基于低壓脈沖法和脈沖電流法的電纜故障測(cè)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(cè)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(duì)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(cè)步驟，對(duì)基于低壓脈沖法和脈沖電流法的電纜故障測(cè)距波形進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)例對(duì)波形識(shí)別進(jìn)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(cè)距；波形中圖分類號(hào)：TM206；TM246文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A6901（2011）05-0034-04文章編號(hào)：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(diǎn)，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(zhǔn)確地找出電纜故障點(diǎn)，測(cè)出故障點(diǎn)距離及定位，這就要求測(cè)試人員首先要選好和用好測(cè)試儀，并能正確識(shí)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(cè)波形，本文基于這兩種方法對(duì)電纜各種故障給出電纜故障探測(cè)步驟，結(jié)合實(shí)例對(duì)測(cè)距進(jìn)行分析，波形識(shí)別總結(jié)，以期達(dá)到節(jié)省人力物力、提高電纜故障尋測(cè)效率及縮短處理電纜事故時(shí)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(duì)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(cè)試時(shí)所電橋法認(rèn)為小于100k的故障指的低電阻不一樣，為低電阻故障，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電橋法可以測(cè)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(shí)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(duì)地絕緣電阻或者芯與芯之間絕緣電阻比較高，但當(dāng)對(duì)電纜出現(xiàn)突然擊穿進(jìn)行直流（或交流

5、）耐壓到某一值時(shí)，現(xiàn)象。這類故障大多在進(jìn)行預(yù)防性耐壓試驗(yàn)時(shí)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(duì)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(jī)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(hù)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(jì)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(jī)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?yàn)槭┕べ|(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(yùn)行后11-04收稿日期：2010-作者簡(jiǎn)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(cè)的步驟電纜故障的探測(cè)一般要經(jīng)過診斷、測(cè)距、定點(diǎn)三個(gè)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(yán)以便于測(cè)試人員對(duì)癥下藥，選擇適當(dāng)?shù)碾娎|重程度，故障測(cè)距與定點(diǎn)方法?？梢愿鶕?jù)故障發(fā)生時(shí)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(cè)量各相對(duì)地及各相之間的絕緣電阻，如果測(cè)得的絕緣電阻較高時(shí)，應(yīng)作導(dǎo)體的連續(xù)性試驗(yàn)，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(cè)量，以確定導(dǎo)體是否燒斷；而如果兆歐表測(cè)得的絕緣電阻指示為零時(shí)，還

7、要用萬用表測(cè)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(yàn)確定高電阻與閃絡(luò)性故障，弄清故障點(diǎn)的擊穿電壓。32電纜故障測(cè)距電纜故障測(cè)距，又叫粗測(cè)，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(cè)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(jiǎn)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(hào)在故障點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間測(cè)距，但前者是主動(dòng)向電纜發(fā)射探測(cè)電壓脈沖，后者是被動(dòng)記錄故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖電流信號(hào)，信號(hào)的記錄與處理顯示可由同一電路完成，故可使儀器同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能。33電纜故障定點(diǎn)電纜故障定點(diǎn)，又叫精測(cè)，即按照故障測(cè)距

8、結(jié)根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位果，來，在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，利用聲磁同步測(cè)試法或音頻感應(yīng)測(cè)試法確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。一般來說，成功的電纜故障探測(cè)都要經(jīng)過以上三個(gè)步驟，而其中最關(guān)鍵的是故障測(cè)距，因?yàn)橹挥袦y(cè)出故障距離，確定一個(gè)大體方位來，再在一個(gè)很小的范圍內(nèi)（10m左右）來回移動(dòng)定點(diǎn)儀器探測(cè)電纜故障點(diǎn)聲磁或音頻信號(hào)精確定點(diǎn)就容易多了。4低壓脈沖法測(cè)距波形的分析低壓脈沖反射法，又叫雷達(dá)法。主要是用于電纜的低阻（或短路）故障及開路故障的測(cè)距。這種方法比較簡(jiǎn)單直觀，通過觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時(shí)間差進(jìn)行測(cè)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(fù)極性的，則是低阻（或短路）故障。對(duì)于低壓脈沖法測(cè)距波形的分析如圖1所示：（1）良好電纜反射波形分析。t1時(shí)刻是測(cè)距儀t2時(shí)刻為終端反射脈沖（即電纜全長反發(fā)射脈沖，t3時(shí)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(shí)刻是發(fā)t2時(shí)刻為低阻（或短路）故障反射脈沖，t3射脈沖，t4時(shí)刻為低阻（或短路）故障點(diǎn)二時(shí)刻為終端反射，次反射。故障點(diǎn)距離為t1t2或者t2t4所顯示的距離。（3）開路故障波形分析。t1時(shí)刻是發(fā)射脈沖，t2t3時(shí)刻為開路故障點(diǎn)時(shí)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(duì)于低壓脈沖法測(cè)距波形的分析，要把握住“極性、幅度、時(shí)間”三個(gè)要點(diǎn)。5脈沖電流法測(cè)距波形的分析電纜的高阻與閃絡(luò)性故障由于故障點(diǎn)電阻較大（大于10倍的電纜波阻抗），低壓脈沖在故障點(diǎn)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(cè)距。脈沖電流法是將電纜故障點(diǎn)用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，通過分析判斷電流行波信號(hào)在測(cè)量端與故障點(diǎn)往返一趟的時(shí)間來計(jì)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