電纜故障測(cè)距方法

1、<p><b>　　電纜故障測(cè)距方法</b></p><p>　　摘要：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電纜得到了廣泛的使用，并且因其自身的特點(diǎn)，具備較高的安全性。但是因?yàn)殡娏﹄娎|多埋于地下，給人們確定故障位置帶來(lái)了不便。本文對(duì)電力電纜故障原因、電纜故障測(cè)距方法、故障定點(diǎn)、故障測(cè)距方法等進(jìn)行了分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：電纜故障檢測(cè)；測(cè)距；小波分析 <

2、/p><p>　　中圖分類號(hào)：TM247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)又是其它產(chǎn)業(yè)能夠穩(wěn)定發(fā)展的保證[1]。因此，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性是國(guó)民經(jīng)濟(jì)能否穩(wěn)定快速發(fā)展的關(guān)鍵。輸電線路擔(dān)負(fù)著傳送電能的重要任務(wù)，是電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)命脈，其故障直接威脅到電力系統(tǒng)的

3、安全運(yùn)行。 </p><p>　　一、引起電力電纜故障的原因 </p><p>　　電力電纜是電氣工程的重要組成部分，用來(lái)傳輸和分配電能，具有占地少、供電可靠、施工便利、絕緣性能好、能提供容性功率提高功率因素、運(yùn)行及維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但電力電纜存在絕緣老化變質(zhì)、電纜接頭過(guò)熱、保護(hù)層機(jī)械損傷、諧波及過(guò)電壓造成擊穿引起電纜故障、中間接頭及終端頭設(shè)計(jì)、電纜頭材料選擇和制作工藝影響等問(wèn)題。同時(shí)電纜

4、事故往往造成一定的損失。了解電纜故障的原因，對(duì)于減少電纜的損壞，快速地判定出故障點(diǎn)是十分重要的。 </p><p>　　1、絕緣老化變質(zhì)；電力電纜長(zhǎng)期處于電、熱、化學(xué)及機(jī)械作用環(huán)境中，從而使絕緣介質(zhì)發(fā)生物理及化學(xué)變化，導(dǎo)致介質(zhì)損耗加大，絕緣強(qiáng)度下降。 </p><p>　　2、電纜過(guò)熱；造成電纜過(guò)熱的主要原因是電纜內(nèi)部氣隙游離造成局部受熱，加速絕緣老化、碳化，電纜過(guò)載或表面散熱不佳導(dǎo)致絕緣

5、加速老化。 </p><p>　　3、過(guò)電壓造成擊穿；雷擊過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓使電纜絕緣所承受的耐受電壓超過(guò)允許值而造成擊穿。 </p><p>　　4、中間接頭、終端頭材料選擇和制作工藝問(wèn)題；設(shè)計(jì)電纜電壓等級(jí)低于運(yùn)行電壓，電纜處于長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行狀態(tài)，加速絕緣老化，縮短電纜使用壽命。電纜頭材料選擇不當(dāng)，由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質(zhì)不同，熱脹冷縮系數(shù)不同，長(zhǎng)期運(yùn)行電纜和電纜頭之間產(chǎn)生間隙，

6、發(fā)生樹(shù)狀爬電，引發(fā)電纜放電擊穿。電纜頭制作工藝不規(guī)范，剝離半導(dǎo)體時(shí)損傷電纜絕緣，半導(dǎo)體剝離長(zhǎng)度不夠，絕緣表面存在微粒、灰塵等雜質(zhì)，造成絕緣強(qiáng)度下降，使用壽命縮短。 </p><p>　　5、絕緣受潮、腐蝕、外力損傷；中間接頭或電纜頭因做頭密封不嚴(yán)造成絕緣受潮，穿墻套管外側(cè)防雨棚設(shè)計(jì)不合理，造成電纜頭長(zhǎng)期淋雨受潮，引起電纜頭擊穿放電。 </p><p>　　二、電力電纜故障類型 </p

7、><p>　　根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況，電纜故障可分為低阻、高阻、開(kāi)路與閃絡(luò)性故障。 </p><p>　　1、低電阻接地或短路故障：電纜線路一相導(dǎo)體對(duì)地或數(shù)相導(dǎo)體對(duì)地或數(shù)相導(dǎo)體之間的絕緣電阻低于正常阻值較多，電阻值低于10Zc（Zc為電纜線路波阻抗），而導(dǎo)體連續(xù)性良好。常見(jiàn)類型有單相接地、兩相短路、兩相短路接地、三相短路接地等。 </p><p>　　2、高電阻接

8、地或短路故障：與低電阻接地或短路故障相似，但區(qū)別在于接地或短路的電阻大于10Zc而芯線連接良好。常見(jiàn)類型有單相接地、兩相短路、兩相短路接地、三相短路接地等。 </p><p>　　3、開(kāi)路故障：電纜各相導(dǎo)體的絕緣電阻符合規(guī)定，但導(dǎo)體的連續(xù)性試驗(yàn)證明有一相或數(shù)相導(dǎo)體不連續(xù)，或雖未斷開(kāi)但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端，或雖然終端有電壓但負(fù)載能力較差。常見(jiàn)類型有單相斷線、兩相斷線、三相斷線。 </p><p

