论超高压电力线路故障检测方法及实际应用情况

1、摘要 由于电力电缆供电系统有着诸多的优势，比如安全性高、美观性好、可靠性高等，在当今社会不断的进步趋势下，严重缩小了电力电缆的地基范围，但是该系统能够增强功率因数，从而确立起电力电缆在供电体系中的核心位置。由于电缆的敷设方法大概有电缆沟以及穿管等，工作的环境比较繁琐。随着越来越多的城市电缆的建立，出于建立的时间都比较久远，导致电缆的可靠性下降以至于造成故障的发生。但是当地下的电缆出现故障时，能够及时准确的找到故障的位置是极其不容易的，这就会浪费大量的人力物力财力，甚至会出现严重的停电损失问题。 在充分分析了电力电缆检测故障的技术之后能够加快查找故障的速度，而且从另一方面能够有利于电力电缆系统的

2、稳定性及安全性的提高。因为一般情况下会将电力电缆埋藏在地下或者隐藏的比较好，从而增加了检测故障点的难度，所以是否能够正确的选择检查故障的设备以及采用的测量手段起到至关重要的作用。此外，包括电缆工作人员在内的大多数人都希望减少停电的时间，而且从该研究领域来讲，在电力电缆的发展方面将起到至关重要的作用。 该课题主要将现存的几种常用的电力电缆检测技术进行综合比较，通过对各种不同类型的故障检测，从而得出最为合理的检测方式和手段。同时详细研究了平常用来包庇电线的屏蔽层故障的分析与检测手段，找到其中的原因以及性质问题，从而得出能够精确定位故障点的技术手段，迅速的完成维修工作，使供电系统继续正常工作，从而有

3、利于电网的正常持续工作。关键词:电力电缆 测寻步骤 测寻技术Abstract Power cable power supply is safe, reliable, many advantages to beautify the city,along with the rapid development of social production, the power supply cable covers an area of less, the cable capacitance can improve the power factor, the power cable power tran

4、smission way occupy the dominant position of power supply. Because the cable generally wear pipe buried underground or into the cable trench laying, complex environment, at the same time with the increase in number of cables and extend the operation time, cable more and more failures. Once the under

5、ground power cable fault occurs, quickly detect the exact location of the fault point is more difficult, need to spend a longer time, waste a lot of manpower, material resources, but also cause incalculable loss of outage. Power cable fault detection to improve the processing speed of the cable faul

6、t finding technology, plays a decisive role in the power system reliability and stability. Due to the limitations of power cable line invisibility and test conditions make the cable fault finding has certain difficulty, so how to reasonably select the fault test equipment and test method of quickly

7、and accurately find the cable fault shorten outage time is the cable operators are very concerned about the issue, but also has a very important theoretical and practicalsignificance of this research. In this paper, according to the study compared the power cable fault at various practical detecting

8、 technology, fast and reasonable measure method and means are given according to different types of the fault and properties. And according to the actual operation of the 110kV power cable main insulation and the outer sheath of the cable fault fault, analysis of the nature and causes of the fault p

9、oint method, discusses in detail the pre positioning and precise location, so as soon as possible to repair, restore the power supply, and ensure the safe and economic operation of the power grid.Keywords: Power cable, testing and searching steps, detecting technology摘要Abstract目录前言1 绪论1.1电力电缆在电力系统中的

10、地位及应用情况1.2电力电缆的故障分析与故障定位研究的意义1.3电力电缆故障检测研究现状1. 4国内外研究现状 1.4.1现有的电缆离线测距方法 1.4.2在线测距方法的研究现状 1.5研究内容2 电力电缆故障测寻的基本原理和方法 2. 1故障测寻步骤 2. 2 110kV电缆故障现场预定位方法 2. 2. 1二次脉冲法 2. 2. 2脉冲电流法 2. 2. 3弧发射法 2. 3 110kV电缆故障现场精确定位方法 2. 3. 1声磁同步法 2. 3. 2音频感应法 2. 3. 3裸露电缆故障的特殊定点方法3 110kV电缆故障测寻的影响因素分析 3. 1高压电缆常见故障部位分析 3.1.1绝

11、缘问题 3.1.2附件问题 3.1.3电缆外护层问题 3.1.4电力电缆外护套故障测寻技术 3. 2高压电缆的电气等效结构 3. 3高压电缆线路典型敷设方式和护套接线方式 3. 3. 1高压电缆线路典型敷设方式 3. 3. 2高压电缆线路护套接线方式3. 4电缆外层护套的功能以及对故障检测时的影响 4结论与展望参考文献致谢1 绪论1.1 电力电缆在电力系统中的地位及应用情况 从电荷刚开始被发现一直到目前的电力系统被广泛的使用为止，在全世界范围内，电力电缆正在逐渐在电力领域得到应用与发展。刚开始时，由于技术条件的有限从而会限制电力的传送方法，以至于电能不能很好的推广。在一百年前左右已经出现了电缆

