二次脉冲法电缆故障测距技术在本钢的应用

摘 要：本文通过对本钢供电厂近十年电缆故障性质的统计得出电缆故障绝大部分为高阻故障，对电缆高阻故障的探测显得尤为重要，而传统的高阻故障查找方法耗时费力，为此，在比较现有高阻故障测距方法基础上，我厂改为采用二次脉冲法对高阻故障进行探测，测试效率和准确度显著提高。

关键词：电缆故障性质；高阻故障；电缆故障测距；二次脉冲法

中图分类号：TM773 文献标识码：A

1 引言

电力电缆因其运行可靠性高，受环境因素影响小，不占地面空间便于合理布局等优点而广泛地应用于各大工矿企业中。但外力破坏、施工不当、绝缘老化、过负荷运行等诸多因素都会导致电缆不可避免的出现故障。由本钢供电厂维护的电缆回路共有381个，全长35km，多为本钢各厂矿的受电电缆，其中近28km敷设于地下直埋段、电缆隧道、电缆沟内，环境较为隐蔽，一旦发生故障，如不能较快的探测到故障点的确切位置，不能及时排除故障恢复供电，往往会造成停电停产，严重影响本钢的安全生产。

通过对供电厂近十年电缆故障性质的统计得出：预防性试验发现的故障，不少于90%为高阻故障；运行故障的80%是高阻故障。由此看来绝大部分电缆故障为高阻故障，对高阻故障的探测显得尤为重要。

2 传统高阻故障查找方法

传统的电缆故障测距方法如电阻电桥法、电容电桥法只能测试低阻故障或断线故障；高压电桥法虽能测试高阻故障，但无法测试泄漏性故障和闪络性故障，且测试过程中所有测试设备均在高压状态工作，对测试安全条件要求很高，没能推广使用。

在使用二次脉冲法故障测距技术前，我厂电缆维护人员通常采用以下两种方法查找高阻故障：

一是对故障电缆进行直流耐压，经过一个耗时费力的“烧穿”过程，将高阻故障转化为低阻故障，再用低阻故障测试方法测试故障距离，但并不是所有高阻故障都能通过“烧穿”转化为低阻故障，而且如果“烧穿”电流过大，极易导致故障点绝缘碳化熔烧，形成金属性接地故障，增加故障定点难度。

二是对电缆故障相加冲击高压，将故障点闪络击穿形成瞬间短路放电，然后沿电缆敷设路径倾听放电声音对故障点进行查找，但由于不知道故障点的大致范围只能全线查找，遇到直埋段时由于人耳听不到声音，需要用声磁法在整个直埋段范围内进行查找。

以上两种方法耗时费力，有时整组电缆维护人员一起查找仍需数日甚至一周才能找到，有时为了缩短抢修时间只能将故障电缆切割为几段，分段摇测绝缘，确定故障段后整段进行更换，制作中间接头重新连接，不仅增加了抢修成本，而且增加中间接头的同时也增加了电缆运行风险。

3 现有高阻故障测距技术比较

随着计算机技术、高速数据采集技术的发展，基于行波的电缆故障测距技术获得深入的研究，产生了冲击高压闪络法和二次脉冲法两种高阻故障测距技术。

冲击高压闪络法可用于高阻故障的探测，包括泄漏性故障和闪络性故障。但冲击高压闪络法的实测波形较为复杂，且受电缆故障点所在位置及电缆中间接头影响，波形容易产生畸变，与理想的标准波形相差较远，给测试人员的分析判断带来较大困难，对测试人员的技术基础和实际经验要求很高。

二次脉冲法的出现使得高阻故障的探测效率和准确度得到很大的提高。它的先进之处在于使测得的故障波形大大简化，将复杂的高压冲击闪络波形变成了非常容易判读的类似于低压脉冲法的短路故障波形。降低了对操作人员的技术和经验要求，极大的提高了故障判断的准确率。

基于二次脉冲法在电缆高阻故障测距方面的先进性和实用性，我厂引进了一台二次脉冲电缆故障测试仪，改为采用二次脉冲法对高阻故障进行探测。

4 二次脉冲法测距原理

二次脉冲法是在冲击高压作用下高阻故障点被击穿产生电弧的同时向其发送一个低压测试脉冲，此脉冲在电弧短路点得到一个短路反射回波，反射回波的极性与发射脉冲的极性相反。当故障点短路电弧熄灭后，再发射一个低压测试脉冲，可测得电缆的全长开路波形。将前后采集到的波形上下对应显示在同一屏幕上，全长开路波形与发射脉冲的极性相同，故障点反射波形的极性与发射脉冲的极性相反，将上下两个波形重叠可以发现：故障回波前的两个波形拟合性较好（幅度和波形轨迹），故障回波拐点后的波形明显离散，不再重叠，起始波形和回波拐点之间的距离即为故障距离。

5 实际应用案例

2014年10月2日，本钢供电厂滨河变电所至郑家变电所联络电缆受系统波动影响发生运行故障，由于该回路联络电缆只有1根，为保证系统安全运行需要尽快找到电缆故障点，及时抢修恢复备用状态。

故障电缆为YJV22-3×240mm2交联电缆，电压等级10kV，全长1700m，其中架空敷设1350m，直埋敷设350m，共有3个冷缩中间头，中间头全部位于直埋段中，用2500V摇表对电缆三相进行摇测绝缘，测得C相对地绝缘为0Ω，使用万用表测出故障电阻为100kΩ，判断为高阻故障。

电缆抢修人员首先对架空段进行巡查未发现异常，判断故障点位于直埋段内，根据故障性质决定采用二次脉冲法对电缆故障点测距，所测波形上部为全长开路波形，下部为故障点反射回波，上下波形对比可以发现在故障点之前两个波形拟合性良好，而故障点的反射回波与全长开路波形极性相反，突变为上升的正极性波形，将两条电子游标移到起始波形和回波的拐点上测得故障点距测试端750m，经声磁法精确定点后挖开土层，故障点就在所测位置，故障位置确定后，抢修人员马上进行处理，及时恢复系统正常运行。

结语

在应用二次脉冲法电缆故障测距技术后，我厂对电缆高阻故障的探测效率和准确度显著挺高，节省了抢修时间和抢修成本，降低了电缆修复后的运行风险，为本钢安全生产提供了保障。

参考文献

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[2]洪滨，张国栋.中国电工技术学会电线电缆专业委员会2010学术年会论文集[C].成都：中国电工技术学会，2010.

[3]许燕灏，黄祖成，候俊，杨苹.二次脉冲法电缆故障测距技术及其应用[J].科技资讯，2008（02）：38-39.

作者简介：于聪（1986 -），男 ，2010年毕业于哈尔滨工业大学通信工程专业，助理工程师，现从事电力电缆和架空输电线路专业技术工作。