电力电缆故障点测试方法探讨-中试控股

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电力电缆故障点测试方法探讨

时间：2022-02-21

中试控股技术博士为您解答：应用一定的测试仪器将电缆故障点及时地查出，尽快地将故障排除，以使线路中电气设备恢复正常工作。

电缆是将一根或多根导线绞合而成的线芯，裹以相应绝缘层后，外面包上密闭包皮(铝、铅或塑料等)。在电力系统中常用的电缆有电力电缆和控制电缆两大类，其中电力电缆是用来输送和分配大功率电能的。按绝缘材料的不同，可以分为油浸纸绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆和聚氯乙烯绝缘电缆，在工程上应用广泛的是油浸纸绝缘电力电缆，由于电缆在制作中，以及铺设线路、环境温度、施工原则等，国家都有明文规定，在此不再赘述，本文主要对电力电缆易发生故障的可能点及如何进行测试的几种方法，介绍给大家。

1　电缆故障的类型及测试方法
电缆发生故障后一般先用1500V以上摇表或高阻计判别故障类型，再用不同仪器和方法初测故障，用定点法精确确定故障点，故障点的精测方法有感应法和声测法两种。
感应法，其原理是当音频电流经过电缆线芯时，在电缆的周围有电磁波存在，因些携带电磁感应接收器，沿线路行走时，可收听到电磁波的音响，音频电流流到故障点时，电流突变，电磁波的音频发生突变，这种方法对寻找断线相间低电阻短路故障很方便，但不宜于寻找高电阻短路及单相接地故障。
声测法，其原理是用高压脉冲促使故障点放电，产生放电声，用传感器在地面上接收这种放电声，以测出故障点的精确位置。
具体故障类型按以下方法进行测试。
1.1　低电阻接地故障
1.1.1　单相低电阻接地故障
(1)故障点的测试。
电缆的单相低电阻接地故障是指电缆的一根芯线对地的绝缘由阻低于100kΩ，而芯线连续性良好。此类故障隐蔽性强，我们可以采用回路定点法原理进行测试。接线图如图1a所示，将故障芯线与另一完好芯线组成测量回路，用电桥测量，一端用跨接线跨接，另一端接电源、电桥或检流计，调节电桥电阻使电桥平衡，当电缆芯线材质和截面相同时，可按下列公式计算
若损坏的线芯和良好的芯线在电桥上位置相互调换时，则有
式中　Z——测量端至故障点的距离m；
L——电缆总长度，m；
R1、R2——电桥的电阻臂。
在正常情况下，这两种接线测量结果应相同，误差一般为0.1％～0.2％，如果超出此范围或者X>L/2，可将测量仪表移到线路的另一端测量。
另外，我们还可以采用连续扫描脉冲示波器法(MST—1A型或LGS—1型数字式测试仪)进行测试。短路或接地故障点处反射波将为负反射，示波器荧屏图如图1b所示。此时故障点距离可按下列公式计算
式中　X——反射时间μs；
V——波速，m/μs。
(2)测量时注意的事项。
a.跨接线的截面应与电缆芯线截面接近，跨接线应尽量短，并保持良好。
b.测量回路应尽可能绕开分支箱或变、配电所，越短越好。
c.直流电源电压应不低于1500V。
d.直流电源负极应经电桥接到电缆导体，正极接电缆内护层并接地。
e.操作人员应站在绝缘垫上，并将桥臂电阻、检流计、分流器等放在绝缘垫上。
1.1.2　两相短路故障点的测试
当出现两相短路故障点，测量接线方法如图2所示。测量时可将任一故障芯线作接地线，另一故障芯线接电桥，计算公式和测量方法与单相低电阻接地故障点相同。
1.1.3　三相短路故障点的测试
当发生三相短路故障时，测量时必须借用其他并行的线路或装设临时线路作回路，装设临时线路，必须精确测量该线路的电阻，接线方法如同图2所示。可按下式计算，即
