隨著現(xiàn)代城市建設的發(fā)展,電力電纜在城網(wǎng)供電中所占的份量也越來越重,在一些城市的市區(qū),逐步取代了架空供電線路。同時隨著電纜數(shù)量的增多及運行時間的延長,電纜的故障也越來越頻繁,由于電纜線路的隱蔽性(多埋于地下)和一些電纜運行單位運行資料、測試設備及測試經(jīng)驗的局限性使得電纜故障的查找非常困難,隨著科技的進步及研究的深入,出現(xiàn)了許多新的電力電纜的故障定位方法,同時各種測試儀器的精度也有了進一步的提高,如何實現(xiàn)電纜故障定位的快速性、準確性、經(jīng)濟性,以縮短電纜故障修復的停電時間是本文研究的目的。

電力電纜故障定位的方法很多,過去由于測量設備簡陋及技術(shù)應用的局限性,人們只能應用較為原始的方法進行電纜故障定位,如聲響法、排除法、綜合法,上述方法往往浪費大量的時間及人力物力,且對于電纜短路點金屬性接地的故障測試較為困難,成功率有限。后來人們將現(xiàn)代測試技術(shù)應用于電纜故障定位上,如20世紀70年代前人們廣泛使用電橋法和低壓脈沖反射法去進行電纜故障定位,這兩種方法主要測量測試點到故障點的距離,兩者對電纜低阻短路故障較準確,但不適用于電纜高阻故障,常常需要結(jié)合燃燒降阻(燒穿)法,燒穿法主要應用在油紙電纜故障測試中,對電纜主絕緣會產(chǎn)生不良影響,且不易操作,現(xiàn)已很少使用。后來出現(xiàn)了直流閃測法和沖擊閃測法,分別用于測試閃絡(間歇)故障及高阻故障,兩者都可分為電流閃測法和電壓閃測法,取樣參數(shù)不同,各有優(yōu)缺點。電壓取樣法可測率高,波形清晰易判,盲區(qū)比電流法少一倍,但接線復雜,分壓過大時對人及儀器有危險。電流取樣法正好相反,接線簡單,但波形干擾大,不易判別,盲區(qū)大。高壓電流(電壓)閃測法基本上解決了電纜高阻故障問題。

到了20世紀90年代,發(fā)明了二次脈沖法測試技術(shù):因為低壓脈沖法準確易用,結(jié)合高壓發(fā)生器發(fā)射沖擊閃絡技術(shù),在故障點起弧的瞬間通過儀器內(nèi)部裝置觸發(fā)發(fā)射一低壓脈沖,此脈沖在故障點閃絡處(電弧的電阻值很低)發(fā)生短路反射,并將波形記錄在儀器中,電弧熄滅后,復發(fā)一正常的低壓測量脈沖到電纜中,此低壓脈沖在故障處(高阻)沒有擊穿產(chǎn)生通路,直接到電纜末端,并在電纜末端發(fā)生開路反射,將兩次低壓脈沖波形進行對比,非常容易判斷故障點(擊穿點)位置。儀器可自動匹配,自動判斷計算出故障點距離。

電力電纜的故障按其性質(zhì)可分為串聯(lián)(斷線)故障及并聯(lián)(短路)故障,后者按其主絕緣外是否有金屬護套或屏蔽可分為主絕緣故障(外有金屬屏蔽)及外皮(外無金屬屏蔽)故障。

主絕緣短路故障的示意圖及等效電路圖如圖2-1所示,

圖中Rf代表絕緣電阻,G為擊穿間隙,Cf代表局部分布電容。根據(jù)測試方法不同,按故障點的絕緣電阻(Rf)大小可分為:

低阻故障(含金屬性短路Rf=0) 其中Rf的大小根據(jù)故障測試設備及測試方法的不同定義各不同,一般取Rf<10Z0(Z0為波阻抗);

高阻故障 一般取Rf>10Z0;

閃絡(間歇)故障 (Rf ∞)三種。

三者之間沒有絕對的界限,主要根據(jù)現(xiàn)場測試方法區(qū)分,與測試設備的容量及內(nèi)阻有關。

對應不同類型的電力電纜故障,目前國內(nèi)外有各種不同的定位方法,但進行電纜故障定位的步驟均相同(都是分三步,只是各步所采用的方法上有所差別),即:

1、*行電纜故障性質(zhì)診斷。即確定故障類型與嚴重程度,以便對癥下藥,為下步選擇適當?shù)碾娎|故障測試方法。診斷故障性質(zhì)一般分二步:①用搖表判別故障種類,即分別測各相對地絕緣電阻及分別測各相間的絕緣電阻,然后根據(jù)結(jié)果判斷是單相短路故障還是相間短路故障,是低阻故障還是高阻故障;②檢查導體的連續(xù)性,即在電纜一端將A、B、C三相短路但不接地,在另一端用萬能表測各相間是否通路。

2、根據(jù)第一步診斷結(jié)果選擇合適的電纜故障預定位方法進行預定位測距(在電纜一端使用儀器測出故障點的距離)。目前國內(nèi)外主要的電力電纜故障定位的預定位方法有:電橋法、低壓脈沖法、高壓脈沖(閃絡)法、二次脈沖法及衰減法(decay)等。

3、進行電纜故障點精確定點。即根據(jù)預定位測得距離,現(xiàn)場沿電纜路徑丈量,定出故障點的大概位置,在此位置附近通過各種方法和手段定出電力電纜故障點的準確位置。目前國內(nèi)外進行電纜故障定位的精定位的方法有:a、聲響法;b、聲磁同步法;c、跨步電壓法;d、音頻感應法等。

上述的電纜故障預定位及精定位的各種方法及原理不相同,都有其優(yōu)缺點及適用范圍,因此必須在清楚各種方法的原理、優(yōu)缺點及適用范圍的基礎上才能做到故障的診斷的快捷、準確,少走彎路,并不斷總結(jié)現(xiàn)場的測試經(jīng)驗,以達到電纜故障定位的快捷、準確、經(jīng)濟的目的。