摘　要 介紹電力電纜的常見故障的分析、分類方法和電力電纜故障常用的檢測手段及常用檢測儀器。 關(guān)鍵詞 電力電纜故障 分析 分類 檢測 　　迅速準確地以最低的成本發(fā)現(xiàn)電纜故障點已成為路燈部門的一個重要的課題。本文從電力電纜的故障分析、分類、國內(nèi)外常用的電力電纜故障的 檢測方法和檢測儀器等方面作一個簡要的綜述，供維修測試的同行們參考。 　　一、電力電纜故障分析 　　1.電纜故障的發(fā)生原因 　　電纜故障的發(fā)生原因是多方面的，現(xiàn)將常見的幾種原因歸納如下： 　　(1)機械損傷：在鋪設(shè)電纜時由于不小心損傷電纜絕緣層或鋪設(shè)后靠近電纜路徑作業(yè)受到機械損傷。這些損傷如果輕微，要在幾個月甚至幾年后才 　 發(fā)展到鎧裝或絕緣層穿孔，潮氣浸入而導(dǎo)致?lián)p傷部位徹底崩潰形成故障。 　　(2)電腐蝕：如果電力電纜埋設(shè)在附近有強力地下電場的地面下(如大型行車，電力機車軌道附近)，就會出現(xiàn)電纜外皮腐蝕等情況，導(dǎo)致潮氣浸入 ，絕緣破壞。 　　(3)化學腐蝕：電纜路徑在有酸堿的地區(qū)或邁過煤氣站的腐蝕性出氣管口，就會造成電纜絕緣層大面積、長距離被腐蝕。 　　(4)地面下沉：此現(xiàn)象往往發(fā)生在電纜穿越公路、鐵路及高大建筑物時，由于地面的下沉而使電纜垂直受力變形，導(dǎo)致電纜破裂甚至折斷。 　　(5)電纜絕緣物流失：電纜鋪設(shè)時地面凹凸不平，或處在電桿上的戶頭，由于電纜的起伏，高低落差懸殊，高處的電纜絕緣油流向低處，而使高處 電纜絕緣下降，導(dǎo)致故障發(fā)生，這種故障在早期的油紙絕緣電纜中較為常見。 　　(6)長期超負荷運行：由于超負荷運行，電纜的溫度會隨之上升，尤其是在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導(dǎo)致電纜的絕緣較薄弱和電纜接頭處首先 被擊穿。一般在夏季電纜故障高的原因正在于此。 　　(7)震動破壞：鐵路軌道下的電纜，由于劇烈的震動導(dǎo)致電纜外皮產(chǎn)生疲勞而破裂形成故障。 　　(8)拙劣的施工使電纜接頭處理不恰當，和不按技術(shù)規(guī)范敷設(shè)電纜，都是形成電纜故障的重要原因。 　　(9)在潮濕的氣候條件下做接頭，使接頭封裝物混入濕氣而不能承受應(yīng)有的試驗電壓，往往出現(xiàn)閃絡(luò)性故障。 　　如果希望快速尋找故障點，應(yīng)找齊敷設(shè)電纜的原始資料，觀察電纜的敷設(shè)路面情況，再結(jié)合可能造成電纜故障的原因，對快速檢測故障點會很有 好處。 　　2.電力電纜故障的分類 　　二、電纜故障的檢測： 　　檢測電力電纜故障的常用方法有電橋檢測法、電磁感應(yīng)檢測法、時域反射檢測法等。本文就其檢測原理和儀器配置逐一簡單介紹。 　　(一)電橋檢測法： 　　電橋法就是用單臂或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1降墓收希卸銜蟛鉅話悴淮笥?m，對于故障點接觸電阻大于1降墓收?，縿x捎眉癰哐股沾┑姆椒ㄊ 溝繾杞抵?揭韻攏侔創(chuàng)朔椒ú飭 圖1、圖2 　　測量電路如圖1所示，首先測出芯線a與b之間的電阻R1，則R1=2Rx+R，其中Rx為a相或b相至故障點的一相電阻值，R為短接點的接觸電阻。再就電 纜的另一端測出a’與b’芯線間的直流電阻值R2，則R2=2R(L-X)+R，式中R(L-X)為a’相或b’相芯線至故障點的一相電阻值。測完R1或R2后，再按圖 2所示電路將b’與c’短接，測出b、c兩相芯線間的直流電阻值，則該阻值的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。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。 　　電橋法測電纜故障時，除單臂或雙臂電橋外，而且還需要與兆歐表和萬用表等儀器配合使用，以便迅速準確地檢測到電纜的故障點。 　　(二)電磁感應(yīng)法： 　　其測試儀器由信號發(fā)射機和信號接收機兩部分組成，原理是：測試儀器中發(fā)射機的振蕩器產(chǎn)生一個高頻信號(一般為1KHZ左右)，經(jīng)被測電纜通過 大地構(gòu)成回路。此信號電流在被測系統(tǒng)周圍產(chǎn)生磁場，用另一接收探測器在地面上拾取電磁信號，經(jīng)放大器選頻放大后，用耳機監(jiān)聽或用電平表觀察 ，通過接收機的音頻信號變化來確定電纜故障的形式及基本位置。 　　