9、>　　4、閃絡(luò)故障：低電壓時(shí)電纜絕緣良好，當(dāng)電壓升高到一定值或在某一較高電壓持續(xù)一定時(shí)間后，絕緣發(fā)生瞬時(shí)擊穿現(xiàn)象。常見(jiàn)類型有單相剮絡(luò)、兩相閃絡(luò)、三相閃絡(luò)。 </p><p>　　三、電纜故障測(cè)距方法分析 </p><p><b>　　1、電橋法 </b></p><p>　　將被測(cè)電纜終端故障相與非故障相短接，電橋兩臂分別接故障相和非

10、故障相，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻使得電橋達(dá)到平衡，通過(guò)公式計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。目前現(xiàn)場(chǎng)中電橋法用的越來(lái)越少，但是對(duì)于一些沒(méi)有明顯的低壓脈沖反射，又不容易用高壓擊穿的特殊故障，使用電橋法往往可以解決問(wèn)題。電橋法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便、精確度高，但其主要缺點(diǎn)是不適用于高阻抗與閃絡(luò)性故障以及相間短路性故障。 </p><p><b>　　2、脈沖電壓法 </b></p><p>　　又稱

11、閃測(cè)法，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)性故障的方法。該方法首先將電纜故障點(diǎn)在直流高壓（直閃法）或沖擊高壓（沖閃法）信號(hào)下?lián)舸?，然后記錄下放電脈沖在測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)往返一次所需的時(shí)間，再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度，就可算出故障點(diǎn)的距離。該方法測(cè)試速度快，波形清晰易判。但其接線復(fù)雜，分壓過(guò)大時(shí)對(duì)人和儀器有危險(xiǎn)。 </p><p>　　3、低壓脈沖反射法 </p><p>　　測(cè)

12、試時(shí)向電力電纜的故障相注入低壓脈沖。該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)即故障點(diǎn)時(shí)，脈沖產(chǎn)生反射回送到測(cè)試點(diǎn)由儀器記錄下來(lái)，根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的往返時(shí)間差和脈沖在電纜中傳播的波速度，便可計(jì)算出故障點(diǎn)離測(cè)試點(diǎn)的距離。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單直觀，不需要知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度等原始資料；缺點(diǎn)是不能適用于高阻抗與閃絡(luò)性故障，需要知道電纜的走向。 </p><p><b>　　4、二次脈沖法 </b><

13、/p><p>　　20世紀(jì)90年代，國(guó)外發(fā)明二次脈沖法。它先用高壓脈沖將故障點(diǎn)擊穿，在故障點(diǎn)起弧后熄弧前，由測(cè)試儀器向電纜耦合注入一低壓脈沖。此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處（電弧的電阻值很低）發(fā)生短路反射，并記憶在儀器中。電弧熄滅后，測(cè)量?jī)x器復(fù)發(fā)一測(cè)量脈沖通過(guò)故障處直達(dá)電纜末端并發(fā)生開(kāi)路反射，比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點(diǎn)（擊穿點(diǎn)）位置。二次脈沖法使得電纜高阻故障的測(cè)試變得十分簡(jiǎn)單，是目前電力電纜故障離線測(cè)試最先進(jìn)

14、的基礎(chǔ)測(cè)試方法。 </p><p><b>　　四、故障定點(diǎn) </b></p><p><b>　　1、聲測(cè)定點(diǎn)法 </b></p><p>　　聲測(cè)定點(diǎn)法是電纜故障的主要定點(diǎn)方法，主要用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)性故障，測(cè)量時(shí)使用高壓設(shè)備使故障點(diǎn)擊穿放電，故障間隙放電時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，傳到地面，便聽(tīng)到“啪、啪”的聲音，利用這種現(xiàn)

15、象可以十分準(zhǔn)確地對(duì)電纜故障進(jìn)行定點(diǎn)，缺點(diǎn)是受外界干擾較大。 </p><p><b>　　2、聲磁法 </b></p><p>　　在向電纜施加沖擊高壓信號(hào)使故障點(diǎn)放電時(shí)，會(huì)在電纜的外皮與大地形成的回路中感應(yīng)出環(huán)流來(lái)，這一環(huán)流在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，在監(jiān)聽(tīng)到聲音信號(hào)的同時(shí)，接受到脈沖磁場(chǎng)信號(hào)，即可判斷該聲音是由故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的，故障點(diǎn)就在附近。 </p>

