电缆高阻故障点检测方法

张振宇

摘要：电力电缆发生故障时，如何能快速、便捷的检测出故障点，恢复正常供电对企业生产和居民生活都有重要意义。文章通过对电力电缆常见故障现象和成因的分析，结合现有试验技术手段和常用电缆故障检测方法进行分析、对比，提出一种快速有效解决各种敷设状态下电力电缆高阻态故障点的检测方案。

关键词：电力电缆；高阻态故障点；故障检测

中图分类号：TM726文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）04-0146-02

现代社会中，各种能源的使用大大促进了社会的进步和发展，在各种能源中，电能是使用最为广泛的，而作为电能传输的介质——电力电缆，以其安全、可靠、便于施工、节约空间等优点，获得广泛的应用。但在长期的使用过程中，电力电缆难免会由于各种原因出现故障，影响企业生产和居民的生活，因此能够快速的排除故障，恢复正常供电具有重要意义。

一、电力电缆常见故障及成因分析

电力电缆常见的故障有导电不良、绝缘不良、短路、断路故障等。

造成导电不良的原因一般是电缆终端头连接不紧固，造成接触电阻增大引起。

造成绝缘不良、短路故障的原因一般是电缆自身绝缘材料、制造工艺缺陷；电缆头绝缘材料、制造工艺缺陷、施工方法不对；绝缘受潮、老化变质；长期运行过电压引起的。

造成断路故障一般是受外界机械损伤引起的。

基本上，电缆故障是由于绝缘不良或绝缘层受损造成的。通常只要恢复受损的绝缘就能解决故障，因此电缆故障点的检测和确认就是解决问题的关键。

二、常用电缆故障检测方法

目前，对于电力电缆故障点检测常采用电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电流法、二（多）次脉冲法、声磁法进行测量。

电桥法，将被测电缆终端故障相与费故障相短接，电桥两臂分别借故障相和非故障相，通过调节电阻使电桥平衡，再使用公式计算得出故障点位置，其特点是简单，方便、精确度高。

低压脉冲反射法，测试时在电缆的故障相施加低压脉冲，该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点时，脉冲产生反射会送至测试点，根据发射脉冲与反射脉冲往返的时间差和脉冲在电缆中传播的波速度，便可计算出故障点的位置。

脉冲电流法，使用高压脉冲将电缆故障点击穿，通过仪表采集并记录故障点击穿后的脉冲电流波形，找到故障点一次和二次反射脉冲之间的距离，从而对电缆故障点进行定位。

二（多）次脉冲法，先对故障电缆发射一个低压脉冲并记录波形，然后对故障电缆发射一个高压脉冲将故障点击穿，再次发射一个低压脉冲，低压脉冲在击穿点被反射回来。将两次低压脉冲的波形叠加，交叉点极为故障点位置。

声磁法，在故障电缆一端加入脉冲高压使电缆故障点击穿放电，利用电缆故障间隙放电时产生机械声音对故障点定位。根据声音信号与磁场信号传播速度不一的原理，利用仪器探头捡出声音信号和磁场信号的时间差来确定准确的故障点。声音在电力电缆周围介质中传播速度大约为500m/s左右，而磁场信号传播速度几乎接近于光速——30万km/s，从故障点至仪器探头之间磁场信号传播的时间可以忽略不计，以磁场信号触发后开始记录声音信号，所以根据检出的声音信号至仪器探头之间传播时间的长短可以作为判断电力电缆故障点的远近，检测声音传播时间最短地点即为故障点。

但电桥法和低压脉冲反射法对于高阻抗故障无法进行检测。而脉冲电流法和二（多）次脉冲法虽然具有检测高阻抗故障的能力，但有时由于有些高阻故障点的绝缘电阻很大（几百兆欧甚至更大）且稳定，脉冲电流法和二（多）次脉冲法受自身测试原理及相关技术的限制，有时候难以对其故障点真正击穿，从而降低其绝缘电阻，因此在故障点的计算上，或是波形的判断上往往会出现较大偏差，造成故障点位置的误判断，从而可能导致时间和资源的浪费。

