高压脉冲使故障点放电时，通过听故障点的放电声音来找出故障点的方法。该方法比较容易理解，但由于外界环境一般比较嘈杂，干扰比较大，有时很难分辨出真正的故障点的放电的声音。

2.3.2声磁同步法

这种方法也是对电缆施加高压脉冲使故障点放电。用这种方法定点的最大优点是：在故障点放电时，仪器有一个明确直观的指示，从而易于排除环境干扰；同时这种方法的精度较高，信号易于理解、辨别。

2.3.3音频信号法

此方法主要是用来探测电缆的走向。在电缆两相间或者相合金属护层间加入音频电流信号，用音频信号接收器接收这个音频电流产生音频磁场信号，就能找出电缆的敷设路径；在电缆中间有金属性短路故障时，对端就不需要短路，在发生金属性短路的两者之间加入音频电流信号后，音频信号接收器在故障点正上方接收到的信号就会突然增强，过了故障点后音频信号会明显减弱或者消失，用这种方法可以找到故障点。

2.3.4跨步电压法

通过向故障相和大地之间加入一个直流高压脉冲信号，在故障点附近用电压表检测放电时两点间跨步电压突变的大小和方向，来找到故障点的方法。

3国内外电力电缆故障测试设备简述

3.1便携式综合测试仪

目前这种设备的组成形式大概有两种：一种采用低压脉冲法、脉冲电流法及二次脉冲法三种方法测试故障距离，采用声磁同步法探测故障点位置的仪器。定点时显示磁场波形和声音波形，同时也有故障查找和电缆识别的功能。这种测试精度较高。另一种是采用低压脉冲法和脉冲电压法两种方法测试故障点的距离，采用声测法探测故障点位置的仪器。定点时主要是通过用耳机监听故障的放电声音来判断故障点位置，测试精度相对要差一些。

便携式综合测试仪的优点是：价格便宜，便于携带，同时测试精度也比较高。高压发生器和电容的容量比较小，不利于击穿一些特殊的、需要长时间高电压作用的故障，同时放点声音小，不利于故障定点。

3.2简易测试设备

用电桥法或者根本不测距，直接用声测法或跨步电压法对电缆故障定点，这种设备主要用来测试直埋电缆的开放性故障，它只能解决一部分故障测试。

3.3电缆测试车

这是一种综合性比较强的组合设备，它采用低压脉冲法、脉冲电流法及二次脉冲法等几种方法测试故障距离，采用声磁同步法和跨步电压法探测故障点的位置，并配以路径仪和电缆识别仪，另加发电机，有的还带0.1Hz超低频交流耐压设备。由于车上配备的高压发生器和电容的容量比较大，更易于电缆故障点的击穿，同时放电声音也比较大，有利于故障定点。

4 结语

通过查阅大量中外相关资料文献,了解到在电缆故障定位方面，目前应用的基本上都是离线测距。从长远角度来看，电力电缆线路故障探测技术的发展趋势将主要是在线检测技术及自动化测试技术，这两种技术相对离线检测技术来说，主要优点体现在：能够快速实现故障测距，并且能够将故障测距信息自动传送到系统监测设备。现在，为了更好的解决电力电缆线路故障测距的各种问题，国内外许多公司在不断研制开发新的测试技术，但就目前情况来看，电缆线路的故障在线检测技术与架空输电线路的故障在线检测技术之间还存在很大的差距。

参考文献：

[1]朱启林，李仁义，徐丙垠．电力电缆故障测试方法与案例分析[M]．北京：机械工业出版社，2008，3-9

[2] 张栋国.电缆故障分析与测试[M].北京:中国电力出版社，2005，25-57

[3] 马成才，张学昌，何有和等.电力电缆故障检测方法的探讨[J].工业计量. 2000增刊，325-329