12、，这才能够使得电力快速发展。由于电缆可以埋藏到地下而且不对交通出行等产生阻碍，所以它本身的优势很大，此外不受气候变化的而影响、成本低，所以能够广泛的应用到当今的电力系统中。 通过科学家在电力电缆方面的几十年的深入研究之后，逐渐提高了电缆的电压供电级别，从刚开始的低压上升到目前的超高压阶段，就从我国目前正在研发的电缆来看，能够实现三十五千伏、六十三千伏、一百一十千伏以及五百千伏的级别。由于电缆本身具有众多的优势，从而能够得到广泛的推广，因此目前对于电缆的需求逐渐上升，从2000年开始，存在于我国国内的电缆线大概有两百条，每年的电缆长度有，需求量越来越多。1.2 电力电缆的故障分析与故障定位研究的

13、意义 由于当前经济的不断进步，使得电力电缆广泛应用到农业生产当中，在用途上增加了能源传输的作用，但是电缆作为电网连接设备的核心器件。我国越来越重视电缆的建立问题，由于国家对于电力到的需求不断扩大，从而增大了电力电缆的适用范围。不过，因为制作电缆的生产工艺、电缆的质量、老化程度、安装运行环境和外力等因素，会时常出现电缆问题。一旦出现电缆问题就会导致一大篇地区停电甚至发生生产故障，造成严重过的经济损失，甚至造成不良的社会影响。但是当电缆出现故障时，由于电缆的设立环境比较隐蔽，大多都是埋藏在地下，定位故障位置较困难，能够准确定位故障的位置至关重要，这样不仅能够减少维修的时间，而且能够快速有效的解决电

14、缆问题，从而在一定程度上降低由于停电而造成的经济损失。所以目前科研人员主要从电缆事故的检测手段着手分析，怎样能够迅速的定位出现故障的位置，减少搜寻时间，降低经济损失，这是目前科学家的主要目标。1.3电力电缆故障检测研究现状 如今，在生活中的各个领域都出现有电力电缆方面，检查电力电缆故障手段也在逐年提高。因为电缆发生故障的原因各种各样，我国的科学家将该故障进行分类处理分析，从而研制出能够检测多种故障的设备，不过对于电缆的所有故障问题仍然不能通过一台设备检测完成。 目前用于检测故障的方法非常丰富，大概能够将其划分成阻抗法以及行波法两种。前者的出现是在欧姆定律中研制出来的，用于的方向主要是检查线路的

15、阻抗从而达到测距的目的。而后者的原理是建立在波的传播理论上。由于支持两种方式离线法和在线法，所以可以先判断系统是否需要离线然后进行检测。前者测量方式是当今比较流行的，而在线检测主要还是处在理论方面的研究上，这几年刚开始应用到实际领域。当今发展迅速的计算机网络技术能够跟有线检测结合起来使用从而完成自动检测；而且应用上光电传感器从而能够通过光纤完成检测；新兴起的GPS定位系统也能够很好的应用到故障检测上。 在实际故障检测时，当电力电缆出现故障问题之后处理的常用方法就是进行断电操作，使得电缆整体停电，因此该方法用的是离线的方式。目前专门检测电缆故障问题采用的方法大多为电桥法以及行波法。 旧有的故障查

16、询方式为电桥法，因为电桥法本身成本低、操作容易、原理不复杂。不过这用检测方法需要全面了解电缆全段，在短接电阻方面具有很高的要求，因此目前只能把电桥法应用到那些技术相对不发达的公司。 从附加的电压级别来看，行波法主要有电压和高压两部分，该检测方法的原理常用的是低压脉冲法实现。该测量方法开始兴起的时间是第二次世界大战之后，因为当时雷达比较发达，从而使人们联想到了低压脉冲法检测，测量故障位置的原理是通过反射脉冲以及发射脉冲之间的时间差来判断。通过这种检测手段能够精确定位到故障出现的具体位置以及详细故障问题，比如断线还是短路等，不过对于高阻故障的检测尚有难度。目前该检测手段已经相对超前了。 在检测高阻

17、故障时可以使用声测法原理来测量，该检测手段的原理为把脉冲电压加到故障电缆上，从而是出现故障的位置能够穿过绝缘层放电，该能量能够瞬时爆发，从而产生巨大的爆炸声。因此我们可以用仪器来判断爆炸的具体地点，发现故障问题。此外也能够通过声磁法来完成测量，该测量方法的测量原理是通过音频发射工具将信号传送到故障点，将该信号传送给放大器，信号经过放大之后发送到相关仪器以及耳机中，从而把仪器中指示出来的数据进行判断出现故障的地方。另外也可以通过音频感应法以及声磁传播时间差法。当今电磁波不断进步，从而在检测电力电缆方面又出现了行波检测技术，在全球来说，尤其是在小波理论的探索上，越来越成为当今研究的主要方向。小波理

18、论采用的方法是小波奇异点的方法来金策出故障出现的时间跟两次发送行波之间的时间差，做出计算得到故障的具体方位，实现检测故障的目的。目前由于刚开始将小波理论应用到电力检测系统中，科学技术逐渐进步，尤其在处理数字信号方面，能够看出在故障检测领域小波仍有很好的应用优势10-11。1.4 国内外研究现状1.4.1 现有的电缆离线测距方法在进行检测故障时包括的步骤有:先判断故障的性质、粗估计故障位置、完成精确定位等。从以上3个步骤来看，相对来说第一步比较简单，而且在该领域的研究也相对成熟，而对于研究人员来说最大的难题是第二步，本文主要从第二步入手展开分析。在进行故障检测时能够用上的预定位方法多种多样，大致

