電力電纜故障的測(cè)試方法
電力電纜故障的粗淺方法與精測(cè)方法，即高、低壓脈沖法與聲測(cè)定位法、跨步法。
由于輸電線路越來(lái)越多地使用電力電纜，使得電纜的生產(chǎn)廠家急劇增多，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激 烈。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，帶來(lái)的直接后果是電纜質(zhì)量下降，從而引發(fā)電纜的平均故障率要高的多； 同時(shí)由于電纜多為地埋形式，出故障后人很難直接觀測(cè)到。因此，查找電纜故障便成了電纜行業(yè) 較突出的問(wèn)題。本文僅就電纜故障的測(cè)試方法做一較全面的論述。
1 電纜故障測(cè)試方法概論
    電力電纜故障的粗測(cè)方法較多，這里主要介紹最常用的且很有效的一種測(cè)試方法——脈沖法。
1.1 低壓脈沖法
    此方法主要用來(lái)測(cè)試電纜的相間或相對(duì)地低阻故障；電纜的芯線、金屬屏蔽層開(kāi)路故障；以及 電纜的實(shí)際長(zhǎng)度、校驗(yàn)電纜的傳輸速度、顯示電纜中的部分中間接頭位置等。也可直接用該方法 判斷電纜中是否存在低阻或開(kāi)路故障。
    低壓脈沖法是由儀器產(chǎn)生一組間斷脈沖信號(hào)加到故障電纜上，當(dāng)遇到故障后產(chǎn)生反射波，儀器 的發(fā)射脈沖可正可負(fù)。其測(cè)試波形見(jiàn)圖2。
    t1時(shí)刻為儀器的發(fā)射脈沖； t2為電纜中間接頭反射， t3為開(kāi)路故障點(diǎn)反射， t4為電纜全長(zhǎng)開(kāi)路反射。實(shí)際中，電纜中間對(duì)接頭有時(shí)為反極性反射，若為T(mén)型接頭則必為反極性反射。
    電纜的中間接頭一般反射幅度較小。開(kāi)路故障必為同極性反射。電纜全長(zhǎng)反射相當(dāng)于電纜斷線開(kāi) 路故障的特例，電纜斷線故障不存在全長(zhǎng)反射。 t3為低阻故障反射與儀器發(fā)射脈沖反 極性。若電纜為低阻故障短路故障，測(cè)試波形中不存在t4 電纜全長(zhǎng)反射。由分析知：S（t1-t2）為電纜中間接頭到測(cè)試端的距離，S（t1-t4） 為電纜長(zhǎng)度。SDCA系列智能電纜故障閃測(cè)儀產(chǎn)生的雙豎線游標(biāo)將自動(dòng)顯示相關(guān)距離，一般先將第一個(gè)游標(biāo)對(duì)準(zhǔn)儀器的發(fā)射脈沖，再將另一個(gè)游標(biāo)對(duì)準(zhǔn)相關(guān)的反射脈沖拐點(diǎn)，預(yù)置好被測(cè)電纜的傳輸速度V。
在分析低壓脈沖法測(cè)量波形時(shí)應(yīng)牢記：極性、時(shí)間、幅度3要素。
1.2 高壓脈沖法（閃絡(luò)法）
1.2.1 直流高壓閃絡(luò)測(cè)量法（直閃法）
本方法主要用作測(cè)量電纜的閃絡(luò)性高阻故障，也可用以測(cè)量電纜中阻值很高的泄漏性高阻故障。電壓法（DUM）：測(cè)量線路及測(cè)試波形。
    VT、GB分別為調(diào)壓器和高壓試驗(yàn)變壓器。一般要求其容量≮1.5kVA，整流硅堆D應(yīng)根據(jù)GB的容量及最高電壓選擇，如1.5kVA/50kV試驗(yàn)變壓器應(yīng)要求D的反向耐壓＞150kV、整流電流＞ 50mA。隔直流電容C＞0.1μF，耐壓應(yīng)不小于給電纜所加的直流高壓，R1 、R2 為電阻分壓器。水電 阻R1為40～80k Ω 。 取200～680 Ω 。調(diào)整好儀器，從0開(kāi)始給電纜加直流電壓，當(dāng)電壓加到某一值時(shí)，泄漏電流突然增大，此時(shí)儀器顯示出了圖3（b）所示的近似衰減方波，故障點(diǎn)到測(cè)試端距離為： S(t1-t2)=S(t1-t3)=S(t1-t4)
    電流法（DIM）：測(cè)量線路及測(cè)試波形。
    由LP電流取樣器取代 電阻分壓器，相當(dāng)于電流互感器，測(cè)試波形，
    近似于衰減的脈沖波。極性可正、負(fù)，故障點(diǎn)到測(cè)量端的距離為：
