论文部分内容阅读
摘要：介绍了电力电缆故障的检测步骤，概述电力电缆故障的原因和性质分类，分析现代行波测距方法，同时结合一起电力电缆故障的查找经过，提出电力电统故障检测时应注意的问题。
关键词：电力电缆；绝缘；过电压；故障定位；故障检测
作者简介：孙玉明（1974-），男，河南虞城人，河南省电力公司周口供电公司，工程师。（河南 郑州 466001）
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0212-02
电力电缆的出现，可以说具有划时代的意义，它为我国现代化建设作出了重大的贡献。电力电缆供给电量，具有安全性和可靠性，不仅有利于城市的美化，而且对城市的整体规划与经济发展都带来了极大的好处，因此电力电缆被广泛地应用于世界各地。电力电缆具有可靠的安全性，主要是因为它一般埋在地下，从地底传输电力，避免了许多人为破坏的因素。但是，正因为电力电缆埋在人看不到的地下，却也导致了电缆故障难以查找，这也是电力电缆最大的一个弊端。那么该如何快速、准确地查找出埋在地下的电缆故障呢？又该使用什么样的设备与方法呢？下面对此进行了探讨。
一、故障原因及性质分类
1.造成电缆故障的一般原因
（1）机械外力破坏。机械外力破坏往往具有不可确定性，大部分都是因为偶然因素引起的，但却是非常常见的电缆故障。造成机械外力破坏的主要原因一般有安装时无意将电缆致损、车辆行驶频繁造成电缆碾压受损等。
（2）电缆绝缘体受潮。电缆保护的一项重要措施就是对绝缘体的保护，如果绝缘体遭到破坏，将对整个电缆造成影响。比如电缆的防潮措施十分重要，电缆绝缘体在受潮之后会引起短路现象。而造成电缆绝缘体受潮的主要原因是电缆制造不规范、质量低下，导致金属保护套受到外力或腐蚀破损，进而受潮，造成电缆故障。
（3）电缆绝缘体老化。任何科技设备都有一个特性，那就是使用期的限制，电缆也不例外。只要电缆经过长久的使用，都会受运行中的电、热、化学、环境等因素的影响，从而造成电缆的绝缘体老化，导致电缆故障的发生。
（4）电缆材料的质量不高。在所有造成电缆故障的因素中，电缆材料质量低下是最主要的因素。许多电力公司为了追求经济效益，对电缆制造的质量要求不高，导致电缆本身存在很大的缺陷，并且对绝缘材料的维护管理不完善，极易导致电缆故障。
2.故障的性质分类
寻测电缆故障点，首先要判明故障的性质，以采取相应的探测方法。电缆故障性质分类见表1：
二、如何检测电缆故障
由于电缆大部分埋在地下，因此对电缆故障的查找显得非常困难，但也并非没办法。在常用的检测电缆故障方法中，一般采用仪器追踪的方法，这也是当前比较认可的方法之一。采用仪器追踪方法查找电缆故障一般要经过以下步骤：
1.分析故障的性质
对于查找电缆故障，首先必须要了解故障电缆的类型，确定其性质，因为不同性质的电缆故障要用不同的方法进行检测，只有确定了电缆的故障性质，才能采用合理有效的方法，也能加快找出电缆故障的具体方位和故障情况。
2.确定电缆路径
想要查找出电缆故障，只是确定其性质是远远不够的。在确定了电缆故障性质之后，就必须确定电缆的路径，从而进行定点。当今确定电缆路径的方法一般是采用路径仪，通过仪器的检测，详细地了解电缆的路径走向。
3.对电缆故障进行定点
在确定电缆故障的性质以及电缆路径之后，接下来就是对电缆故障进行准确的定位。在定位电缆故障方面，一般使用定点仪来进行定位。这种先进的仪器，能够快速有效地将故障方位確定下来。
4.结果分析
找到电缆故障之后，必须做一份测试完的记录备份，并对结果进行分析，根据提供的数据计算出误差。这一步工作是十分有必要的，不仅能够对此次查找电缆故障进行总结，留下来的相关经验也能够对以后的电缆维护及管理提供相关的参考资料。
三、常用的电缆故障测距检测方法