19、能够分成阻抗法跟行波法。 (1)阻抗法阻抗法的原理为从电路单端以及多端电压、电流与阻抗之间的联系入手，推导出他们之间的方程式，得出方程的解，从而达到精确定位。 单相线路内部故障把M当成测量端口，那么能够把阻抗列成 (2-1) 根据上图能够列出电压关系式 (3-1)因为能够得到M端电流的故障分量跟故障点之间的以下式子 (3-2)把上式代到上上式得到 (3-3)把上式等式左右乘上的共轭复数能够得到 (3-4)把上式等式左右的虚部取出，得到 (3-5)一般把电桥法应用到阻抗检测中，分析其具体原理: 经典电桥的工作原理为把出现故障的电缆跟没出现故障的一端直接连接，把他们分别接到电桥的两端，电桥两端都有

20、一个可以调节的电阻器，调节该电阻器从而达到电桥平衡。根据相关的资料以及所用的电缆长度就能够知道故障的位置。进行电缆粗估计时，对于低阻击穿用到的方法为低压电桥法，对于开路性质的故障采用的是电容的方法。由于电桥测量本身具有操作简单，测试准确的优势。不过也存在一定的缺点比如测量时需要采用完整的线芯当成电路回路，只能用较低范围的电压供电。此外，该测量方法的适用范围狭窄，对于那些电阻较大、电桥电流较小的电路故障无法完成测量。而且，在进行电桥法测量时需要提前制度电缆的具体长度，若该测量电缆的材料不相同或者横截面积不同的话，需要通过相应的计算。如果电缆的故障是三相短路，那么就不能通过该方法进行测量。(2)

21、行波法行波法的工作原理为对故障点跟测量点之间的行波传送的来回时间来判断故障发生的具体位置，在这种测量方法上出现的测距方法大概有低压脉冲、脉冲电压、二次脉冲以及脉冲电流等，下面分析具体的检测与原理:1）脉冲电压法是从1970年左右兴起的处理高阻泄露以及闪络性问题的检测手段。这种方法的工作原理是通过一定程度的直流或者脉冲高压把出现故障的电缆击穿，并测量放电电压脉冲到达测量端的时间跟到达故障点之间的时间差来计算故障的位置。因为采用这种方法可以不需要击穿故障电路，仅仅需要把相应的故障点击穿得到瞬时的爆炸信号，因此刚测量方法用时较短且测量原理不复杂，不过仍存在些许不足:(a)设备进行电压脉冲信号测量的方

22、法是电容电阻的分压器来完成，跟高压电路容易产生电祸合，而且把电路加上高压信号，对于仪器来讲破坏的几率较大，不具有可靠性;(b)采用脉冲电压法完成粗估计位置时，要求串接电阻或者电感来形成电压信号，从而不只是增加了接线以及波形的复杂程度，从另一方面上增加了电容放电的相关电压，从而增大了故障点的击穿难度; （c)在进行分压器祸合时所产生的故障变化不明显，所以不容易得到结果。2)脉冲电流法脉冲电流法的定义为如果故障电缆被击穿，经过线性的电流祸合器从而能够得出相应的电流信号，而且通过测试该信号经过测量位置以及故障发生位置的时间差来计算故障的位置。从而使得高压回路跟仪器之间形成了磁祸合，避免了因为串联电阻

23、以及电感方面的作用，此外在接线方面较容易，从而能够很好的判断出脉冲电流的波形。3)低压脉冲反射法低压脉冲反射法的工作原理为：第一步将脉冲电压信号加到故障电缆的测试位置，在记录入射电压跟反射电压之间的时间差，从而得出故障点的具体位置。该方法具有的优势为方法简单、容易上手，如果电缆没有记录 下本来的参数，通过一定的脉冲波形也能够判断出相应的位置。对于电缆电路中存在的低阻以及开路故障问题通常采用的是低压脉冲法检测，它能够工作在测量电缆的总长度上，测量效果比较明显，但是对于高阻或者闪络性故障时不能用该方法。针对该故障问题需要把故障点少穿，从而使得电阻降低，再用该方法完成测量。此过程的第一步比较麻烦，而

24、且对于操作人员的要求较高。4)二次脉冲法 详细分析二次脉冲发得知其工作原理：第一步将低压脉冲发射到故障电缆中，该低压范围为二十伏到一百六十伏之间，如果故障点的电阻比电缆波阻抗的五倍还多时，就能够把该故障点当成低压脉冲的短路点，这样就能够从接收到收到一个正常的波形信号。第二步将高压脉冲加到故障电缆中，该高压脉冲达到的效果是能够使故障点产生闪络，紧接着将低压脉冲再加入，当故障点中的电弧没有熄灭的情况下，对于故障点来说，能够将其看成低压脉冲的正常电路，从而在接收端收到的波形是正常电路的波形，把第一次跟第二次收到的电压信号波形叠加之后，从而看到显著的发散点，该点即为故障点。二次脉冲发具有测量准确、低压