16、<p><b>　　3、音頻感應(yīng)法 </b></p><p>　　探測(cè)時(shí)，用1kHz的音頻信號(hào)發(fā)生器向待測(cè)電纜通音頻電流，發(fā)出電磁波；然后在地面上用探頭沿被測(cè)電纜路徑接收電磁場(chǎng)信號(hào)，并將之送入放大器進(jìn)行放大，將放大后的信號(hào)送人耳機(jī)或指示儀表，根據(jù)耳機(jī)中聲響的強(qiáng)弱或指示儀表的指示值大小而定出故障點(diǎn)的位置，當(dāng)探頭從故障點(diǎn)前移l～2m時(shí)，音頻信號(hào)中斷，則音頻信號(hào)最強(qiáng)處為故障點(diǎn)。 &l

17、t;/p><p><b>　　五、故障測(cè)距方法 </b></p><p>　　近年來(lái)，還有許多新穎的測(cè)距方法被提出，如優(yōu)化方法、卡爾曼濾波技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、概率和統(tǒng)計(jì)決策、模糊理論和光纖測(cè)距等方法，目前多處于研究階段，電纜的故障是很復(fù)雜的，目前還沒(méi)有一種萬(wàn)能的儀器可以檢測(cè)所有的故障。按其主要功能可分為以下幾類： </p><p>　　1、簡(jiǎn)單便攜

18、式檢測(cè)設(shè)備 </p><p>　　這類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一，是較早期的產(chǎn)品。國(guó)外的T510便攜式電纜故障遙測(cè)儀就屬于這類產(chǎn)品，它采用脈沖反射法，由電池驅(qū)動(dòng)，正常使用3個(gè)月，最大工作距離為3km，精度為1.6%，我國(guó)科匯公司生產(chǎn)的T-COl也屬于這類產(chǎn)品。 </p><p>　　2、有一定附加功能的檢測(cè)設(shè)備 </p><p>　　這類產(chǎn)品可以對(duì)檢測(cè)資料進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理

19、，并有一定的附加功能。英國(guó)百考泰思特公司的通信故障遙測(cè)儀器屬于這類設(shè)備，它的檢測(cè)范圍為20km，精度為1%，檢測(cè)的結(jié)果也可直接打印，也可輸入PC機(jī)存儲(chǔ)、分析，是目前較先進(jìn)的儀器。國(guó)內(nèi)的同類產(chǎn)品有武漢的桑迪電子儀器公司W(wǎng)Y系列的WY51313電纜故障路徑探測(cè)儀，它利用脈沖反射法的基本原理，可自動(dòng)定位故障點(diǎn)，并有發(fā)訊功能。它的檢測(cè)距離為3km，分辨率為1%。此外國(guó)內(nèi)淄博通信電器有限公司的TC98通信電纜障礙測(cè)試儀、TCO2市話電纜線路障礙測(cè)

20、試儀；成都華泰儀器有限公司的DLC、DXC和GTA-2等測(cè)試儀都屬于此類檢測(cè)設(shè)備。 </p><p>　　3、功能強(qiáng)勁的檢測(cè)系統(tǒng) </p><p>　　這一類設(shè)備大多由前臺(tái)檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸、后臺(tái)控制處理等部分構(gòu)成。具有狀態(tài)資料的采集、傳輸、處理的功能。意大利的尼考特拉（NlCOTRA）電纜監(jiān)控系統(tǒng)屬于這類設(shè)備，它是近幾年才引進(jìn)我國(guó)的電信市話維護(hù)的高技術(shù)設(shè)備，主要用于充氣電纜的檢測(cè)。系統(tǒng)有檢測(cè)

21、控制中心、數(shù)據(jù)采集器單元DSA-800、傳感器系統(tǒng)、全自動(dòng)電子干燥系統(tǒng)、電子流量配氣單元五部分組成。它通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸、定時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)操作等基本操作，可完成電纜氣壓值的測(cè)定、估測(cè)電纜漏氣點(diǎn)等檢測(cè)功能，并警告維護(hù)人員，而且在建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中可存有線路的技術(shù)資料和維修檔案，極大地方便了維護(hù)人員和工程技術(shù)人員對(duì)線路的維護(hù)和改造。這套系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的充氣維護(hù)模式，有效地提高了線路設(shè)備的維護(hù)質(zhì)量和管理水平。 </p>&l

22、t;p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　隨著電纜電網(wǎng)的發(fā)展，電纜的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，在電纜數(shù)量增加、工作時(shí)間延長(zhǎng)的環(huán)境下，其故障發(fā)生頻率也逐漸升高，而由于電纜路線隱蔽性強(qiáng)、檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)有限等原因的影響，使得電纜故障檢測(cè)難度提升，然而電力電纜一旦發(fā)生故障將直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此我們需要準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)地查找出電纜故障。 </p><p

23、><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]李明華，閆春江，嚴(yán)璋.高壓電纜故障測(cè)距及定位方法[J].高壓電器，2012年 </p><p>　　[2]陳韶勇,李越.電力電纜常見(jiàn)故障檢測(cè)方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2012年 </p><p>　　[3]魏書寧,龔仁喜,劉珺等.電力電纜故障檢測(cè)的方法與分析[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)