濰坊萬隆電氣股份有限公司

在電力行業(yè)和一些使用電纜的行業(yè)，特別是在一些復雜的電力系統(tǒng)中，要找到地下電纜的故障是十分困難的事。在電纜上使用脈沖的時間盡量短，且能提高故障探測效率，是許多電力公司追求的目標。隨著科學技術的發(fā)展和科研人員的不懈努力探索，已研制出技術先進、性能優(yōu)良、操作方便的電力電纜故障檢測設備，探測成本降低且效率高，減少停電時間，為提高供電可靠性、保證工業(yè)生產(chǎn)提供了技術保障。

一、電纜故障原因

電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導敏絕緣降低的兇素很多，根據(jù)實際運行經(jīng)驗，歸納起來不外乎以下幾種情況：

1、外力損傷。由近幾年的運行分析來看，尤其是在經(jīng)濟高速發(fā)展中的海浦東，現(xiàn)在相當多的電纜故障都是由于機械損傷引起的。比如：電纜敷設安裝時不規(guī)范施工，容易造成機械損傷；在直埋電纜上搞土建施工也極易將運行中的電纜損傷等。l有時如果損傷不嚴重，要幾個月甚至幾年才會導致?lián)p傷部位徹底擊穿形成故障，有時破壞嚴重的可能發(fā)生短路故障，直接影響電用電單位的安全生產(chǎn)。

2、絕緣受潮。這種情況也很常見，一般發(fā)生在直埋或排管里的電纜接頭處。比如：電纜接頭制作不合格和在潮濕的氣候條件下做接頭，會使接頭進水或混入水蒸氣，時間久在電場作用下形成水樹枝，逐漸損害電纜的絕緣強度而造成故障。

3、化學腐蝕。電纜直接埋在有酸堿作用的地區(qū)，往往會造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護層被腐蝕，保護層因長期遭受化學腐蝕或電解腐蝕，致使保護層失效，絕緣降低，也會導致電纜故障。

4、長期過負荷運行。超負荷運行，由于電流的熱效應，負載電流通過電纜時必然導致導體發(fā)熱，同時電荷的集膚效應以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會產(chǎn)乍附加熱量，從而使電纜溫度升高。長期超負荷運行時，過高的溫度會加速絕緣的老化，以至絕緣被擊穿。尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導致電纜絕緣薄弱處首先被擊穿，因此在夏季，電纜的故障也就特別多。

5、電纜接頭故障。電纜接頭是電纜線路中最薄弱的環(huán)節(jié)，由人員直接過失(施工不良)引發(fā)的電纜接頭故障時常發(fā)生。施工人員在制作電纜接頭過程中，如果有接頭壓接不緊、加熱不充分等原網(wǎng)，都會導致電纜頭絕緣降低，從而引發(fā)事故。

6、環(huán)境和溫度。電纜所處的外界環(huán)境和熱源也會造成電纜溫度過高、絕緣擊穿，甚至爆炸起火。

7、電纜本體的正常老化或自然災害等其他原因。

二、電纜故障查找方法

1、零電位法

零電位法也就是電位比較法，它適應于長度較短的電纜芯線對地故障，應用此方法測量簡便精確，不需要精密儀器和復雜計算。測量原理如下：將電纜故障芯線與等長的比較導線并聯(lián)，在b、c兩端加電壓VE時，相當于在兩個并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源，此時，一條電阻絲上的任何一點和另一條電阻絲上的對應點之間的電位差必然為零，反之，電位差為零的兩點必然是對應點。因為微伏表的負極接地，與電纜故障點等電位，所以，當微伏表的正極在比較導線上移動至指示值為零時的點與故障點等電位，即故障點的對應點。S為單相閘刀開關，E為6E蓄電池或4節(jié)1號干電池，G為直流微伏表，測量步驟如下：

1）先在b和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設一根與故障電纜長度相等的比較導線S，該導線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應相等，不能有中間接頭。

2）將微伏表的負極接地，正極接一根較長的軟導線，導線另一端要求在敷設的比較導線上滑動時能充分接觸。

3）合上閘刀開關S，將軟導線的端頭在比較導線上滑動，當微伏表指示為零時的位置即為電纜故障點的位置。

2、電橋法

電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直流電阻值，再準確測量電纜實際長度，按照電纜長度與電阻的正比例關系，計算出故障點。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差一般不大于3m，對于故障點接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測量。測量電路時，首先測出芯線a與b之間的電阻R1，R1=2RX+R其中RX為a相或b相至故障點的一相電阻值，只為短接點的接觸電阻。再就電橋移到電纜的另一端，測出a1與b1芯線間的直流電阻值R2，則R2=2R（L-X） R，R（L-X）為a1相或b1相芯線至故障點的一相電阻值。測完R1與R2后，再按圖3所示電路將b1與c1短路，測出b、c兩相芯線間的直流電阻值，則該組織的1/2為每相芯線的電阻值，用RL表示，RL=RX R（L-X），由此可得出故障點的接觸電阻值：R=R1 R2-2RL表，因此，故障點兩側芯線的電阻值可用下式表示：RX=（R1-R）/2，R（L-X）=（R2-R）/2。RX、R（L-X）、RL三個數(shù)值確定后，按比例公式即可求出故障點距電纜端頭的距離X或（L-X）：X=（RX/RL）L，（L-X）=（R（L-X）/RL）L，式中L為電纜的總長度。采用電橋法時應保證測量精度，電橋連接線要盡量短，線徑要足夠大，與電纜芯線連接要采用壓接或焊接，計算過程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。

3、電容電流測定法

電纜在運行中，芯線之間，芯線對地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長度呈線性比例關系，電容電流測定法就是根據(jù)這一原理進行測定的，對于電纜芯線斷線故障的測定非常準確。測量電路如圖4所示，使用設備為1－2kVA單相調(diào)壓2S一臺，1～100mA、0。5級交流毫安表一只。測量步驟：

1）首先在電纜首端分別測出每相芯線的電容電流（應保持施加電壓相等）Ia、Ib、Ic的數(shù)值。

2）在電纜的末端在測量每相芯線的電容電流Ia1、Ib2、Ic3的數(shù)值，以核對完好芯線與斷線芯線的電容之比，初步可判斷出斷線距離近似點。

3）根據(jù)電容量計算公式C=I/（2ΠfU）可知，正電壓U、頻率f不變時，C與I成正比。因為工頻電壓的f（頻率）不變，測量時只要保證施加電壓不變，電容電流之比即為電容量之比。設電纜全長為L，芯線斷線點距離為X，則Ia/Ic=L/X，X=（IC/Ia）L。測量過程中，只要保證電壓不變，電流表讀書準確，電纜總長度測量精確，其測定誤差比較小。

4、測聲法

所謂測聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進行查找，該方法對于高壓電纜芯線對絕緣層閃絡放電較為有效。此方法所用設備為直流耐壓試驗機。其中TB為高壓試驗變壓器，C為高壓電容器，VE為高壓整流硅堆，R為限流電阻，Q為放電球間隙，L為電纜芯線。當電容器C充電到一定電壓值時，球間隙對電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對于明敷設電纜憑聽覺可直接查找，若為地埋電纜，則首先要確定并標明電纜走向。在雜音最小時，借助耳聾助聽器或醫(yī)用聽診器等音頻放大設備進行查找。查找時，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動，當聽到“滋、滋”放電聲最大時，該處即為故障點。使用該方法一定要注意安全，在試驗設備端和電纜末端應設專人監(jiān)視。