S(t1-t2)=S(t2-t3)=S(t3-t4)
    電流電壓法（DIUM）：測(cè)量線路與圖4基本相同，但LP變成電流電壓取樣器。故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離為 S(t1t2)=S(t1-t3)
分析3種直閃法各有優(yōu)缺點(diǎn)，DUM可以被完全取代，DIUM相對(duì)于DIM具有較強(qiáng)的抗干擾性能，故 障可測(cè)率也相對(duì)較高，安全性好。
    1.2.2 沖擊（SHOOT）高壓閃絡(luò)測(cè)量法
    本方法主要用以測(cè)量電纜的泄漏性故障,特別是泄漏性高阻故障,也可用來(lái)測(cè)試其它類型故障。
電壓法（SUM）：最常用的典型SUM測(cè)量線路及測(cè)試波形（L法）
    VT、GB、D、C的容量相對(duì)直閃法大，VT、GB＞3kVA，C起貯能作用,一般要求＞2μF， 耐壓不低于電纜所加沖擊電壓大小。Js為球隙，用以改變加到電纜上的沖擊電壓高低和放電間隔 時(shí)間。L為取樣電感，R1 、R2 為分壓電阻，作用與直閃法相同。先調(diào)好球隙間距（20-30kV/cm）及儀 器。從0V調(diào)節(jié)VT，使球隙以3～6 S間隙放電（不能超過(guò)電纜所允許的耐壓值），SDCA儀器將記錄 到如圖6(b)所示的波形，故障點(diǎn)到測(cè)量端的距離為：S（t2-t3）。
    電流法（SIM）：測(cè)量線路：測(cè)試波形通過(guò)LP互感器取出，故障點(diǎn)到測(cè)試端距離為：S（t2-t3）=S（t3-t4）
    電流電壓法（SIUM）：測(cè)量線路與圖7基本相同，所不同的是把LP換成電流電壓取樣器，測(cè)試 波形與圖6相似，但比圖6的拐點(diǎn)更加明顯。故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離為S（t2-t3）。
三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)與直閃法相同，這里不再贅述。
1.2.3 二次脈沖法
    二次脈沖法是閃絡(luò)法的一種不同連線方式或工作方式,其目的是改善測(cè)試波形，提高儀器的抗 干擾性能，但從理論及實(shí)際操作上講，不存在比其它3種方法更多的優(yōu)越性。
2 電纜故障的精測(cè)方法
2.1 聲測(cè)定位法
    測(cè)量線路。給故障電纜加沖擊高壓，用“定點(diǎn)儀”（包括探頭，接收放大器、耳機(jī)等） 在電纜埋設(shè)路徑的可疑地方收聽(tīng)故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的聲波，其聲音最大點(diǎn)為電纜故障點(diǎn)。定點(diǎn)儀歸 納起來(lái)有3種:
1）聲波法：只接收故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的聲波，由聲音大小判斷故障點(diǎn)位置，這種定點(diǎn)儀已淘汰。
2）聲磁同步法：利用故障點(diǎn)放電同時(shí)產(chǎn)生的電磁波和聲波確定故障點(diǎn)。電磁波起輔助作用：用來(lái)
    證明聽(tīng)到的聲音是否是故障點(diǎn)的放電聲；判斷給電纜所加的沖擊高壓是否正常；用來(lái)查找電纜的 正確走向。目前常用如“SDCT-3“或“SDCT-4型定點(diǎn)儀”屬此類。
3）數(shù)字式定點(diǎn)儀：以數(shù)字的形式顯示出“定點(diǎn)儀”所處的位置與故障點(diǎn)的相對(duì)距離。但使用要求 環(huán)境相對(duì)安靜，否則效果較差。如“SDCT-5同步接收定點(diǎn)儀”屬此類。
2.2 跨步法
    主要用來(lái)查找66kV以上電纜的護(hù)套故障,測(cè)量線路
    給電纜加一個(gè)斷續(xù)的調(diào)制信號(hào)，用2個(gè)探針相距1m觸地面，當(dāng)在故障點(diǎn)一邊時(shí)表頭指針朝一個(gè) 方向擺動(dòng)，當(dāng)在故障點(diǎn)的另一邊時(shí),表頭指針朝反方向擺動(dòng)。當(dāng)跨在故障點(diǎn)中間時(shí)表頭指針不擺 動(dòng)。 3 電纜路徑的探測(cè)
