电力电缆故障查巡培训系统的开发应用

高 峰，杨静林

(1.内蒙古电力党校(内蒙古电力技能培训学院)；2.内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010020)

1 系统开发目的

电力电缆在城市及工矿企业配电网中已基本普及，电缆发生故障的概率也随之增多。当电缆发生故障时，需快速查找并消除故障。而当前现场电缆维护人员排查故障能力整体水平较低，急需对电缆技术人员进行合理有效的培训，以提升电缆技术人员排查故障的能力。开发建设一套电力电缆故障查巡培训系统，已是迫在眉睫。

2 系统构成

内蒙古电力培训中心从生产实际需求出发，开展电力电缆故障查巡培训系统的开发，进行电力电缆故障查找、路径查找、识别及交流耐压试验等方面的专业技能培训。这些功能的测试贴近实际现场及实际故障环境。培训系统包括土建部分和故障测试仪及配套软件。

2.1 土建部分

总占地1 500m2，涵盖0.4kV、10kV、35kV 3个电压等级电缆，共敷设12根电缆：包括2根0.4kV四芯低压电缆、4根10kV三芯交联聚乙烯电缆、6根35kV单芯交联聚乙烯电缆。

电缆敷设包括直埋、沟道、穿管等方式。电缆终端采取真实电缆分接箱连接。

2.2 故障测试仪及配套软件

先进故障测试仪器及配套软件包括一套采用世界先进技术稳定弧反射测试方法的电缆故障测试仪器(见图1)及配套研发的培训流程、波形测试、分析软件，能涵盖0.4kV～500kV所有电缆电压等级的主绝缘故障的测试。

图1 电缆故障测试仪

3 系统设置及功能

3.1 常见故障设置

3.1.1 设计要求。①对于电缆故障点应具备能模拟近端距离、远端距离与中段某个位置等3种不同位置的故障，同时每个位置又能分别设置断线开路、低阻短路、高阻泄漏性、高阻闪络性等4种类型的故障。②故障性质要稳定。③针对故障探测的特点，故障点需要至少承受不小于15kV高压脉冲的冲击。④故障点便于修复。

3.1.2 设计原理。用电阻与间隙配合，设计各种类型的故障点，有选择地和电缆组装到一起。

3.1.3 电缆故障点的设置。故障类型包括电缆主绝缘远近端高低阻、单相高低阻、相间短路、断线、中间接头稳定型高阻、闪络、单相穿管故障、桥架故障、单芯外护套故障。基本涵盖了电缆主绝缘及外护套故障的常见故障类型，共设置13个故障点(见图2、图3、表1、表2、表3)。

表1 0.4kV电缆故障点设置情况(ZR-YJLV-0.6/1kV-3×50+1×25)

图2 现场电缆路径走向及故障点设置情况

表2 10kV电缆故障点设置情况(YJLV22-8.7/15kV-3×50)

表3 35kV电缆故障点设置情况(YJLV62-26/35kV-1×50)

图3 故障点设置情况

3.2 电缆故障探测技能分析

电缆故障探测一般分为故障性质判断、故障预定位、电缆路径查找与故障精确定点4步。

3.2.1 步骤一。故障性质判断是通过兆欧表、万用表判断出电缆发生了哪种类型的故障。

3.2.2 步骤二。故障的预定位又称故障测距。在电缆一端通过故障测距设备测量故障点距测试点的波形。因电缆绝缘介质不同，测试方法与所测的波形就不同。故障一般可分为3种：①近端故障；②电缆线路中间故障；③远端故障。

3.2.3 步骤三。电缆路径查找即用电缆故障定点仪或电缆管线仪把待测电缆的具体走向和埋深测试出来，以便于故障点的精确定位。

3.2.4 步骤四。故障精确定点。依据故障预定位的结果，到相应位置处精确探测故障的位置。

3.3 电力电缆主绝缘故障的测距方法

现在电力电缆主绝缘故障的测距方法主要为低压脉冲反射法、脉冲电流法、脉冲电压法与二次脉冲法、稳定电弧法、行波反射法。其中脉冲电压法由于存在安全隐患已逐渐不再使用。

3.3.1 低压脉冲反射法。根据传输线理论，在被测电缆上加上一脉冲电压，当发射脉冲在电路上遇到故障点、电缆终端或中间接头时，由于该处阻抗的改变，而产生向测试端运动的反射脉冲，利用记录仪记录下发射脉冲与反射脉冲的时间差T，即发射脉冲在测试端与故障点之间往返一次所需要的时间。

低压脉冲法主要用于测量电缆的断线、短路和低阻故障的故障距离，还可用于测量电缆的长度、波速度，也可用于区分电缆中间头、T型接头和终端头。

3.3.2 脉冲电流法。配合电缆故障定位电源，通过电流耦合器可自动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或二次和三次反射脉冲之间的距离，即为故障点距电缆测试端的距离(见图4)。

图4 脉冲电流法测试波形

实际测试时，脉冲电流的波形是比较复杂的，不同的电缆、不同的故障，得到的脉冲电流波形是不同的，正确识别和分析测试所得的波形是比较困难的，需要一定的技术与经验。

3.3.3 稳定电弧法。首先利用低压脉冲反射法测试电缆高阻故障波形，然后配合稳定电弧电源在故障点击穿瞬间自动触发波反射仪，波反射仪立即自动发射、记录并显示故障击穿后的低压脉冲波形，通过查找两个波形的分叉点，容易找到故障点，此种方法波形简单易识别(见图5、图6)。

图5 稳定电弧法高压单元原理

图6 稳定电弧测试高阻电缆故障波形

4 结束语

电力电缆故障查巡培训系统开发建设本着功能完整、操作简单、贴近真实故障的原则，涵盖电力电缆所有常见故障，配合先进仪器进行贴近实际故障现场的科学合理的电缆故障查找技能培训，电缆故障探测技能培训提供了一种超前的培训模式，起到了事半功倍的效果。