25、脉冲宽度可调节、以及对于电磁干扰有很好的屏蔽效果等优点。不过仍存在着缺点，比如需要使用的仪器种类繁多，而且对于电阻的降低来说比较麻烦，如果该故障处进入水分，那么就会增加击穿的时间，从而使得检测速度变慢。因为不能明确故障点保持一定电阻的时间长短，所以进行二次脉冲测量时操作难度较大而且不易成功。 在当今的实际操作过程中，都广泛采用了以上列出的几种测量故障位置的方法。比如英格兰的企业做出的电缆故障定位仪、德国的企业的仪器、奥地利企业的回波仪器、发达国家生产的部分故障定位设备以及生产的电缆故障检测车等采用的大多为脉冲法，仅仅不同是在表面操作上。在现场测量时，进行离线检测故障的方法完成中低压电缆的故障问

26、题时，采用的测试方法大多为以上所列出的几种，都能够取得很好的效果，不过由于电缆的应用领域扩大，出现了这几个方面的问题: （1）电缆只要出现故障问题是由于高阻问题的占到了百分之六十左右，但是对于电桥法以及低压脉冲法等仅仅针对于低阻故障，而对于高压闪络法也只能通过击穿故障点，不能处理高阻故障。 （2）在进行测试时，用到的高压测试信号不利于人身安全，因此会伤害到测量人员以及工作人员，对于电缆也没有好处。(3)对于那些远距离传输线路来说所采用的电缆大多是三相金属护套相互连接的方法，从而电桥法不能用于该线路测量，高压闪络法以及二次脉冲法、低压脉冲法在传输过程中会由于行波的不断折射反射不能完成检测。即使能

27、够通过解开交叉点然后进行测量，不过操作起来太麻烦，安全性能也不高。(4) 高压闪络法以及二次脉冲法、低压脉冲法在测量上都是通过单端行波的方法，所以在近区盲区都有些许不足。 (5)传统检测电缆故障的手段需要工作人员具备一定的工作经验，所以对于人员的要求比较高。由于这些问题的存在，如今越来越多的科学家逐渐将研究的重点转移到在线测量手段上。1.4.2在线测距方法的研究现状 从在线测距的原理出发来分析，它主要是收集电缆的电压信号电流信号以及温度信号等，经过某些运算干洗得到浪涌信号、故障方程以及温度信号从而得到有关于故障的位置信息。目前已经具备的在线测距技术主要有: (1）基于光电传感技术的双端在线测距

28、法 双端在线测距的原理是根据B型行波预定位理论来实现的，主要是能够精确的检测出故障点在行波来回往返之间的时间差并根据已知数据推测行波波速。这里面，时间差测得的准确性主要由波头时刻的准确位置以及时间记录准确性决定。 我国东边小国家的一个科学家通过一些分析从而研发出用光电传感技术进行双端在线测距的故障检测系统。这种测距方法首先让传感器将光信号发射到电缆的两个端口，然后把信号经过光电转换电路处理之后得到的信号发送到中央处理器中，然后按照B型行波的相关等式，将测距结果显示到液晶屏幕中。我们取得测量距离是一千米，并取单项电路，得到的测距精度能够达到十米。为了能够实现时间的统一性，从而在一台主机上进行收集

29、处理。不过针对那些长度长的光缆，存在成本高的劣势。 (2)基于分布式光纤温度传感器的单端在线测距法 参考文献的第七本跟第八本在电缆电路中应用上了光线分布式温度传感器，从而能够根据热电偶对温度的敏感程度来实现测量，将测得值显示在线路的首端，从而确定故障的位置。就算由于故障而使得光缆断路，通过这种方法也能很好的找到故障点。而且光线温度传感器能够抵抗电磁方面的干扰，该传感器的工作原理为，通过激光脉冲把光纤带进去从而形成拉曼散射光，而光强的不同对应于不同的温度。 通过相关的实际操作得知，光纤传感器的测距精度较高而且可靠性好，不过由于精度比较高从而成本高，而且光纤不耐用。 (3)应用GPS技术的在线定位

30、技术 之所以采用GPS技术是想精确的自动确定电力电缆出故障的位置和达到瞬时收集到电缆信息，通过研究第九个文献得知，GPS被广泛的安装到电缆故障检测系统里面，从而可以准确的两者之间的时间差值。中国东边的国家研发出一个采用技术的电缆故障测距体系.工作的基本原理是双端行波，该系统中应用了的光线电流传感器以及达到四十兆赫兹的采样率，所以能够将精度精确到十米之内。体系通过GPS定位系统经过天空中的卫星不断的像地球传送一定频率的脉冲信号。此外，把计数器安放到测距终端，从而能够经过高精度的晶振以及脉冲信号完成每个终端的时间的同步性。由于电缆本身存在阻抗效应，从而当信号传输过程中，会造成浪涌电流的变形。不过因

31、为该系统可以自动的弥补，从而能够实现更高的精度。 (4)应用小波分析的电力电缆故障测距 平时使用的浪涌测量方法的原理是大于固定阀值的基础上实现对于第一个行波是否到达的判断。因为可能会受到外界电磁以及色散后者衰减等干扰作用，当行波浪涌在传输时，有时会有浪涌波头变平或者延迟到来的现象，如果让两端检测浪涌波头的门槛值相等，那么将会大大减少此误差的出现。 因为以上这些问题的存在从而使得小波分析得到迅速的发展，而且对于信号的表征能力很明显，通过分析尺度有差异的小波变换时，小波变换能够完成干扰分析、抑制或者把相关参数提取出来，达到电缆故障的粗略估计。小波分析能够精确的判断行波到来的时间，从而广泛的应用到故

