电力电缆故障检测及故障点定位方法

电力电缆按其内芯的数量划分，可分为单芯电缆和三芯电缆两种。不论是单芯电缆还是三芯电缆，电力电缆按其导线截面划分，又可分为各种截面的型号规格。但是，不论是单芯还是三芯电缆，也不论是哪种截面型号规格的电缆，其基本结构都是一样的，即都是由导体、绝缘层和保护层组成。其中：导体在电缆最中央，起电流电能传导的作用；绝缘层在导体和外保护层之间，起绝缘作用；保护层在最外层，起保护电缆承受一定的拉力的作用。目前应用最广泛的是由铜导体、交联聚乙烯绝缘和高密度聚乙烯材料构成的电缆。在电力系统中，高压部分，如110kV、220kV、500kV电缆常采用单芯电缆；中低压部分，如10kV和低压电缆线路采用三芯电缆。
　　一、电力电缆故障点定位方法
　　1.冲击高压闪络测试法
　　冲击高压闪络测试法也是我们常说的“冲闪法”。用于大部分闪络故障，断路和低阻、短路性故障。电力电缆发生故障七成以上为高阻故障，尤其是预防性试验中出现击穿故障有九成为高阻故障。冲击高压闪络检测法适用于各种类型的高阻故障检测，它具有试验过程简便、准确和快捷等特点。采用冲击高压闪络检测法进行故障检测分为两类，包括电感冲闪法和电阻冲闪法。二者最大的不同在于球形间隙相互串联的电感线圈L可换为电阻。两种方法的工作原理相近，但前者应用更为宽泛，高阻电力电缆故障查测多使用本方法。下面介绍电感冲闪法的工作原理：系统接通电源，电流经过调压器、变压器整流器对电容器充电，如充电电压升至一定值后，球间隙波击穿，电容器的电压通过球间隙短路电弧和小电感直接加设到电力电缆测量端。此冲击电压波沿着电力电缆方向朝故障点进行传播，电压峰值足够大，故障点因电离放电，故障点放电产生短路电弧同时沿着电力电缆发送电压波并反射。判断冲击高压闪络测试法的关键是判断故障点是否击穿放电方法如下：（1）故障点击穿时，球形间隙放电声清脆响亮，火花较大；（2）故障点击穿时，电流表指针摆动范围大。
　　2.跨步电压法
　　跨步电压法对于单相接地故障或两相、三相短路并接地故障，外护套故障适用。需用仪器：电缆护层故障定位电源，跨步电压指示器。其工作原理是在故障相与地之间，加上负极性的直流电源，从故障点流入土壤的电流在土壤表面形成漏斗状电位分布，通过探棒寻找土壤中的电势最低点。当仪表的指针偏向右侧，则向右测寻找，偏向左方，则向左方寻找，逐渐缩小故障的距离位置，直到指针位于正中间。跨步电压法的操作步骤如下，首先在目标电缆加脉冲电源升压3～5kV，然后把跨步电压指示器，通过专用连线与探棒相连，把功能键旋至跨步和最大灵敏度，探棒相隔2m左右，在初测故障点附近，插入土壤，选择合适灵敏度，观察指针指向，若电压为+，指针往+方向有规律摆动，说明故障点在红棒方向，向红棒方向移动一间隔，若电压仍为+，说明故障点仍在红棒方向，继续移动红棒，直到电压为-，指针往-方向摆动，调节红棒，使跨步电压为0，两棒中心为故障点位置。
　　3.声测定点法
　　声测法，顾名思义是按照故障电力电缆的释放电声查找故障，声测定点法适合电缆主绝缘故障的精确定点。利用故障点在高压冲击时的击穿放电声音进行精确的定位。其工作原理首先需要一个能使故障点产生规则放电的装置，利用该装置使故障点放电，然后才可以在初测的距离附近，沿电缆线路，用拾音器来接收故障点的放电声波，如果已经听到有规律的啪啪声，故障点就在此附件，此时沿电缆走向，前后移动定点仪，最后集中于最响点，以此来确定故障点精确位置。明敷电缆可根据听觉直接查找，而暗敷电缆则首先需求表明电力电缆的走向，在电声最小时借助助听器或听诊器放大电声的办法进行查找。
　　二、电力电缆故障点定位新技术
　　1.高频感应定位法
　　通过利用高频信号波发生装置向电力电缆输入高频电流，由此产生高频电磁波，并由地上探头沿着电力电缆的路径接收电力电缆周边的高频电磁场，电磁场的变化经接收和处理直接显示于液晶屏幕上，按照显示数值的大小判定故障点位置。高频感应定位法和传统音频感应定位法更具优势，高频信号源比音频信号源更易实现且制造简单，也可减少定点探测设备的体积和重量，为小型化、便携式设备创造更为有利的条件。
　　2.红外热象技术
　　电力电缆过载，芯线的温度急剧攀升，由此可以对电力电缆的芯线温度变化作为判定故障位置的依据。采用红外热象仪扫描电力电缆表面，拍摄表面温度场的分布图像，进一步处理得到温度场的数值分布，然后可根据已建立的传热数学模型、电缆结构参数、物性参数、环境温度和表面温度对电力电缆芯线的温度进行反演计算，从而可以实现电力电缆芯线温度的非接触故障探测。正是红外技术不需接触设备，不要求设备停运，且具有操作简便、检测速度快、工作效率高等优点，在未来的电缆故障检测中，红外热像技术必将发挥更大的作用。
　　电力电缆故障点定位应借助先进的测量仪器和检测设备，准确、快速地确定电力电缆故障点的位置，为及时处理故障赢得宝贵时间。本文通过介绍我国电力电缆的故障类型及诊断，并重点就电力电缆故障的检测和电力电缆故障点定位新技术进行探讨分析，旨在促进交流和学习，通过理论研究为我国电力事业创造更好的经济效益和社会效益。