10KV配电线路带电更换直线电杆要点

1、电力电缆故障测试技术的应用摘要：近年来，电力电缆因其在节省线路走廊和城市发展整体美观性布局的要求等方面的优异特性，架空线路在城网建设中已逐渐被电力电缆所取代。由于多数电缆多掩埋在城市的地下，看不见，摸不着，一旦出现电缆故障，查找起来 非常困难，往往要花费几天，甚至十几天的时间，不但浪费大量的人力、物力， 而且会造成非计划停电，在给企业生产带来巨大经济损失、 居民生活带来极大不 便的同时，也为电力企业带来负面的影响与经济损失。 应怎样快速准确的查找故 障点，尽快恢复供电，尽量减少给企业生产带来经济损失、居民生活不便。关键字：电力电缆故障；故障测试；故障查找；故障定位；电缆故障测试仪前言：近年来，

2、电力电缆因其在节省线路走廊和城市发展整体美观性等方面 的优异特性，在城网建设中比重越来越大。以广州地区为例，截止至 2012年9 月30日，已经入网运行的10kV电缆总长度达到18567.21公里，超过了 10kV 架空线的总长度，在10kV线缆总长度中的比重达到了 62.3%。表1广州地区10kV电缆设备统计时间10kV 电缆总长度(km)同比 增长(%)10kv电缆在10kV线缆中的比例(%)10kv电缆的各类故 障(起)占配网设 备故障的 比例(%)电缆的故 障率(次/ 千公里)201015296.1157.3201117010.3911.260.617629.3%10.32012185

3、67.219.262.319829.5%10.7从表1中可以看到，近三年广州地区的电缆总长度保持每年 10流右的速度 增长，而其在10KV线缆中的覆盖比例也逐年递增。随着近年来电缆使用的增多， 但随之而来的是电缆故障整体呈上升趋势，在所有配网设备中居首位。由于顶管技术的发展，多数电缆多掩埋在城市的地下，直接穿过马路。一旦 出现电缆故障，查找起来非常困难。 如何快速准确的查找故障点， 尽快恢复供电。 尽量减少给企业生产带来经济损失、 居民生活不便。 而城市地形复杂、 人声喧哗 等潜在因素会电缆故障查找增添了困难。 不要盲目的进行电缆故障查找， 这样往 往费时费力， 而且无法准确的进行故障定点判断

4、。 应学会利用科学技术， 这样做 才能做到事半功倍的效果。正文：一、电力电缆故障产生的原因及其分类电缆单相接地故障较为普遍， 多是因为电缆遭受外力破坏原因造成。 也不排 除本体质量造成， 但这种内部短路从外表看不出痕迹较少见。 电缆相间短路故障 中较少，这是因为相间短路一般都是在运行中发生， 发生故障时会产生强大的短 路电流造成速断保护动作而跳闸。 强大的电流所造成的高温一般都会把电缆烧断 造成开路性故障。 电缆内部短路， 外表看不出痕迹， 此类故障一般是由于电缆质 量造成的，比较少见。从电缆的故障位置看，一条电缆最薄弱的地方是中间接头，一般的电缆 都有一个或几个中间接头， 在做电缆中间接头时

5、由于环境条件限制， 加上电缆敷 设后不进行防潮处理， 制作时中间接管压接不紧密， 都可能造成电缆中间接头受 潮、工艺缺陷的出现。当运行中长期在高压电场的作用下产生电晕及游离放电， 使绝缘本体形成水树直至绝缘老化并击穿。1 、电力电缆故障复杂多变，按产生的原因可归纳为以下几类。（1）机械损伤：包括安装损伤、外力损伤、因自然现象造成的损伤，如中 间接头或终端头的内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套； 装在管口或支架上的电 缆外皮擦伤；因土地沉降引起过大拉力，拉断中间接头或导体等。（2）绝缘受潮：因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水；电 缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝；金属护套因被外物刺伤或

6、腐蚀穿孔等。（3）绝缘老化变质：电缆介质内部的渣质或气隙，在电场作用下产生游离 和水解；电缆运行的局部过热；电力电缆超时限使用的自然老化等。（4）过电压：大气过电压（如雷击）；内部过电压（如操作过电压）。(5) 设计和制作工艺不良：电缆头与中间设计和制作工艺不良，也会引起 电缆故障。其主要原因为：电场分布设计不周密；材料选用不当；工艺不良，不 按规程要求制作。2、根据电缆故障点绝缘电阻 Rf与击穿间隙G的情况，电缆故障又可分为 开路故障、低阻故障、高阻故障、闪络故障四大类。该分类法为现场电缆故障最基本的分类方法，特别有利于探测方法的选择。其等效电路如下图1。CfTRf图i电缆故障等效电路其中，

