电缆故障测试技术

电力电缆

故障测试技术

闵争斌西安福润德电子科技有限公司目录第一章电力电缆故障测试技术发展历史及今后方向一、传统技术的应用二、现代技术的应用三、今后发展方向:虚拟仪器,多次脉冲第二章电力电缆故障测试中应注意的几个问题一、电缆故障产生的因素二、电缆故障测试所需的设备及用途三、电缆故障性质判别及测试步骤第三章电力电缆故障粗测（预定位）方法一、测试原理二、测试方法三、粗测中无波形故障的处理第四章电力电缆故障精测方法一、电缆路径的查找二、精确定点三、不同性质故障的定点第五章FCL系列电缆仪性能、特点及使用方法第六章电缆故障测试结果误差分析第七章实测波形图例及分析第一章电缆故障测试技术发展历史及今后方向

改革开放20多年来，我国国民经济迅猛发展，各种类型的电力电缆在全国的各工矿企业、事业单位得到了广泛的应用，特别是近几年城网和农网改造以来，城市美化日益突出，大量的架空线路下地，使得电缆的用量进一步加大。供发电、石化、钢铁、机场、港口、油田等许多供电场合，几乎全都采用了电力电缆供电。好处：安全方便、线损小、受自然的影响小。但是在供用电力电缆过程中，一旦发生故障，很难较快地寻测出故障点的确切位置，不能及时排除故障恢复供电，往往造成停电停产的重大经济损失。所以，如何用最快的速度、最低的维护成本恢复供电是各供电部门遇到故障时的首要课题。电力电缆故障的检测是一个世界性的课题。上个世纪三十年代，国外刊登了一篇论文《电缆中击穿点之故障探测》，首先提出了用高压冲击来使故障点放电，用冲击电流表粗测电缆故障的论点，这一观点为以后电缆检测技术的发展和手段的丰富奠定了基础。电缆故障检测设备是伴随着先进电子技术的出现而诞生的。电缆故障检测技术的发展经历了一个漫长的过程。上个世纪七十年代以前，主要是采用电桥法和低压脉冲法（又称时域反射法）。电桥法及低压脉冲测距法在测量电缆的接地故障和开路故障方面，可以说是相当完善了。然而对于高阻故障（泄露高阻和闪络高阻）的寻测，采用上述方法则是无能为力的，必须另辟蹊径。尽管后来又出现了用高压电桥（输出高压10kV）测高阻故障，但大多还需“烧穿”，故障可测率很低。

在国外，六十年代末期英国首先研制出了世界上第一台电缆故障闪测仪。我国在七十年代初期由西安电子科技大学（原西北电讯工程学院）和西安供电局联合研制出了我国第一台贮存示波管式电缆故障检测仪DGC—711，91年推出智能型电缆仪，即采用单片机技术，实现简单编程完成测试功能，显示方式也大多采用液晶（LCD）及显像管（CRT）。一、传统技术的应用所谓传统技术是指用电桥法来解决电缆故障的方法，我国第一代电缆故障测试方面的专家们均熟悉并熟练掌握了此项技术，现在使用此方法的人已不多见。无论是电阻电桥法，还是电容电桥法，甚至后来的高压电桥法，缺点是要求电缆必须有一个好相，若三相均坏则无法组成“桥”根本不能进行测试。1、电阻电桥法上个世纪七十年代以前，世界各工业发达国家都广泛采用此种方法，被称为“经典”方法。几十年来几乎没有什么质的变化，对于短路故障及低阻故障的测试甚为方便。R2L全长LxLoCR1EADA1-1电阻电桥法测试连线图电阻电桥法顾名思义，即利用电桥平衡原理，以电缆某一好相为臂组成电桥并使其达到平衡，测量出故障点两侧段电缆的直流电阻值，同时将电缆视为“均匀的传输线”，那么电阻的比值与电缆长度的比值成正比，以此推导出故障点距测试端的距离（在此略去计算公式的推导，只给出结论）即：

ACABDER1R2RL全长+LoRx图1-2等效电路其中：R1、R2为已知电阻通过上式可以看出，只要知道电缆的准确长度L全长，就能精确算出故障点的距离。2、电容电桥法当电缆是开(断)路故障时，若再采用测量电阻电桥法将无法测出故障点的距离，因为直流电桥测量臂未能构成直流通道。在此只能采用交流电源，根据电桥平衡原理测量出电缆好相及故障相的交流阻抗值。由于电缆被视为“均匀的传输线”，其上分布电容与电缆长度成正比，以此推算出故障点的距离（在此略去计算公式推导，只给出结论）即：其中平：R1、R2为已升知电励阻，50HHzR2L全长LxLoCR1ADmAACoCx～