32、障检测系统中。 针对电缆电路故障的在线测距问题，英格兰科学家提出了同步技术、行波测距以及小波测距分析等。在所提出的测距原理中使用的是D型双端行波测距的原理而且将交叉连接的形式考虑在内。通过仿真实验得知，这种方法能够达到的精度为测量总距离的百分之二，不过要想将其广泛的应用还需要更深入的研究。英格兰科学家这几个人对远距离的高压电缆的行波测距方法做出了分析。这种工作原理是通过单端采集信号的方法实现故障检测，从而通过静态小波分析对检测信号分解，通过尺度差异的不同的相关度特点来屏蔽反射信号里面的噪声。通过具体的仿真实验得知，该试验方法能够很好的屏蔽掉噪声，不过因为没有将交叉连接以及行波的反射性考虑进去，

33、所以需要对该方法作些许调整。美利坚的科学家为了避免由于高压闪络法而将二次伤害带给电路中，从而研发了一套在线故障检测系统。这种工作原理当电路出于开路状态或者在电路的末端加上一个开路点，根据电压或者电流流经这个开路点的时候会出现全反射的情况，并根据开路点周围的传感器变化收集脉冲信号，这样就能够达到精度为总距离的百分之二。所以在电路中要加上开路点，所以能够把它应用到配电网电流中的故障诊断上，不过不能应用到普通电网。 同时，非洲的一些科学家比如仔细分析电缆存在的老化现象还有该现象带来的电路性质的变化，从而得出利用第一个行波以及此外的其他行波之间的时间差完成故障检测，从而消除由于波速值不同而插身的影响。

34、这种测距方法能够很好的避免由于波速不同产生的误差，不过通过实验得知并不容易检测到其他行波，由于电缆中存在的色散问题从而延迟了其他行波到来的时间，所以，仍然存在定位误差大以及可靠性低等从而需要改进。 (5)其他测距方法 通过上面几种测距方法的分析，我们在认真阅读第十八个参考文献之后，又发现了另一种故障测距方法：在电缆以及架空线混合电路中的测量。这种方法的工作原理是运用电路双端同步采集的电流电压等信号，在这基础上形成电路的分布参数模型实现故障的测距，能够应用到电路参数分布均衡的电路中，不过对于金属护套的交叉连接的电路不能够适用。在第九本文献中从故障点的电弧呈现电阻性出发，发现了在线测量故障的方法。

35、而且，熊小幅等人在线路单端数据处理上用到了电缆线路分布参数模型处理的方法，从而推算出故障方程，进而用迭代法得到故障的具体位置。从当今的国际形势来看，人们已经相当重视在电路电缆在线故障检测方面的研究并取得一致看法，而且也有了些许成就，不过由于刚着手，所以大多数研究仍出于理论阶段，不能够用于实际的高压电缆在线故障测距中。1.5 研究内容根据相关文献中表明的内容以及每个供电局在电缆故障中的检测数据来看，目前在有关高压电缆的在线故障检测方面的研究仍处于初级层次，而且表现情况不理想，在现今的供电局中基本都是采用离线的方法实现电缆故障测距。该论文的关键任务是从国内国外的中的电缆故障检检测装置入手，通过分析

36、每个电缆的工作原理，将他们进行综合对比之后，从而得出最适合的故障测距方法并运用最有效的测距设备，从而完成一百一十千伏电缆的检测。主要从以下几方面着手:(1)收集文献，仔细全面的阅读国内为在有关电力电缆故障检测方面的相关书籍，并总结出他们的测量原理; (2通过分析汕头局一百一十千伏的故障测距的例子，从而分析每种故障检测的应用场合; (3) 通过分析汕头局一百一十千伏的电缆外护套从而总结出在测距方面的具体技术以及在实际供电局中的应用;(4)通过分析一百一十千伏电缆故障测距的作用因素从而得出结论。2 电力电缆故障测寻的基本原理和方法这些年以来，国际上都越来越关注在电力电缆故障测距方面的研究。最开始的

37、测距手段是，把高阻的故障电路通过击穿之后变成低阻，从而通过低压脉冲或者电桥检测的方法来完成。由于该方法在烧穿时需要操作人员有足够的经验而且对于仪器的要求较高。至今为止研发出一套非常可行的脉冲电压电流测距法、智能高压电桥法以及二次脉冲法测距。当搜寻电缆的故障点时，不需要提前击穿故障点，直接把直流高压或者冲击电压加到故障电缆中，从而使其进行电离闪络放电，继而经过闪络脉冲的反射波得到实际的故障点。2. 1故障测寻步骤针对不同类型的电路电缆故障，目前有集中测距搜寻的步骤。 （1）电力电缆故障性质的确定当电路电缆出现故障之后，第一步要分析出电路故障属于那种类型，第二步找到对应的故障粗估计方法，如果不能够