7、间隙击穿电压UG的大小取决于故障点放电通道(即击穿间隙)的距离G,绝缘电阻Rf的大小取决于故障点电缆介质碳化程度，分布电容 Cf的大小取决于故障点受潮程度。(1) 开路故障：电缆金属部分的连续性受到破坏，形成断线，且故障点的绝缘材料也受到不同程度的破坏。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf为无穷大(%),但在直流耐压试验时，会出现电击穿；检查芯线导通情况，有断点。现 场一般以一相或二相断线并接地的形式出现。(2) 低阻故障：电缆绝缘材料受到损伤，出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf小于10Zo (Zo为电缆的波阻抗，一般取1040Q之间)。现场 般低压动力电缆和控制电缆出现低阻故障的几率较高。(

8、3) 高阻故障：电缆绝缘材料受到损伤，出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf大于10 Zo，在直流咼压脉冲试验时，会出现电击穿。咼阻故障 是高压动力电缆(6KV或10KV电力电缆)出现几率最高的电缆故障，可达总故 障的80%以上。(4) 闪络故障：电缆绝缘材料受到损伤，出现闪络故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf为无穷大(),但在直流耐压或高压脉冲试验时，会出现闪络性电击穿。闪络性故障比较难测，特别是新敷设的电缆进行预防性试验出现闪络 故障时。现场一般使用直流闪络法进行探测。二、以我公司目前使用的电缆故障测试仪说明其工作原理。它主要有低压脉冲测试法和冲击高压闪络测试法。低压脉冲测试法工作原理

9、：向电缆发送一个脉冲电压信号，当电缆有故障时， 由于故障点阻抗和电缆的特性阻抗不匹配而产生脉冲反射， DLC-100A用波形的 方式把被测试电缆的特性显示在屏幕上。设从仪器发射脉冲开始计时，直至接收到故障点反射脉冲的时间为 t， t 是脉冲在测试点和故障点之间往返一次的时间。设故障距离为 S,脉冲在电缆中 的传播速度为V,贝SM T/2 t由仪器自动计时，并结合设置的波速度 V得出故障距离S。实际上脉冲 在电缆的传播过程中，遇到所有的阻抗不匹配点，如接头，远端等，均会产生 反射。用户通过识别反射脉冲的起始位置、形状及幅度，测定故障点的距离， 故障点的位置在反射脉冲的起始点，即图 2中虚线光标所

10、在的位置。从图2可以看出，发射脉冲是正极性，如果反射脉冲是正极性，说明是断 线故障；如果反射脉冲是负极性，说明是低阻和短路故障。发射脉冲反射脉冲a.断线故障波形 b.低阻和短路故障波形图2冲击高压闪络测试法工作原理：如图 3,高压装置为本公司生产的高压测试 电源，C是高压电容器，当电压调整到一定值时，高压发生器采用单次或周期 放电，电容C对电缆放电，高压脉冲信号加到电缆上，如果高压脉冲信号幅值 大于故障点临界击穿电压，击穿放电，产生向测试端运动的放电脉冲，放电脉冲在测试端和故障点之间来回反射，直至放电过程结束在电缆故障点击穿的同时，仪器被触发，并开始记录。仪器记录的第一个 电流脉冲是由电容对电

11、缆放电产生的，第二个电流脉冲是由故障点在击穿放电 后传来的，以后记录到的是故障点放电脉冲在测试端和故障点之间的来回反 射。仪器通过计算第二个和第三个脉冲之间的时间差，利用公式S=VX T/2得到故障距离。图3是相地间高阻故障的接线方法，对于相对相间高阻故障，只需要把其 中一个故障相和地接在一起即可。图3冲击高压闪络法-相地间高阻故障三、电力电缆故障测试仪的主要配置和附件以我公司使用电缆故障测试仪来说明其组成，包括电缆故障测试仪主机、高 压测试电源、同步接收定点仪、电缆路径仪、电缆识别仪五个主要配置组成。可 能其他的电缆故障测试仪的配置会有所不同，电缆故障测试仪主机、高压测试电源、同步接收定点仪

12、应该必备的。1.高压测试电源的工作原理：它能够产生高达30kV的直流高压，使电缆故障点击穿放电，配合电缆故障 测量仪和同步接收定点仪器进行测距和定点。可采用单次放电和周期放电输出。以测试单相对地绝缘下降故障，装置的接线如图4所示，高压测试电源电缆 端子接被测试电缆导体，电容端子及接地端子接电容的高压和低压侧接线端子，电容的低压端子再接电缆的外皮或接地线。 装置保护接地避开电缆接地线接入接 地网。如相间故障时，接线如图5所示。与测试单相对地不同的是将原来接地端子由接电缆的外皮改接另一相电缆。图4单相接地故障接线图5相间故障接线将调整电压升至某一数值后，用单次放电，试探电压是否已达到故障电缆的 故