使用低压脉冲法进行测距检测。当今对电缆故障进行查找检测一般所采用的方法是低压脉冲法，它的测试范围大部分为电缆的开路、相对的或相间低阻故障，也可以测量整个电缆全长及显示电缆中间接头的位置。低压脉冲检测方法的测试原理是：将一段电缆看作一条均匀的传输线，电力在里面进行传输，而电力传输所产生的电磁波会在电缆中遇到波阻抗的变化点，这种变化点一般是由电缆分支、电缆接头、故障点或者终端产生的，电磁波遇到这些变化点会发出一种反射波。通过对反射波进行检测，很快就可以确定电缆故障的具体方位和地点。可以根据电磁波在电缆中的传播速度，测出故障点到测试端的距离，将这段距离看作S，那么可以得出公式：
S=vt
式中：S代表故障点到测试端的距离，用单位M表示；ν表示电波在电力电缆中传输速度，单位m/μs；t指的是电波在电力电缆中传输时间，用μs表示。
聚氯乙烯塑料电力电缆ν=184 m/μs，交联电力电缆ν=172m/μs。传播速度ν也可用仪器直接测量。
1.低压脉冲测量法的应用范围
在所有的电缆故障中，其中低阻故障、短路故障和断路故障占所有电路故障的15%左右，对于这几类故障，可以用低压脉冲法检测出来。使用低压脉冲法不仅可以检测出整个电缆的长度及电磁波在电缆中的传播速度，还可以用来区分电缆的中间接头、T型接头与终端接头。对于一些结构比较复杂的线路，使用低压脉冲法检测出来的结果，一般更具有说服力以及参考价值。
2.高压闪络测量法
在电路故障当中，除了使用常用的低压脉冲测量法用来检测故障之外，还有一种比较常用的方法，那就是直流高压闪络法。这种方法分为直闪法和冲闪法，是一种不需要烧穿故障点的方法，这样可大大缩短测量时间，从而得到了广泛使用。 四、故障定点的方法
1.使用声测来定点
在电力电缆故障中，对于故障的检测主要是通过声测法来定点。这种方法一般用于测量高阻与闪络性导致的故障，测量时使用高压设备对故障点击穿放电，故障间隙放电时会产生一种强烈的振动，传到地面之后，会听到特别的声音，从而对此可以准确地推断出电缆故障的具体位置。但这种方法也有缺点，就是受到外界干扰、影响较大。
2.通过声磁法来定点
声磁法是一种查找电缆故障地点比较有效的检测方法，当电缆遇到故障时，可以向电缆施放冲击的高压信号，促使故障点放电，之后会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来，这一环流会在故障电缆的周围产生脉冲磁场，在监听到声音信号的同时，接受到脉冲磁场信号。通过这种手段，就可判断出这声音是由故障点放电产生的，说明电缆故障的具体地点就在附近。
3.通过音频感应的方法
音频感应法也是在电缆故障查找中比较常用的方法之一，一般在探测故障电阻小于10兆欧的低阻故障时能够用到。具体探测时，先用一千赫兹的音频信号发生器向待测电缆发送音频电流，然后在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号，并将信号送到放大器中进行放大，再对放大后的信号用仪表进行分析，从而可以根据仪表中指示值的大小确定出故障点的具体位置。
五、案例分析
2010年5月，周口供电公司发生三板断路器限时速断动作，电缆是10千瓦交联聚乙烯的电缆，长度大概在1.6千米，整条电缆线有3个中间接头。故障发生之后，公司迅速采取了行动。
详细的行动步骤为：先行采用后备方案，紧急召开会议，确定相应的方案；对整条电缆进线停电措施，以防发生触电等意外情况，接着使用兆欧表对故障电缆进行测试，结果为A点相接地电阻的数据是3兆欧，B点的相接电阻大概是500兆欧左右，C点的相接电阻是500兆欧，由此可以推断出电缆故障为A点高阻抗故障。
确定故障性质之后，公司派人手在电缆一端将电缆的三相线芯短路，又在另一端作导通的试验。如果确定三芯相间是导通的，说明导线未断。再通过低压脉冲法对A点和B点进行测试，如果没有情况，说明电缆连续性比较好，也没有发生低阻抗的故障。
