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(fù)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(xué)技術(shù)的發(fā)展和科研人員的不懈努力探索，已研制出技術(shù)先進、性能優(yōu)良、操作方便的電力電纜故障檢測設(shè)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(shù)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(dǎo)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(dāng)多的電纜故障都是由于機械損傷引起的。比如：電纜敷設(shè)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(dǎo)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(xué)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(xué)腐蝕或電解腐蝕，致使保護層失效，絕緣降低，也會導(dǎo)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(yīng)，負載電流通過電纜時必然導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱，同時電荷的集膚效應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(zāi)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(yīng)于長度較短的電纜芯線對地故障，應(yīng)用此方法測量簡便精確，不需要精密儀器和復(fù)雜計算。測量原理如下：將電纜故障芯線與等長的比較導(dǎo)線并聯(lián)，在b、c兩端加電壓VE時，相當(dāng)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(yīng)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(yīng)點。因為微伏表的負極接地，與電纜故障點等電位，所以，當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)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(yīng)點。S為單相閘刀開關(guān)，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(shè)一根與故障電纜長度相等的比較導(dǎo)線S，該導(dǎo)線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應(yīng)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(dǎo)線，導(dǎo)線另一端要求在敷設(shè)的比較導(dǎo)線上滑動時能充分接觸。

3）合上閘刀開關(guān)S，將軟導(dǎo)線的端頭在比較導(dǎo)線上滑動，當(dāng)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(guān)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(cè)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(yīng)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(guān)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(shè)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(yīng)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(shè)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(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)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(dāng)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(shè)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(shè)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(dāng)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(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。