13、障点击穿电压。如果此时电压表回摆（电容释放能量），说明故障点已击穿， 否则需继续升压后再进行试验，直至故障点击穿。当电压达到故障电缆的击穿电 压时，停止升压，可使用单次放电操作或转为周期放电方式，进行电缆的故障测 距或定点工作。2 同步接收定点仪具有路径探测和高阻故障定点的功能（1）路径探测原理当高电压使电缆故障点击穿放电时，强大的瞬间电流会在电缆周围产生一个 强磁场信号（如图6），电缆两侧的磁场极性是相反的。在实际的路径测试中， 该仪器正是利用了这个原理，比如；当把探头放在一点测试到的磁场极性为正， 当探头移动到另一个位置后，测试到的磁场极性变为负，正说明电缆处于这两个 测试点之间，反复测试

14、即可确定电缆的路径。图6放电时电缆周围的磁场（2）高阻故障定点原理-声磁同步法电缆高阻故障点在高电压下放电时， 在电缆周围产生磁场信号，同时在故障 点也产生振动声音信号。仪器采集电缆故障点在击穿放电时产生的磁场和声音信 号，将两种波形显示在液晶显示屏上，并用耳机监听声音。当检测到故障点放电 声音波形时，通过移动光标可以标定出声音与磁场信号到达探头的时间差（声磁延时值）。由于磁场传播速度远远大于声音传播速度，因此磁场的传播时间可以 视为零，声磁延时值就可以看作是声音信号从故障点传播到探头所用的时间。因此声磁延时值最小并且声音强度最大的点， 就是故障点。通过耳机监听和判断声 音波形的幅值可以辨别声

15、音的强度。仪器正是利用磁场信号来触发，触发后立即开始采集磁场和声音信号。在故 障点正上方，声音从故障点传到地面需要的时间最短，而感受到的声音强度最大。3.电缆路径仪的工作原理：在寻找电缆路径时，应将电缆对端相或铠与地连接（如图7所示），然后将电缆路径测试信号发生器在测试端接好，两个测试钳分别夹到对端已环路的相或 铠与地之间，打开电源后，便可手持信号接收机寻找电缆路径。用此方法测试， 对于埋深1.5米以内的电缆，测试范围能够达到3公里，并且其他并行的运行电 缆，对探测没有影响。对于电缆的断线故障，亦可用此方法精确定位，接线方式 为“红”色测试钳接故障相，“黑”色测试钳接地，延电缆路径查找时，故障

16、点 前后信号强度差距很大。如果电缆较短，不必到对端环路便可直接进行测试， 但 信号传输距离会小于1公里。图7电缆路径仪测试接线探测路径可采用音峰法和音谷法测量。音峰法，如图8所示，将探头与提杆呈90平放于电缆正上方时，声音最 大，探头往两侧偏移，声音逐渐变小。测试时探头接收声音最大的路线即为电缆 路径。测寻时应注意探头方向，不要与电缆平行，否则会影响测试效果，电缆转弯 和盘余时应仔细分辨。DLL-400电缆路径测试仪原理：音峰法图8音峰法音谷法，图9所示，使用时将探头垂直于电缆，在电缆正上方时没有声音,向两侧移动探头，音量逐渐变大。DLL-400电缆路径测试仪原理：音谷法音谷法的45法，图10

17、所示，电缆埋深进行测量，将测试探头旋转至45 角，在电缆两侧平行移动，在电缆两侧各有一个无声点，此无声点至电缆正上方 的距离，即为电缆的实际埋深。电缆路径测试仪原理：电缆测深DLL-400图10 45。法电缆埋深测量4电缆识别仪的工作原理由发生器将周期性的单极性脉冲馈入到需要识别的电缆中，该电缆需要在远端接地，注意返回电流不要从同一电缆中返回。 让流出去的电流仅从这一根电缆通过，所有其它邻近导体中流过的都是返回电流，即它们的极性相反。除了电流方向这一实际差异外，电流幅度也是一识别特征，流出去的电流仅通过一根导 体，而返回电流可通过几根导体，这意味着流出去的电流比流过其它导体的返回 电流大。接收

18、机的电流卡钳被用做传感器， 卡钳钳住被测电缆，让卡钳上箭头的 方向应指向电缆远端，电流流过电缆产生的磁场在卡钳的线圈中感应出电压，该电压极性由电流方向和卡钳线圈的方向决定。 只有电流流出的这根电缆指针向右 偏，这根就是要找的电缆。所有其它电缆只流过返回电流，指针向左偏、或无脉 动电流，指针不偏转。因此，通过判别流过导体的电流方向以及它的大小来找出 特定电缆。四、电力电缆故障查找1故障性质诊断测试前，先用兆欧表和欧姆表测量各相之间和各相对地的绝缘电阻，如果 绝缘电阻较高，在另一端把三相导体和地短接，测量三相是否烧断。根据测量 结果，选择合适的测试方法。2、选择测试方法（1）低阻和短路故障：使用低