再接著在该电力电缆约380m处使用RSD-6电缆故障定点仪，最终准确地确定故障位置就在此处，然后挖开地面，确定了电缆故障点为10kV孟3板接头处，接头的外壳已经损坏，找到问题的关键之处后，接下来就容易了，至此故障排除。
六、检测时应注意的问题
第一，在检测电缆故障时，有些电缆情况比较复杂，比如35千瓦的电缆，它的H接头、中间接头比较多，如果出现故障之后，会导致接头故障波形难以分辨出来，所以想要找出电缆故障的具体位置，需要考虑各方面的原因。
第二，对电缆进行检测时，如果在电缆的一端测试出现放电不够充分，或者采集不到波形等情况，那么可以换位思考，从电缆的另一端进行升压测试。因为无论使用哪一种方法进行测试波形，如果电缆故障的真正地点与测试端相距太近的话，都会产生一种盲区，使得波形难以判断识别，在这种情况下，可以尝试到故障电缆的另一端进行测试。
第三，对电缆故障进行排除之后，必须对故障排查情况的资料保存好，以供参考。同时，必须对整条电缆的路径进行明确，标注出来，这样可以方便以后缩短查找电缆故障的时间。
七、结束语
总之，在当今依赖于电力的时代中，电缆的重要性不言而喻，在遇到电缆故障时，应该准确地将故障找出，并及时解决。在对电缆故障进行检测时，更应该认真、冷静地分析出电缆故障的性质与类型，从而能够正确地选择相应的方法和仪器，做到心中有底，只有这样，才能不断地完善对电缆故障的诊断技术。
参考文献：
[1]张栋国.电缆故障分析与测试[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]赵荣昌.查找电力电缆故障的方法和体会[J].广东输电与变电技术，2005，（2）：30-32.
[3]徐丙垠，李胜祥，陈宗军.电力电缆故障探测技术[M].北京：机械工业出版社，1999.
[4]于景卞，赵锋.电力电缆实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2002.
（责任编辑：宋秀丽）
关键词：电力电缆；绝缘；过电压；故障定位；故障检测
作者简介：孙玉明（1974-），男，河南虞城人，河南省电力公司周口供电公司，工程师。（河南 郑州 466001）
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0212-02
电力电缆的出现，可以说具有划时代的意义，它为我国现代化建设作出了重大的贡献。电力电缆供给电量，具有安全性和可靠性，不仅有利于城市的美化，而且对城市的整体规划与经济发展都带来了极大的好处，因此电力电缆被广泛地应用于世界各地。电力电缆具有可靠的安全性，主要是因为它一般埋在地下，从地底传输电力，避免了许多人为破坏的因素。但是，正因为电力电缆埋在人看不到的地下，却也导致了电缆故障难以查找，这也是电力电缆最大的一个弊端。那么该如何快速、准确地查找出埋在地下的电缆故障呢？又该使用什么样的设备与方法呢？下面对此进行了探讨。
一、故障原因及性质分类
1.造成电缆故障的一般原因
（1）机械外力破坏。机械外力破坏往往具有不可确定性，大部分都是因为偶然因素引起的，但却是非常常见的电缆故障。造成机械外力破坏的主要原因一般有安装时无意将电缆致损、车辆行驶频繁造成电缆碾压受损等。
（2）电缆绝缘体受潮。电缆保护的一项重要措施就是对绝缘体的保护，如果绝缘体遭到破坏，将对整个电缆造成影响。比如电缆的防潮措施十分重要，电缆绝缘体在受潮之后会引起短路现象。而造成电缆绝缘体受潮的主要原因是电缆制造不规范、质量低下，导致金属保护套受到外力或腐蚀破损，进而受潮，造成电缆故障。
（3）电缆绝缘体老化。任何科技设备都有一个特性，那就是使用期的限制，电缆也不例外。只要电缆经过长久的使用，都会受运行中的电、热、化学、环境等因素的影响，从而造成电缆的绝缘体老化，导致电缆故障的发生。