38、找到合适的故障检测方法就会浪费大量的时间，甚至可能造成设备的损坏。电路故障的确定的意思为，确定下电路的故障为封闭性问题还是闪络性；属于高阻还是低阻状态；为双相、三项或者单项问题;为开路、短路、还是接地问题。通过电路实际表现出来的问题，能够分析出故障属于那种类型。若通过上面的方法不能够准确的得出电路故障的性质，那么要通过导通试验来测量。甚至想知道故障点的击穿电压，也需要通过直流耐压检测。 (2)故障预定位该步骤主要是通过测量故障点距离参考的的大概位置。估测的手段有很多，在本文会给予全面的描述。(3)测寻故障电缆的敷设路径由于某些电缆是埋藏在泥土下面的，所以找寻这种电缆故障时就需要发现它的埋设深度

39、以及敷设路径，从而能够准确的判断位置。此外，由于需要将图纸画出来，所以需要对敷设路径进行探测。探测敷设路径的方法有：把音频信号电流输到检测的电缆里面，通过相应的接收设备，从而可以观察电缆周围的不规则的电磁场变化推出敷设路径。(4)故障的精确定点 实现故障的准确定位，即要明确得知故障点的位置信息。一般情况下，或使用音频感应以及声磁同步的方法完成。以上列出的步骤仅仅为理论层面上的，以下是实际操作的流程图。 当进行实际的故障测距时，能够按照已知的某些条件来排除以上的某些步骤。举个例子，当已经知道电缆敷设路径时，就不必在进行上面的第三步骤了；比如一个电路的故障是高阻故障，就不必判断它的类型，可以直接用

40、二次脉冲发测距；还有某些电缆故障存在于隧道或者电缆沟中，可采用冲击放电方式，利用人的听觉来判断故障发生位置；若某个电缆中间的某部分有闪络性故障，那么不必对其定点，从已经知道的数据手册以及粗略估计中推测出故障点，从而完成精确定位。2. 2 110kV电缆故障现场预定位方法2. 2. 1二次脉冲法该测距方法最早可以追溯到1990年代，那时候已经开始有了电缆故障测距手段，二次脉冲是当今最为超前的离线测距方式。该测距方法的超前点有它能够把高压闪络法得到的复杂的波形经过相关变化化简成比较容易理解的低压脉冲波形。能够这样讲，每个人都可以认出故障回拨的拐点，从而实现迅速精确的故障测距。当冲击的电压过高时，就

41、会使得高阻的故障点被击穿，设备像电路传输一个脉冲信号，当经过故障点时会与有电弧效应形成反射，从而输出一个跟电路短路相似的波形。如果该电弧消失之后，设备再次传输脉冲信号。那么经过电路电缆线的终端时就会产生反射波形。把前后收集到的波形做相应的比较得知，两者存在明显的差别，该电缆电路故障反射回来的波形的畸形明显跟开路时的电缆波形相反。如果进行一个屏幕上的叠加比较，就会发现在拐点前面的波形基本相同，对于该点后面的波形出现不同，所以能够较好的区分开来。如果把测试游标放到电缆故障点的前沿拐点，那么能够瞬间把距离出送到液晶屏上。以上介绍的为二次脉冲法的工作原理。下图为其具体的连线。 但是对于二次脉冲来说仍存

42、在些许不足，比如如果电缆的故障出现在电路的开头或者结尾处，那么将产生复杂的波形，从而不能很好的完成故障定位，造成严重的误差。二次脉冲处理这类故障时明显比不上脉冲电流法。2. 2. 2脉冲电流法该测距方法的工作原理为通过线性电流祸合器的原理实现在电缆故障遭到击穿时发出的脉冲信号的检测，把设备跟高压回路进行磁祸合，从而删掉了电缆跟电容之间的电感与电阻连接，简化了接线方式，能够清楚的看出脉冲波形。可以讲该测距方法简单的划分为冲闪法以及直闪法，下图为实际电路故障测距时用到的脉冲电流法原理:图2-3是直闪法对电力电缆进行故障测距的接线图。对于某些闪络性高阻引发的电缆故障问题大多采用的是直闪法，传感器方面

43、选取的是线性祸合器，通过检测电容上面通过的电流量进行相应的检测，通过产生交流电,然后流过二极管之后完成整流并把它放到电缆故障相，如果该点的电压达到指定的标准之后， 就会使得故障点闪络放电线性电流祸合器发出首个脉冲信号，当这个首次脉冲流过故障点时就会产生电流反射从而流回到设备上，该轮回过程循环往复直至电容完成放电工作。如下是直闪法脉冲电流图该图为故障点跟测量端之间的长度冲闪法的关键用途是对于某些泄露性高阻电缆产生的故障进行检测，当然还能用于闪络性高阻故障检测，如果电压达到某个标准，就会将球间隙射穿，此刻电容放电过程开始。下面的网格图所示出的是高阻故障发出瞬时脉冲信号图。我们对这个网格图作如下说明