    探測(cè)電纜路徑的理論依據(jù)是電磁感應(yīng)原理�！半娎|路徑儀”的輸出加到電纜 的其中一相，輸出信號(hào)為間歇的交流信號(hào)。在現(xiàn)場(chǎng)，“接收器”通過(guò)探棒接收電纜所幅射的電磁 信號(hào)。當(dāng)探棒垂直地面，接收器接收到的最小信號(hào)的各點(diǎn)連線即為電纜的埋設(shè)路徑�，F(xiàn)場(chǎng)使用比 較方便。
4 電纜故障測(cè)試中的一些實(shí)際問(wèn)題
    4.1 不同耐壓等級(jí)電纜故障測(cè)試 根據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)及故障類型，把電力電纜分為低、中和高壓3種類型。一般來(lái)說(shuō)，低壓電纜通 常沒(méi)有金屬外護(hù)套或金屬屏蔽層，相對(duì)地故障一般是相對(duì)大地，采用閃絡(luò)法測(cè)量較困難。可選擇 相、相測(cè)量（粗測(cè)），或直接進(jìn)行定位，沖閃電壓可取電纜耐壓的數(shù)倍，球隙放電間隔約5～10s 為好。6、10、35kV中壓電纜故障一般都較典型，可采用低壓脈沖法或閃絡(luò)法測(cè)量，閃絡(luò)電壓不要 超過(guò)電纜的額定試驗(yàn)電壓。 66kV及以上電纜通常故障點(diǎn)表現(xiàn)形式為主絕緣故障和外護(hù)套故障。絕緣故障的測(cè)試方法與中壓 電纜相同，但“閃測(cè)儀”通常的配置在耐壓上存在一定的問(wèn)題，應(yīng)注意謹(jǐn)慎使用。外護(hù)套故障通常采用“跨步法”直接定位。
    4.2 不同絕緣介質(zhì)電纜故障測(cè)試
    電力電纜因絕緣介質(zhì)不同而有不同的結(jié)構(gòu)形式。這里主要以油浸紙介質(zhì)和XLPE兩種常用電纜為 例說(shuō)明故障測(cè)試中的一些問(wèn)題。
油浸紙電纜故障點(diǎn)在中間接頭時(shí)粗測(cè)較困難，而用瀝青或環(huán)氧樹(shù)脂灌封接頭，兩端本體鉛包用 一條短連線相連，故障點(diǎn)放電很難形成短路電弧。

    XLPE電纜故障相對(duì)比較難測(cè)，歸納起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)：
a） 運(yùn)行中出現(xiàn)泄漏性故障，當(dāng)采用某種方法測(cè)試時(shí)，故障電阻消失，用直流高壓做泄漏試驗(yàn)，電纜耐壓正常。
b） 當(dāng)進(jìn)行電纜故障定位時(shí)，電纜上到處有響聲。
c) 電纜存在明顯的泄漏性高阻故障，但無(wú)論采用什么方法都找不到。
d） 當(dāng)對(duì)電纜故障進(jìn)行燒穿時(shí)，故障電阻非但不降低，反而升高很多。
    出現(xiàn)上述現(xiàn)象歸納起來(lái)有以下幾個(gè)原因：
a） XLPE電纜的絕緣材料為固體材料，與油浸紙介質(zhì)比較有其特殊的一面。如氣隙放電，偶極子 （如:水份）極化等，這些在油浸紙介質(zhì)電纜中是不存在的。
b） XLPE電纜的質(zhì)量問(wèn)題不易顯露，很難界定，如電纜中某一段無(wú)半導(dǎo)電層或沒(méi)有銅屏蔽層等很 難發(fā)現(xiàn)。
c) 電纜接頭制做工藝，如終端頭連接地線不準(zhǔn)確，應(yīng)該是銅屏蔽層，而不是金屬護(hù)層，或接觸 不良等；又如中間接頭沒(méi)有銅屏蔽層或銅屏蔽層未與本體連接或接觸不良等。
可以肯定的講，只要XLPE電纜質(zhì)量合格，電纜接頭制作規(guī)范，一般來(lái)講，故障測(cè)試非常容易。但 要特別注意是：XLPE電纜故障應(yīng)謹(jǐn)慎使用“燒穿法”，且不可長(zhǎng)時(shí)間沖擊放電測(cè)量。
    4.3 故障點(diǎn)難測(cè)的幾種情況
a）沒(méi)有良好的接地回路
b）故障點(diǎn)處大面積受潮
c）封閉性短路故障
d）穿管電纜