图1-平3电容申电桥窑法测枕试连棋线图

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微型打印机功能键面板低压脉冲发生器脉冲

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缆图1-鸦21虚拟锅仪器鬼之全杰智能珍电缆元仪高妇压脉椅冲法版测试垮连线发送已打开的波形附件列表联接提示信息框图1-蚊22信息烫交流生界面猛图主要脆技术心指标贱：测量颂范围表：2.掠0m荡~1踢00票km测量忠最高识分辨匠率：0.爆6m测量娇最小牙盲区两：2m超高宝速A/阅D采样粘频率宁：10什0M翁Hz自动凑选择苦（国顾内最束高）测量垄用低帅压脉六冲幅址度≥15俯0V系统刃误差攻：0.颗2m软件吊运行傅平台芳：WI锤N9列8/帖WI异N盗ME净/视WI桂N孤NE活T/迹W题IN占2赛00瓶0/楼WI伙N终XP可以蒸看出网，虚疫拟仪周器之度电缆织故障董检测阳仪是风集测算试、崭计算拦机、牌网络攀技术渗于一停体的哥全智冻能型用仪器恨，加忌之其狠强大息的软同件处农理功出能，魔称其服为“迎傻瓜退型”华并不阻为过攻。不同忘时期幼电缆冬故障劝检测书及配多套产童品性瓜能对党比表呈：项目种类性能第一代第二代第三代虚拟仪器阶段采样频率20—25MHz40MHz100MHz显示方式贮存式示波管CRT或LCD真彩笔记本电脑显示屏真彩笔记本电脑显示屏取样方式电压法电压法电流法感应式感应式测试距离10km15—20km40km100km盲区＞30m20—25m＜15m＜2m工作方式交流220V交流220V交直流两用锂电池供电传输方式并口USB软件运行平台DosWin98WinXP/2000/ME/NT/98显示波形单波形双波形测试/全貌/双波形测试/全貌/接点位置/对比波形/四波形综上葱所述滔，电头缆故脖障测俭试技灯术发声展到或今天念，经币历了此三个责阶段累：贮存低示波亭管→缘瑞单片两机技蒸术→及计算斥机机魄及网甩络技丛术，快可以辱说我游国已问挤身饮于世锻界先总进水揪平，摧某些脚方面驳已超悲过国醋外的榆技术餐。2.多次弱脉冲(含二惹次脉意冲)法概明念的皮建立二次该脉冲月法及观多次塘脉冲堪法概民念的利提出萌是建被立在梳高压报闪络雕法中判高压沟击穿浆并使职故障妈点放宏电这董一现垦象基尸础上魔的。银众所治周知,电缆壤故障磁点被先击穿推时会锁产生传燃弧伏而形面成瞬绩间的求短路,呈瞬赠间低通阻故苦障特赵性。俱在燃谣弧稳值定阶异段(或称对瞬间腥低阻陪区)再在待电缆斯上加升一个临低压老脉冲蠢信号,则会眼出现决一个升和用连低压垦脉冲翼法测趣试低猛阻故留障时每相同鸟的波统形。折把这松种在魔电缆秧上同彻时施纠加高轨压脉秃冲和阴低压主脉冲精的方练法称葛为二才次脉横冲法,若低凭压脉棒冲信嚷号是与周期勾发送祸的则雷称为稼多次衔脉冲尺法。多次箭脉冲(含二桃次脉拣冲)法实涛际上福也可睛归纳锐为高哄压闪蚀络法捕的范昂畴,都是舅利用金故障届点在华冲击胳高压级作用颂下电兴弧将艳故障挨相和润电缆辈地线偿短路卧的特专性来芳完成盈测试座的。第二左章眼电胸缆故锅障测乎试中缎应注聋意的光几个乐问题随着贩电力难电缆宗在各斧行各访业的付大量朋使用碰，电店缆故绳障率拆明显到提高店，如零何在堤很短涨的时渡间里杠快速差、准懂确的欣寻测清出故苗障点欠是一标个非磨常棘倘手的披问题屯，尤登其是暮对重醒要的蛙线路腿或用松户，殃长期捧停电瓶将造级成重恐大隐恭患或昆损失列。因风而尽刘快确净定故锻障位毕置，蹄恢复念正常王供电哪往往纹成为拘一项莫十分倍紧迫轰的任知务。电缆宰故障眨寻测牛包括愧两大鉴步骤剑：粗也测和旦精测币。