44、：首先电流波流经第一个故障点，其次传输到开路端反射回去，叫做负反射。但是电压波传送到开路端时进行的是全反射，会形成倍压现象。就像该图一样，电缆出现故障的真实原因是由于在开路端形成的过电压对其造成了击穿。因此当反射波传输到故障点时以及对其击穿过程中有一小段延迟。如果在该点处出现游离现象，就能够形成电压，此电压的大小跟击穿电压等值、但方向不同，击穿电压会瞬间发生分离现象，从而将行波传送到电缆的相反端口。当行波发射到电缆的两头之后，通过反射作用，传输到了故障点。当重复对故障点进行击穿时，此时行波发生全反射。所以在电缆内部将产生正负多重反射波。就像下图里面的时间点通过测量端LH测得的相关数据。在这几个

45、时刻中，时刻测得的正脉冲是通过开路端的全反射产生的。而且能够计算出故障位置l，这里面因为这时候规章点没有完成击穿游离，所以在该式中不应出现这个脉冲。此外，在某些情况下以瞬态过程最简为目的，能够通过增加外给电压，从而减少故障游离击穿的延迟时间这样能够在电压传输到故障点以前使得击穿游离完成，还能够减少因为重复反射造成的正电流的作用。2. 2. 3弧发射法在二次脉冲法的基础上又开发出了更高级的检测方法，弧反射法，它是由德国的企业申请的专利。该方法的发明不只是在电缆故障的远程进程方面的准确定位得到提升，此外还有两倍的冲击功率，从而能够作用于高阻故障。该测距方法的电压是从冲击电容当经过故障点时形成闪络所

46、产生的，该弧得到保持的原理就是当弧形成过程中会通过脉冲发射电阻来实现。在该系统中是由高压电容完成脉冲发射设备的接线的。目的是实现准确定位，因此需要把退祸电阻并联的开关打开。从而能够使得大量的冲击能量进入故障位置。该测距方法的优点是能够实现单脉冲技术，而且能够重复不间断的产生脉冲，并能单词发射，当遇到低阻故障时能够串上能量巨大的冲击波，从而能够更为精确的观察故障波形。弧反射法的具体工作原理:(1）对于参考波形的检测。将一部特定的脉冲发生器用来形成一伏特或者两千伏特的脉冲信号完成参考波形的检测。(2) 对于故障波形的检测。通过高压冲击的方式，将电压控制在零到三十二千伏之内，瞬间击穿故障点。再者，把

47、上面产生的一千伏特以及两千伏特的电压用来完成故障波形的测量。下面是具体的参数以及故障的波形图2. 3 110kV电缆故障现场精确定位方法2. 3. 1声磁同步法通过研究闪络声音信号与磁信号得出了声磁同步的测距方法，用二者之间的最小传播时间差实现故障点的测量，之所以产生时间差是由于二者在空气中的传播速度有差异。测量该差值的关键器件是放大电路。如果电缆周边存在某些干扰，会对测量产生一定的影响。磁信号的传播速度差不多为光速，但是闪络信号的传播速度只有声速，实际的差别应该从当地的情况来看，不管怎样，后者的速度始终比前者慢。从故障点的正上方能够得到二者之间的最小时间差。这个时间差是通过检测发出点跟故障点

48、之间的实际距离之后得到的数据，跟传统的通过耳机中声音的大小来判断位置作比较，这种方法的准确度明显提高，由于准确确定闪络的最大信号处有些许困难，特别周围存在某些干扰时，比如像电缆本身就存在闪络、或者周围有空腔共振以及管线汇聚等现象。所以能够在很大的范围里听到闪络声。当存在干扰时不利于采用这个方法测量。以下是实际操作时的声磁同步信号原理图，当离着故障点较近时，二者之间的时间差会变少通过调研实际的操作环境发现，目前广泛的用到了声磁同步法，从而引领者电缆故障检测方面的道路。不过当遇到实际电缆周围存在许多干扰时，可以参考相关的电缆记录资料，打开相应的盖板或者挖掉表面的土壤，将检测装置深入到电缆表面完成检

49、测。如果放电的声音不大、或者噪声声音过大，那么应该在夜静时刻进行检测。2.3.2音频感应法如果发现电缆是出现了短路的故障，如果是低阻接地的话，而故障点产生的声音不大，尤其当碰到金属接地方面的故障问题时，由于没有放电的声音从而不能实现定点。因此，针对这种情况，我们要另选择音频感应法完成故障的检测。该检测方法的工作原理是采用一千赫兹的音频信号发生器把相应的电流信号加到电缆里面，从而产生电磁波。把接收装置比如线圈竖直或者水平放着，将接收到的信号通过电路完成放大过程。大地表面产生磁场的原因是由于2根通电导线中有电流流过形成的，此外当电缆扭矩不同时磁场强度也不同。所以接近故障点的正上方处，就能够听到声音

50、变大，当远离故障点时声音减小。所以，该点就是要找的电缆故障点。在进行现场的电缆故障定位时，因为存在多种干扰因素，从而导致音频变化不明显，以至于难以找到故障点。2.3.3裸露电缆故障的特殊定点方法所谓的裸露电缆主要指的是从地底下挖掘出的电缆、隧道里面的以及电缆沟等。当裸露电缆出现故障时，可以采用声测的方法检测故障点，这是在耳机中不会出现放电声。如果遇到以上情形，往往采用其他方法会获得意想不到的结果。在这简单介绍两个特殊的故障定位方式。(1）局部过热法 当初步检测到大体的故障点位置之后，紧接着把冲击高压或者直流高压不间断的重复加到故障点上实现击穿。由于故障点也存在些许电阻值，因此在进行击穿过程中将