式中R为临时线的单线电阻值，其余符号的含义与式(2)相同。
1.2　高电阻接地故障点
电缆的高电阻接地故障是指导体与铝护层或导体与导体之间的绝缘电阻值远低于正常值，但大于100kΩ，而芯线连续性良好。
1.2.1　用高压电桥法寻找高阻接地故障
其接线原理如图3a所示，由于故障点电阻大，必需使用高压直流电源，以保证通过故障点的电流不致太小。桥臂电阻为100等分的3.5Ω左右的滑线电阻，电桥所加电压10～200kV，微安表指示为100～20μA，故障点至测量端的距离可按下式测算，即
当调换图3中故障芯线与完好芯线的位置时则有
式中　X——故障点至测量的距离，m;
L——电缆线路长度，m；
C——滑线电桥读数。
1.2.2　一次扫描示波器(711型)法
所谓的一次扫描示波器法是采用高压一次扫描示波器，记录故障点放电振荡波形，确定故障点，示波器荧光屏如图3b所示，故障点的距离可按以下公式计算
式中　V——波速，m/μs；
T——振荡周期，μs。
1.2.3　测量时应意事项
(1)由于测量是在高压下进行，必须与地可靠绝缘，操作人员应戴绝缘手套，用绝缘杆操作，并与高压引线保持一距离。
(2)同一电缆中不测量芯线也必须可靠接地，以防感应产生危险高压。
(3)测量时应逐渐加压，若发现电流表指针晃动或闪络性故障，要立即停止测量，以免烧毁仪表。
(4)当用正接法测量完毕而需要更换接线时，必须降低电压，切断电源，只有将回路中残余电荷放尽，才能调换接线进行反接法测量。
1.3　完全断线故障点
所谓完全断线故障是指各相绝缘良好，一相或者多相导线不连续。此时，同样可采用二种方法进行测试。
1.3.1　电桥法(电容电桥，QF1—A型电桥)
其接线如图4a所示，在线路二端测量故障的电容与标准电容器之比，确定故障点的距离，可按下列公式计算
式中CE、CF分别为故障相在E、F端时所测的电容。
1.3.2　连续扫描示波器法(MST—1A或LGS—1型)
采用示波器法，发射脉冲，在断线故障点处，反射波为正反射。示波器荧屏图如图4b所示，故障点的距离按下列公式计算
式中　V——波速，m/μs；
T——反射时间，μs。
1.4　不完全断线故障点
不完全断线点分高电阻断线(导体电阻大于1kΩ)和低电阻断线(导体电阻小于1kΩ)两种情况。它表现出各相绝缘良好，一相或多相导线不完全连续。此时我们对高电阻断线可采用交流电桥法测量，其接线原理图如图5所示。在线路两端测量故障相的电容与标准电容器之比，其距离按下列公式计算
式中CE、CF分别为故障相在E、F端所测量的电容。
而对低电阻断线，先用低压电流使其烧断，然后再按完全线故障测试。
1.5　其他
除以上几种情况外，还会发生一些故障，如：(1)完全断线并接地故障，此故障表现为一端各相绝缘良好，另一端接地，我们可以采用完全断线故障点测试法。(2)不完全断线并接地故障，此类故障表现为各相绝缘良好，一相或多相导线不完全连续，经电阻接地，可采用交流电桥法按高阻断线故障测试。(3)闪络性故障，所谓闪络性故障表现各相绝缘电阻良好，而且导线连续性亦好，故障点已经封闭。此时可采用高电阻接地故障中的一次扫描示波器(711型)法，或者烧穿后用其他方法进行测试。
2　结束语
电缆线路万一发生故障后，应立即进行修理，以免因外界原因扩大损坏范围，要加强责任心，对工作极端负责任，将尽可能避免一些常见故障发生。为确保电缆线路的安全运行，预防很重要，要做好电缆运行的技术管理，加强巡视和监护，严格控制电缆和负荷电流及温度，严格执行工艺规程，确保检修质量，使电缆线路得以充分地利用。