儀器的原理方框圖如圖3所示： 圖3 　　采用電磁感應(yīng)檢測法測量電纜故障時，萬用表和兆歐表也是必須的配套測試儀表。 　　(三)時域反射檢測法 　　其測試儀主機采用的是時域反射(TDR)原理，既對電纜發(fā)射一電脈沖，電脈沖將在電纜中勻速傳輸，當遇到電纜阻抗發(fā)生變化的地方(故障點)，電 脈沖將產(chǎn)生反射。主機將電脈沖的發(fā)射和反射的變化以時域形式通過液晶屏顯示出來，通過屏幕可直接顯示故障距離。 　　電力電纜故障一般分為兩大類：低阻(短路，斷路)或高阻故障。本儀器針對不同性質(zhì)的故障采用不同的測試方法。 　　1.低壓脈沖法 　　低壓脈沖法用于測量電纜的低阻、開路或短路故障，將脈沖信號自測試端送入被測試電纜，該脈沖將沿電纜傳播，當遇到阻抗不匹配點(故障點或 中間接頭)時，由于阻抗失配形成反射，脈沖返回到測量端并被記錄下來。根據(jù)脈沖入射到返回所經(jīng)過的時間△T和電波在電纜中的傳播速度V，可以計 算出傳播路徑的長度，進而得到測試點到故障點的距離S。具體計算公式為：S=—×△T×V 注： 以上計算過程由儀器自動完成。 　　通過反射脈沖的極性可以判斷故障的性質(zhì)。開路故障，發(fā)射脈沖與反射脈沖呈同極性；短路或低阻故障，發(fā)射脈沖與反射脈沖呈反極性。 　　由上式可以看出，脈沖在電纜中的傳播速度對于準確地計算出故障距離很關(guān)鍵。在不清楚電纜的傳播速度的情況下，如已知被測電纜的長度，根 據(jù)發(fā)射脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時間△T，可推算出電纜中的波速：V=2×S/△T 　　2.高壓閃絡(luò)法(沖閃法) 　　電纜的高阻故障由于故障點的電阻較大(大于10倍的電纜波阻抗)，低壓脈沖在故障點沒有明顯的反射。故不能用低壓脈沖法來測量，而只能由高 壓設(shè)備發(fā)出高壓信號(沖閃時發(fā)出脈沖高壓)，使故障點產(chǎn)生閃絡(luò)性放電，從而發(fā)生電壓設(shè)備突跳。這個突跳電壓故障點和測試端之間來回反射點的距 離。 　　時域反射檢測法電纜故障測試儀主機的原理圖如圖4所示： 圖4 　　當開關(guān)K在“脈沖”信號時，儀器內(nèi)的低壓脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生一峰值為250Vpp左右的脈沖信號加到被測電纜上，同時通過輸入振幅電位器加到輸入電 路，此信號通過A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號變換成數(shù)字信號，此數(shù)字信號由計算機從A/D讀入存儲器，再通過監(jiān)控程序處理，送往彩色液晶顯示器，顯示測試 波形及其它相關(guān)內(nèi)容。同時用戶可通過鍵盤結(jié)合屏幕中文顯示對操作過程進行控制。 　　當開關(guān)K在“閃絡(luò)”位置時，外接高壓測試系統(tǒng)產(chǎn)生的直流高壓信號加到被測電纜上，使故障點瞬間閃絡(luò)放電并形成單次閃絡(luò)測試波形，通過電位 器加到儀器的輸入電路，測試儀可將這個瞬間的波形存儲記憶下來，并通過計算機監(jiān)控程序處理，送往彩色液晶顯示器，屏幕顯示波形后可根據(jù)屏幕 中文提示對波形進行分析處理，并顯示出故障距離。也可根據(jù)屏幕中文菜單提示完成其它功能，將測試結(jié)果打印輸出，作為資料永久保存。 　　低壓脈沖法由儀器內(nèi)部產(chǎn)生觸發(fā)，而閃絡(luò)法則由外部高壓產(chǎn)生觸發(fā)。此現(xiàn)象可以在不同情況下按采樣鍵得到反映，在低壓脈沖時按采樣波形馬上 顯示出來，而高壓閃絡(luò)時按采樣鍵波形并不馬上反映出來，而是等外部高壓觸發(fā)打火后才顯示出來。 　　一般來說，采用時域反射檢測法，能迅速方便地測試出電纜故障的大致位置。對電纜故障進行精確定位時，往往還需要與電纜故障定位儀配置進 行。如果采用高壓閃絡(luò)法(沖閃法)測試電纜故障還須擁有高壓試驗裝置(如高壓試驗電源、高壓球間隙、高壓電容等儀器)，這些都是用戶在電纜故障 測試儀器選型時所值得注意的環(huán)節(jié)。 　　參考文獻 　　李海帆《電力電纜工程設(shè)計、安裝、運行、檢修技術(shù)實用手冊》當代中國音像出版社2004年版