（4）电缆材料的质量不高。在所有造成电缆故障的因素中，电缆材料质量低下是最主要的因素。许多电力公司为了追求经济效益，对电缆制造的质量要求不高，导致电缆本身存在很大的缺陷，并且对绝缘材料的维护管理不完善，极易导致电缆故障。
2.故障的性质分类
寻测电缆故障点，首先要判明故障的性质，以采取相应的探测方法。电缆故障性质分类见表1：
二、如何检测电缆故障
由于电缆大部分埋在地下，因此对电缆故障的查找显得非常困难，但也并非没办法。在常用的检测电缆故障方法中，一般采用仪器追踪的方法，这也是当前比较认可的方法之一。采用仪器追踪方法查找电缆故障一般要经过以下步骤：
1.分析故障的性质
对于查找电缆故障，首先必须要了解故障电缆的类型，确定其性质，因为不同性质的电缆故障要用不同的方法进行检测，只有确定了电缆的故障性质，才能采用合理有效的方法，也能加快找出电缆故障的具体方位和故障情况。
2.确定电缆路径
想要查找出电缆故障，只是确定其性质是远远不够的。在确定了电缆故障性质之后，就必须确定电缆的路径，从而进行定点。当今确定电缆路径的方法一般是采用路径仪，通过仪器的检测，详细地了解电缆的路径走向。
3.对电缆故障进行定点
在确定电缆故障的性质以及电缆路径之后，接下来就是对电缆故障进行准确的定位。在定位电缆故障方面，一般使用定点仪来进行定位。这种先进的仪器，能够快速有效地将故障方位確定下来。
4.结果分析
找到电缆故障之后，必须做一份测试完的记录备份，并对结果进行分析，根据提供的数据计算出误差。这一步工作是十分有必要的，不仅能够对此次查找电缆故障进行总结，留下来的相关经验也能够对以后的电缆维护及管理提供相关的参考资料。
三、常用的电缆故障测距检测方法
使用低压脉冲法进行测距检测。当今对电缆故障进行查找检测一般所采用的方法是低压脉冲法，它的测试范围大部分为电缆的开路、相对的或相间低阻故障，也可以测量整个电缆全长及显示电缆中间接头的位置。低压脉冲检测方法的测试原理是：将一段电缆看作一条均匀的传输线，电力在里面进行传输，而电力传输所产生的电磁波会在电缆中遇到波阻抗的变化点，这种变化点一般是由电缆分支、电缆接头、故障点或者终端产生的，电磁波遇到这些变化点会发出一种反射波。通过对反射波进行检测，很快就可以确定电缆故障的具体方位和地点。可以根据电磁波在电缆中的传播速度，测出故障点到测试端的距离，将这段距离看作S，那么可以得出公式：
S=vt
式中：S代表故障点到测试端的距离，用单位M表示；ν表示电波在电力电缆中传输速度，单位m/μs；t指的是电波在电力电缆中传输时间，用μs表示。
聚氯乙烯塑料电力电缆ν=184 m/μs，交联电力电缆ν=172m/μs。传播速度ν也可用仪器直接测量。
1.低压脉冲测量法的应用范围
在所有的电缆故障中，其中低阻故障、短路故障和断路故障占所有电路故障的15%左右，对于这几类故障，可以用低压脉冲法检测出来。使用低压脉冲法不仅可以检测出整个电缆的长度及电磁波在电缆中的传播速度，还可以用来区分电缆的中间接头、T型接头与终端接头。对于一些结构比较复杂的线路，使用低压脉冲法检测出来的结果，一般更具有说服力以及参考价值。
2.高压闪络测量法
在电路故障当中，除了使用常用的低压脉冲测量法用来检测故障之外，还有一种比较常用的方法，那就是直流高压闪络法。这种方法分为直闪法和冲闪法，是一种不需要烧穿故障点的方法，这样可大大缩短测量时间，从而得到了广泛使用。 四、故障定点的方法
1.使用声测来定点
在电力电缆故障中，对于故障的检测主要是通过声测法来定点。这种方法一般用于测量高阻与闪络性导致的故障，测量时使用高压设备对故障点击穿放电，故障间隙放电时会产生一种强烈的振动，传到地面之后，会听到特别的声音，从而对此可以准确地推断出电缆故障的具体位置。但这种方法也有缺点，就是受到外界干扰、影响较大。