51、形成热效应。这样，通过手摸法若感觉到哪个位置变热就是故障点。通过这种方法能够叫精确的检测出故障点的位置所在，尤其当检测的点处在手能够摸得到的地方最有效。不过在进行手摸法检测时，安全性一定要考虑进去，由于在电缆中加上了强电压，所以在进行手摸前，首先将电压去掉，其次把地线接到三相导体上。(2)偏芯磁场法该方法主要是针对金属单相接地产生的故障问题。把音频电流输入到故障点以及大地之间。如果电流流过故障点之后，从而进入护套然后分成2路方向不同的电流流向电缆的2个端口，从而将音频电流信号覆盖到整个电缆中。故障点的前面区域，由于通电导体或者金属外皮中有电流流过时会形成相应的磁场包围在电缆周围。因为产生磁场的

52、物体不再电缆的中间位置，所以形成的磁场是偏心的磁场。把线圈绕着电缆转一圈作为接收线圈，从而能够检测到磁场不同的信号波动。但是通过故障点以后，产生的是比较均衡的电流信号，这样，把接受线圈绕着待测电缆一圈以后，在该围绕线圈中得不到变化的磁场信号。从而能够准确得到故障点。3 110kV电缆故障测寻的影响因素分析3. 1高压电缆常见故障部位分析由相关部门的调查数据显示，高压电缆常见故障发生部位主要在电缆的包层和外围连接部位，这些部位的老化。3.1.1绝缘问题 高压电缆长期使用之后，随着使用年限的增加，电缆的包层还有外围电路经常发生老化，电缆老化的原因主要源于电缆外围电路，电缆包层老化，电缆因发热造成的

53、老化。 如果电缆大部分处于电缆聚集的地段，地势较低的地段或者是隧道中，由于环境密闭，电缆发热散失不出热量，就会加快电缆因热量散发不出去造成的老化。用电量过多的地区，或者是耗电量过多的季节，电缆会因为过载使用导致散热增多，热量不能及时散发出去，电缆的包层还有外围电路容易发生老化。除此之外，电缆的一些没有真空的部分，温度很高，与空气长期接触就容易发生老化。3. 1 .2附件问题 电缆外围电路老化一般都是因为电缆的材料生产过程不合格，电缆外围电路和材料出现了瑕疵，由于静电等原因致使包层的老化，它的产生原因和结果详见下述: (1）电缆衔接的地方和两端的地方制作工艺欠缺 1)高压电缆的制作单位职工在生产

54、包层的时候，经常因为要求不严格导致制作不合格，在电缆的包层上留下各种杂志，有的在生产制作过程中将包层破坏，导致电缆通电不顺畅。 2)高压电缆生产时，连接线路制作不够精细，线路接线有些地方等效阻抗太大，致使电缆使用过程产生大量热量，因此使电缆包层老化，损害靠近他的电缆。3)电缆接线制作过程不够仔细，制作不合格，内部留有气体，导致包层长期和空气接触，温度较高，环境潮湿。甚至有些情况因为电缆包层受损引起电缆包层漏水的状况，电缆直接与水接触，发生腐蚀。 4)电缆内部接触不好，绝缘不良。电缆接触的地方没有完全接触，经常在线头连接的地方出现尖峰。这就导致了电缆在使用的时候，因为电缆包层里面接触不良，造成包

55、层老化的情况。 5)电缆安装的屏蔽层链接的电阻阻值太大。(2)因为供电量太大或者天气潮湿电缆的就会不正常工作，电缆自身在工作的时候就会产生大量的热量。如果电缆包层受到损害，致使电缆工作环境不在真空中，长期和空气接触，空气中的腐蚀成分，就会把电缆内部的附加电路损坏而无法工作。 (3)高压电缆加工时，由于空气不够干燥，不能适用于安装规定，长期使用下去电缆包层很容易老化受损，起不到对电缆的保护的作用，产生一些电缆工作故障。 要想尽可能的保护电缆不受损伤，必须要采取一定的手段进行改善: 1)加强电缆，电缆包层，还有电缆外围设备的生产制作的精度，制定相应的规章制度，统一规格; 2)电缆连接部位的处理职工

56、，一定有证件才能参加相应的生产工作，连接安装工作进行的时候，必须要了解整个制作过程; 3)电缆的连接要保证尽量的少; 4)电缆包层的工作人员在生产制作时要做到做工精细，产品合格，包层内部不能留尖峰，还有表层粘的杂质。 电缆的设计制作过程中，工作人员必须遵守高压电缆的制作规范，包括制作工艺，产品大小都要仔细检查。3. 1. 3电缆外护层问题 电缆发展越来越快，电缆也被更加广泛的使用，电缆的包层制作更加得到人们的关注和重视，电缆包层是电缆的直接的有效的保护层，要想减少电缆故障的发生，延长电缆的使用时间，就必须首先严格包层的生产规范。 (1）电缆包层受到损伤的因素大体上包括以下几个: 1)包层接触外物，被外物划伤; 2)安装过程中把包层损坏; 3)一些昆虫的损害