基于低壓脈沖法和脈沖電流法的電纜故障測距分析

1、2011年第5期No52011電線電纜ElectricWireCable2011年10月Oct，2011基于低壓脈沖法和脈沖電流法的電纜故障測距分析蘇燕民（福建棉花灘水電開發(fā)有限公司，福建龍巖364000）摘要：通過對電力電纜故障原因、性質(zhì)分類的分析、總結(jié)，給出電纜故障探測步驟，對基于低壓脈沖法和脈沖電流法的電纜故障測距波形進行分析，并結(jié)合實例對波形識別進行總結(jié)。關(guān)鍵詞：電力電纜；故障；低壓脈沖法；脈沖電流法；測距；波形中圖分類號：TM206；TM246文獻標識碼：A6901（2011）05-0034-04文章編號：1672-CableFaultRangingAnalysisBasedonLV

2、IandICESUYan-min（MianhuatanHydropowerDevelopmentCo，Ltd，Longyan364000，China）Abstract：Thispapergivesstepstospotpowercablefaultthroughanalysisandsummaryofcablefaultcausesandqualitativeclassification，analysescablefaultrangingwaveformbasedonLVIandICEmethods，andsummarizeswaystoidentifywaveformcombinedwith

3、practicalexamplesKeywords：powercable；fault；LVI；ICE；ranging；waveform0引言缺陷逐漸發(fā)展造成故障。電纜供電以其安全、可靠、有利于美化城市與工礦布局等優(yōu)點，獲得了廣泛的應(yīng)用，但隨著其使用量日益增多，電纜故障也在不斷增加，如何快速準確地找出電纜故障點，測出故障點距離及定位，這就要求測試人員首先要選好和用好測試儀，并能正確識別波形。目前國內(nèi)外廣泛使用低壓脈沖法和脈沖電流法檢測波形，本文基于這兩種方法對電纜各種故障給出電纜故障探測步驟，結(jié)合實例對測距進行分析，波形識別總結(jié)，以期達到節(jié)省人力物力、提高電纜故障尋測效率及縮短處理電纜事故時間的

4、效果。2電纜故障性質(zhì)分類由電纜絕緣損壞而引起的故障的類型大體上分為四大類：低電阻（或短路）故障、開路故障、閃絡(luò)性故障及高電阻故障。（1）低電阻（或短路）故障。電纜的一芯或數(shù)芯對地絕緣電阻或者芯與芯之間絕緣電阻低于200（注意：這里所說的低電阻值與用電橋法測試時所電橋法認為小于100k的故障指的低電阻不一樣，為低電阻故障，因為傳統(tǒng)的電橋法可以測量這類故障），一般常見的有單相接地、兩相短路或接地及三相短路或接地等。（2）開路故障。電纜有一芯或數(shù)芯導(dǎo)體不連續(xù)，有時還伴有經(jīng)電阻接地的現(xiàn)象。（3）閃絡(luò)性故障。電纜的一芯或數(shù)芯對地絕緣電阻或者芯與芯之間絕緣電阻比較高，但當(dāng)對電纜出現(xiàn)突然擊穿進行直流（或交流

5、）耐壓到某一值時，現(xiàn)象。這類故障大多在進行預(yù)防性耐壓試驗時發(fā)生，故障現(xiàn)象不穩(wěn)定。（4）高電阻故障。電纜的一芯或數(shù)芯對地絕緣電阻或者芯與芯之間絕緣電阻低于正常值但高于200，這種情況由于電阻不是很高，電壓加不上。1電纜故障的原因電纜故障的原因大致可歸納為：機械損傷、絕緣受潮、絕緣老化變質(zhì)、過電壓引起的絕緣損壞、材料缺陷、護層的腐蝕、電纜過熱、電纜的絕緣物流失以及中間接頭和終端頭的設(shè)計和制作工藝問題等?？偟膩碚f，由于制造缺陷而造成的電纜故障是不多的，而機械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比除此以外，故障常見的部位還多數(shù)發(fā)生于終端例，頭、中間接頭部分，因為施工質(zhì)量不良、工藝差，用料不當(dāng)，安裝中殘留