2.通过声磁法来定点
声磁法是一种查找电缆故障地点比较有效的检测方法，当电缆遇到故障时，可以向电缆施放冲击的高压信号，促使故障点放电，之后会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来，这一环流会在故障电缆的周围产生脉冲磁场，在监听到声音信号的同时，接受到脉冲磁场信号。通过这种手段，就可判断出这声音是由故障点放电产生的，说明电缆故障的具体地点就在附近。
3.通过音频感应的方法
音频感应法也是在电缆故障查找中比较常用的方法之一，一般在探测故障电阻小于10兆欧的低阻故障时能够用到。具体探测时，先用一千赫兹的音频信号发生器向待测电缆发送音频电流，然后在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号，并将信号送到放大器中进行放大，再对放大后的信号用仪表进行分析，从而可以根据仪表中指示值的大小确定出故障点的具体位置。
五、案例分析
2010年5月，周口供电公司发生三板断路器限时速断动作，电缆是10千瓦交联聚乙烯的电缆，长度大概在1.6千米，整条电缆线有3个中间接头。故障发生之后，公司迅速采取了行动。
详细的行动步骤为：先行采用后备方案，紧急召开会议，确定相应的方案；对整条电缆进线停电措施，以防发生触电等意外情况，接着使用兆欧表对故障电缆进行测试，结果为A点相接地电阻的数据是3兆欧，B点的相接电阻大概是500兆欧左右，C点的相接电阻是500兆欧，由此可以推断出电缆故障为A点高阻抗故障。
确定故障性质之后，公司派人手在电缆一端将电缆的三相线芯短路，又在另一端作导通的试验。如果确定三芯相间是导通的，说明导线未断。再通过低压脉冲法对A点和B点进行测试，如果没有情况，说明电缆连续性比较好，也没有发生低阻抗的故障。
再接著在该电力电缆约380m处使用RSD-6电缆故障定点仪，最终准确地确定故障位置就在此处，然后挖开地面，确定了电缆故障点为10kV孟3板接头处，接头的外壳已经损坏，找到问题的关键之处后，接下来就容易了，至此故障排除。
六、检测时应注意的问题
第一，在检测电缆故障时，有些电缆情况比较复杂，比如35千瓦的电缆，它的H接头、中间接头比较多，如果出现故障之后，会导致接头故障波形难以分辨出来，所以想要找出电缆故障的具体位置，需要考虑各方面的原因。
第二，对电缆进行检测时，如果在电缆的一端测试出现放电不够充分，或者采集不到波形等情况，那么可以换位思考，从电缆的另一端进行升压测试。因为无论使用哪一种方法进行测试波形，如果电缆故障的真正地点与测试端相距太近的话，都会产生一种盲区，使得波形难以判断识别，在这种情况下，可以尝试到故障电缆的另一端进行测试。
第三，对电缆故障进行排除之后，必须对故障排查情况的资料保存好，以供参考。同时，必须对整条电缆的路径进行明确，标注出来，这样可以方便以后缩短查找电缆故障的时间。
七、结束语
总之，在当今依赖于电力的时代中，电缆的重要性不言而喻，在遇到电缆故障时，应该准确地将故障找出，并及时解决。在对电缆故障进行检测时，更应该认真、冷静地分析出电缆故障的性质与类型，从而能够正确地选择相应的方法和仪器，做到心中有底，只有这样，才能不断地完善对电缆故障的诊断技术。
参考文献：
[1]张栋国.电缆故障分析与测试[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]赵荣昌.查找电力电缆故障的方法和体会[J].广东输电与变电技术，2005，（2）：30-32.
[3]徐丙垠，李胜祥，陈宗军.电力电缆故障探测技术[M].北京：机械工业出版社，1999.
[4]于景卞，赵锋.电力电缆实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2002.
（责任编辑：宋秀丽）