隨著現(xiàn)代城市建設(shè)的發(fā)展,電力電纜在城網(wǎng)供電中所占的份量也越來(lái)越重,在一些城市的市區(qū),逐步取代了架空供電線路。同時(shí)隨著電纜數(shù)量的增多及運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),電纜的故障也越來(lái)越頻繁,由于電纜線路的隱蔽性(多埋于地下)和一些電纜運(yùn)行單位運(yùn)行資料、測(cè)試設(shè)備及測(cè)試經(jīng)驗(yàn)的局限性使得電纜故障的查找非常困難,隨著科技的進(jìn)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(shí)各種測(cè)試儀器的精度也有了進(jìn)一步的提高,如何實(shí)現(xiàn)電纜故障定位的快速性、準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性,以縮短電纜故障修復(fù)的停電時(shí)間是本文研究的目的。

電力電纜故障定位的方法很多,過(guò)去由于測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)陋及技術(shù)應(yīng)用的局限性,人們只能應(yīng)用較為原始的方法進(jìn)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(fèi)大量的時(shí)間及人力物力,且對(duì)于電纜短路點(diǎn)金屬性接地的故障測(cè)試較為困難,成功率有限。后來(lái)人們將現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)應(yīng)用于電纜故障定位上,如20世紀(jì)70年代前人們廣泛使用電橋法和低壓脈沖反射法去進(jìn)行電纜故障定位,這兩種方法主要測(cè)量測(cè)試點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離,兩者對(duì)電纜低阻短路故障較準(zhǔn)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(yīng)用在油紙電纜故障測(cè)試中,對(duì)電纜主絕緣會(huì)產(chǎn)生不良影響,且不易操作,現(xiàn)已很少使用。后來(lái)出現(xiàn)了直流閃測(cè)法和沖擊閃測(cè)法,分別用于測(cè)試閃絡(luò)(間歇)故障及高阻故障,兩者都可分為電流閃測(cè)法和電壓閃測(cè)法,取樣參數(shù)不同,各有優(yōu)缺點(diǎn)。電壓取樣法可測(cè)率高,波形清晰易判,盲區(qū)比電流法少一倍,但接線復(fù)雜,分壓過(guò)大時(shí)對(duì)人及儀器有危險(xiǎn)。電流取樣法正好相反,接線簡(jiǎn)單,但波形干擾大,不易判別,盲區(qū)大。高壓電流(電壓)閃測(cè)法基本上解決了電纜高阻故障問(wèn)題。

到了20世紀(jì)90年代,發(fā)明了二次脈沖法測(cè)試技術(shù):因?yàn)榈蛪好}沖法準(zhǔn)確易用,結(jié)合高壓發(fā)生器發(fā)射沖擊閃絡(luò)技術(shù),在故障點(diǎn)起弧的瞬間通過(guò)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(diǎn)閃絡(luò)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(fù)發(fā)一正常的低壓測(cè)量脈沖到電纜中,此低壓脈沖在故障處(高阻)沒(méi)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(kāi)路反射,將兩次低壓脈沖波形進(jìn)行對(duì)比,非常容易判斷故障點(diǎn)(擊穿點(diǎn))位置。儀器可自動(dòng)匹配,自動(dòng)判斷計(jì)算出故障點(diǎn)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(hù)套或屏蔽可分為主絕緣故障(外有金屬屏蔽)及外皮(外無(wú)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(cè)試方法不同,按故障點(diǎn)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(cè)試設(shè)備及測(cè)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(luò)(間歇)故障 (Rf ∞)三種。

三者之間沒(méi)有絕對(duì)的界限,主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法區(qū)分,與測(cè)試設(shè)備的容量及內(nèi)阻有關(guān)。

對(duì)應(yīng)不同類(lèi)型的電力電纜故障,目前國(guó)內(nèi)外有各種不同的定位方法,但進(jìn)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(lèi)型與嚴(yán)重程度,以便對(duì)癥下藥,為下步選擇適當(dāng)?shù)碾娎|故障測(cè)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(lèi),即分別測(cè)各相對(duì)地絕緣電阻及分別測(cè)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(dǎo)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(wàn)能表測(cè)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(yù)定位方法進(jìn)行預(yù)定位測(cè)距(在電纜一端使用儀器測(cè)出故障點(diǎn)的距離)。目前國(guó)內(nèi)外主要的電力電纜故障定位的預(yù)定位方法有:電橋法、低壓脈沖法、高壓脈沖(閃絡(luò))法、二次脈沖法及衰減法(decay)等。

3、進(jìn)行電纜故障點(diǎn)精確定點(diǎn)。即根據(jù)預(yù)定位測(cè)得距離,現(xiàn)場(chǎng)沿電纜路徑丈量,定出故障點(diǎn)的大概位置,在此位置附近通過(guò)各種方法和手段定出電力電纜故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)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(yīng)法等。

上述的電纜故障預(yù)定位及精定位的各種方法及原理不相同,都有其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,因此必須在清楚各種方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍的基礎(chǔ)上才能做到故障的診斷的快捷、準(zhǔn)確,少走彎路,并不斷總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試經(jīng)驗(yàn),以達(dá)到電纜故障定位的快捷、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的目的。