三、高阻故障点检测新方法

以上介绍的几种检测方法对电力电缆低阻态故障点的检测非常方便，但是当电力电缆的故障点呈现高阻态故障时，检测有效性和便捷性便大大降低。针对电力电缆的高阻态故障，并结合现有的试验技术手段，现提出一种能够快速、精确的查找高阻电缆故障点的方法。

具体技术方案是：通过使用大功率的试验设备对故障电缆施加直流高压。在耐压过程中，高阻故障电缆被击穿后，将试验仪表的过流保护回路短接切除，并增大电流，继续施加高电压，直至电缆残压降低到所需值。这样，通过大的电流将高阻故障点烧穿，将电缆高阻故障点彻底转化为低阻故障点，然后配合使用电桥法、低压脉冲反射法找出故障点的大体位置，最后还可以使用声磁法对故障点进行精确定位，从而精确找到电缆故障点。

使用该方法可以解决以往电缆故障点高阻抗性的难题。使原来不易检测到的故障点直接暴露出来，方便排除故障，简化检测流程，节约时间。

下面结合附图对本方法进行说明：

如图1所示，本方法的电缆故障检测装置由操作箱、升压源和HDTDR电缆故障定位仪组成。操作箱工作电源为交流220V，采用调压器T1并接千伏表kV，其输出端与升压变压器T3输入端相连。升压变压器T3通过整流硅堆D及保护电阻R并接电容C通过球形间隙G与被测故障电缆连接，操作箱控制回路采用隔离变压器T2进行隔离。升压源中串接微安电流表μA，升压变压器T3尾端与故障电缆屏蔽连接接地。升压源输出端通过脉冲电流耦合器L，与HDTDR电缆故障定位仪连接。

在遇到故障电缆时，首先使用高压兆欧表对故障电缆进行绝缘检测，确认为高阻故障后，即可使用本发明的技术方案对电缆故障进行检测。

检测时，通过上述连接方式将检测装置与故障电缆连接后，接通操作箱交流220V工作电源，合上操作箱电源开关K，电源指示灯HB1亮。将耐压/烧穿转换开关SA选择到耐压档（1-2），将球形间隙G短接，按测试要求调整过流继电器DL的保护整定值。按下高压启动按钮SB2，主接触器ZJ吸合，高压启动指示灯HB2亮，从零位开始手动调节调压器T1对升压变压器T3进行升压，并观察千伏表kV的数值，同时监视微安电流表μA的数值。当微安电流表μA的数值剧烈跳动或明显增大时，记录千伏表KV的电压值，将调压器T1输出电压降至零，停止高压输出，按下停止按钮SB1。使用接地棒对被测电缆充分放电。

将耐压/烧穿转换开关SA选择到烧穿档（1-3），保持球形间隙G短接状态，将微安电流表μA关断，按下高压启动按钮SB2，将调压器T1调至刚才记录的电压值或稍大一些的电压值，对故障电缆持续加压，通过大电流将故障电缆的高阻故障点烧穿，使其呈现为低阻状态。

高阻故障电缆烧穿后，将调压器T1输出电压降至零，停止高压输出，按下停止按钮SB1，使用接地棒对被测电缆充分放电。

将球形间隙G调至放电产生高压脉冲的状态，按下高压启动按钮SB2，调节调压器T1输出电压，使升压源在故障电缆上产生高压脉冲。同时启动HDTDR电缆故障定位仪，对电缆故障点进行定位。之后，还可配合使用声磁法在已测得的故障点所在区域进行精确定位。

四、结论

本文根据分析、对比常用电缆故障检测方法，在现有试验技术加以改进，提出了一种针对高阻态电缆故障点的快速、便捷的检查方法。使用该方法可以解决以往电力电缆故障点高阻抗性的难题，使原来不易检测到的故障点直接暴露出来，方便排除故障，简化检测流程，节约时间，大大提高工作效率。

参考文献

[1]徐丙垠．电力电缆故障探测技术[M]．机械工业出版社，1999.

[2]周利军．电力电缆线路的识别[J]．高电压技术，2004，（S1）.

（责任编辑：刘 晶）