6、缺陷如潮氣未去除干凈等，運行后11-04收稿日期：2010-作者簡介：蘇燕民（1971），男，工程師364000作者地址：福建龍巖市華蓮路3電纜故障探測的步驟電纜故障的探測一般要經(jīng)過診斷、測距、定點三個步驟。31電纜故障性質(zhì)的診斷電纜故障性質(zhì)的診斷，即確定故障的類型與嚴以便于測試人員對癥下藥，選擇適當(dāng)?shù)碾娎|重程度，故障測距與定點方法?？梢愿鶕?jù)故障發(fā)生時出現(xiàn)的現(xiàn)象初步判斷故障的性質(zhì)。用兆歐表在電纜的一端測量各相對地及各相之間的絕緣電阻，如果測得的絕緣電阻較高時，應(yīng)作導(dǎo)體的連續(xù)性試驗，即在電纜的一端將三相導(dǎo)體短路并接地，在另一端重復(fù)測量，以確定導(dǎo)體是否燒斷；而如果兆歐表測得的絕緣電阻指示為零時，還

7、要用萬用表測量故障電阻的精確值，以確定故障是否屬于低阻；另外，可通過直流（或交流）耐壓試驗確定高電阻與閃絡(luò)性故障，弄清故障點的擊穿電壓。32電纜故障測距電纜故障測距，又叫粗測，即在電纜的一端使用儀器確定故障距離。目前普遍采用行波測距法，即低電阻（或短路）故障與開路故障采用低壓脈沖法，它比電橋法簡單直接；閃絡(luò)性故障與高電阻故障用脈沖電流法，兩者均通過脈沖信號在故障點與測量點之間往返一次的時間測距，但前者是主動向電纜發(fā)射探測電壓脈沖，后者是被動記錄故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖電流信號，信號的記錄與處理顯示可由同一電路完成，故可使儀器同時實現(xiàn)兩個功能。33電纜故障定點電纜故障定點，又叫精測，即按照故障測距

8、結(jié)根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點的大體方位果，來，在一個很小的范圍內(nèi)，利用聲磁同步測試法或音頻感應(yīng)測試法確定故障點的準確位置。一般來說，成功的電纜故障探測都要經(jīng)過以上三個步驟，而其中最關(guān)鍵的是故障測距，因為只有測出故障距離，確定一個大體方位來，再在一個很小的范圍內(nèi)（10m左右）來回移動定點儀器探測電纜故障點聲磁或音頻信號精確定點就容易多了。4低壓脈沖法測距波形的分析低壓脈沖反射法，又叫雷達法。主要是用于電纜的低阻（或短路）故障及開路故障的測距。這種方法比較簡單直觀，通過觀察故障點反射脈沖與發(fā)射脈沖的時間差進行測距。不同的故障性質(zhì)具有不同的反射波，如果發(fā)射脈沖是正極性的，回波脈沖也是正極性的，表

9、示是開路故障；如果回波脈沖是負極性的，則是低阻（或短路）故障。對于低壓脈沖法測距波形的分析如圖1所示：（1）良好電纜反射波形分析。t1時刻是測距儀t2時刻為終端反射脈沖（即電纜全長反發(fā)射脈沖，t3時刻為終端二次反射脈沖（即電纜全長二次射），t1t2或t2t3所顯示的距離為電纜全長。反射），（2）低阻（或短路）故障波形分析。t1時刻是發(fā)t2時刻為低阻（或短路）故障反射脈沖，t3射脈沖，t4時刻為低阻（或短路）故障點二時刻為終端反射，次反射。故障點距離為t1t2或者t2t4所顯示的距離。（3）開路故障波形分析。t1時刻是發(fā)射脈沖，t2t3時刻為開路故障點時刻為開路故障的反射脈沖，二次反射。開路故障距離為t1t2或者t2t3所顯示的距離。對于低壓脈沖法測距波形的分析，要把握住“極性、幅度、時間”三個要點。5脈沖電流法測距波形的分析電纜的高阻與閃絡(luò)性故障由于故障點電阻較大（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（反射脈沖幅度小于5%），故不能用低壓脈沖法測距。脈沖電流法是將電纜故障點用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點擊穿產(chǎn)生的電流行波信號，通過分析判斷電流行波信號在測量端與故障點往返一趟的時間來計算故障距離。脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信