19、压脉冲方式测试。电缆相间或相与地间的绝缘电阻值低于200Q (约为10倍的电缆波阻抗值)(2) 断线故障：使用低压脉冲方式测试电缆的单相或多相烧断。(3) 高阻故障：使用脉冲电流方式中的冲击高压闪络法测试。电缆单相或多相对地的绝缘电阻或者相与相之间的绝缘电阻值低于正常值 但高于200 Q。由于泄漏电流大，直流高压加不上。(4) 闪络性故障：使用脉冲电流方式中的直流高压闪络法测试。电缆单相或多相对地的绝缘电阻或者相与相之间的绝缘电阻值极高，但当 给电缆加上直流电压并升高到一定值时(通常是几万伏)，突然出现故障点击穿 现象，泄漏电流加大，电压下降。这类故障大多在预防性耐压试验时发生，故 障现象不稳

20、定。3、低压脉冲测试法初测距离的应用(1) 接线：选择低压脉冲模式，按图 12中所示的方法接好脉冲测试导引 线。图12低压脉冲接线方法(2) 选择测试波速度不同电缆的脉冲传播速度是不同的，如LC-100A预置了油浸纸绝缘电缆(160m/s)、塑料电缆(172m/s)、交联电缆(170m/ s )。(3) 测试按启动键，如果在当前量程内看不到故障反射脉冲，可以从小到大逐步增大 量程，直至能看到电缆全长。获得满意的波形后，把虚线光标移动到反射脉冲 的起始点，此时屏幕右上角显示的即是故障距离。1)放大显示比例，提高分辨率当量程大于512m时，把虚线光标移动到反射脉冲的起始点，进入比例菜单，按动比例键

21、，将把以虚线光标为中心的波形拉宽放大，便于对故障点进行 精确定位。比例为100%寸，显示分辨率最高。2）利用记忆比较功能当只是部分电缆导体出现故障时，可以先测试故障相，并按动子菜单中的 记忆键，保存故障波形，在增益和量程不变的情况下，再测试出好相的波形， 按动比较键，两个波形将同时显示在屏幕上，两个波形开始出现差异的地方即 是故障点。如图13。注意：不同量程下的波形不能进行比较。图134、冲击高压闪络测试法初测距离的应用高阻故障（电缆单相或多相对地的绝缘电阻或者相与相间的绝缘电阻低于正 常值但高于200Q）,泄漏电流大，直流高压加不上，要使用脉冲电流方式中的 冲击高压闪络法测试。对电缆故障施加

22、高压放电的有下面两种情况：a.故障点放电不充分如果电压低，间隙击穿放电后加在电缆上的脉冲电压幅值小于故障点临界击 穿电压，故障点不会被击穿，放电脉冲将在电缆两端来回反射， 直至逐渐衰减消 失。如图14。仪器记录到的是周期性交替变化极性的脉冲波形。这时需要调高 放电电压。b.故障点放电充分如果施加电压足够高，电缆故障点将被击穿，仪器记录下的波形如图15所 示。故障点放电脉冲是按负极性记录并显示的，整个波形上故障点放电脉冲的幅 值最大。图15故障点击穿放电波形（1）选择脉冲电流模式，配合利用高压测试电源，按图 5接线。（2）在波速菜单中选择电缆类型，选择测试波速度。感器上的箭头方向要 顺地线指向电

23、缆，否则会改变波形的极性，以至无法正常判断故障距离。电容 和电缆导体之间的地线应尽可能短。（3）确定接线无误后，按动“启动”键。（4）高压测试电源接上电，调节升压旋钮，逐渐升电压，用单次放电，使 高压通过电容储能施加在被测电缆上，电缆故障点击穿时，放电装置放电声清 脆响亮。电缆未击穿时，放电装置放电声沉闷。再通过观察电缆故障测试仪主 面是否有波形，判断故障点是否放电。（5）故障距离计算仪器被触发后，虚线光标要移动到放电起始点 （电流脉冲的起始点是脉冲开 始向负极性变化的点），按动“零点”键，实光标会移到放电起始点，然后移动 虚光标到第一个故障点反射脉冲的起始点。如图13所示。此时屏幕上显示的距离即为故障距离。（6）高阻故障定点当电压达到故障电缆的击穿电压时，停止升压，可使用单次放电操作或转为 周期放电方式。这时可利用同步接收定点仪在初测的电缆故障处前后进行测量， 在进行声音信号鉴别时，波形识别是主要手段，耳机监听是辅助手段，可以用来 验证波形识别的结果。在故障点正上方，声音从故障点传到地面需要的时间最短， 而感受到的声音强度最大。挖出电缆，再