粗运测的脆方法盟很多域，主盯要有士电桥默法、灵低压祝脉冲谜法、雪高压计闪络焦测量缎法等善，测刑量出鹅故障拨点的暗大概硬范围虫。精董测主励要是棚查找钟清楚淋电缆昂的路肃径和叛埋深允，进六而找嚼出故霞障点南的精家确位浇置。在实至际测支试中尊，因南时间可、人键员、秘经验气等因象素，宝往往双是心蚂急而绍方法叠欠妥做。因况此，喝正确凝的测漫试应此该着壮重解速决好居以下愤几点桌，才缝能做卖到有额条不钩紊而善事半粥功倍使。一、哄电缆嚼故障踩产生贸的因爷素1、机刘械损教伤很多片故障奏是由茧于电域缆安姥装时剑不小婚心造椒成的此机械党损伤业或安应装后捆靠近当电缆贩路径钓作业等造成踏的机诱械损俭伤而牢直接柜引起峡的。精有时降候如葱果损咱伤轻恰微，秆在几素个月辨甚至取几年薪后损赌伤部匪位的慢破坏脉才发贫展到质铠装建铅皮旋穿孔锦、潮毛气侵生入而烂导致眨损伤利部位怖彻底激崩溃瓦形成径故障止。2、电胁缆外恳皮的伏腐蚀电缆般外皮确腐蚀仁又分极为电嚼腐蚀份和化辰学腐俩蚀两凝种。愈如果监电力南电缆项埋设催在附腔近有国强力挡地下肆电场胁的地北方（喷如电舰力机嫁车附移近）扬，往朽往出责现电烦缆外星皮铅罪包腐榜蚀致树穿的哲现象躬（电咱腐蚀饺），抚导致得潮气侵首入，辟绝缘筋破坏矩。同咽样电皱缆路筹径有秘通过晶酸碱布作业艳的地竹方或甲煤气京站的水苯蒸舍气往次往造蚕成电后缆铠虹装和起铅包麦大面史积长渴距离贸被腐娇蚀（或化学棒腐蚀旷）使族电缆剑出现宝故障肌。3、电兴缆经军过处冻地面婚下沉这种若情况羡往往坛发生峡在电暑缆穿戏越公雀路、兆铁路立及高列大建施筑物休及山怒地时待，由此于地叙面的豪下沉族而使它电缆装垂直造受力饮变形渡，导清致电宇缆铠叨装、番铅色净破裂更甚至剑折断症而造汇成各书种类馆型的缸故障鼓。4、电禽缆绝减缘物铅的流经失电缆澡敷设画时地币沟凹模凸不自平，东或处穴在电耐杆上惯的户铅外头梁，由盈于电庄缆的争起伏库、高须低落地差悬顿殊，帜高处贡的绝恶缘油承流向城低处司而使朗高处很电缆藏绝缘岸性能俊下降，晋导致厅故障黎发生枯。这袖类故瘦障主晨要发患生在敌油浸表纸电吩缆和顾不滴恼流电节缆。5、长怪期过呆负荷涛运行由于语过负述荷运研行，豪电缆夺的温增度会啊随之筛升高饮，尤舒其在蜻炎热贡的夏舒季，绝电缆雁的温槐升常样“导妻致电懂缆薄乓弱处斩和接搭头处葡首先选被击泽穿。侄”在蠢冬夏艘两季末，电序缆故缓障率体高就裕是例饿证。6、振崖动破矩坏铁路旬轨道预下运斧行的客电缆耳，由万于剧污烈的饶震动私导致贺电缆叛外皮捉产生消弹性狭疲劳伞而破朋裂，评形成龟故障骨。7、不瓣按技傲术要百求施围工不按箩技术质要求损敷设械电缆标往往横会留感下隐哄患，其如临时的罗改变僵设计疤走向劫、沟姥道结己构及吓野蛮荐施工柜等都垂是形璃成电宣缆故赖障的希重要搜原因失。8、拙盖劣的斗接头优制做在潮望湿的软气候泻条件被下做耍接头竿，使污接头绪封装皂物内疗混入驻水蒸怪气而闯达不墨到运柄行要侵求，抚久而岗久之渗往往赔形成就闪络吵性故岸障。通过适以上螺分析眉不难螺看出疮，提迈高从俊业人损员素匀质和召专业狗技能懒，建惜立电漂缆电鞠子化物档案诞管理仪，优预先采呜用新洲的材尚料及煌工艺扭，加龙强科颂学化般管理尘是减侦少或朽消除握电缆罪隐患芬行之朴有效烂的办咳法。二、渣电缆格故障锹测试柿所需冒的设郊备及角用途1、粗槽测设脑备电缆近故障马测试讯仪：炮完成35召KV及以将下各泪种故隐障的粗凯测。撕不同达厂家择生产华仪器视智能吼化程涉度差今异较干大。2、精代测设格备定点饺仪：同时艺接收胁故障渴点放悔电时柴产生暮的电特磁波钞和声培波信快号，迈完成家对故毁障点激的定逼位。抛电磁眯波和汉声波祖信号郊通常普用指斑针表捏、耳古机、弊数显猴等方凑式指卸示。柿因此椒又称圆“声鞠磁同腰步”债定点斗法。大功截率路炭径信坦号发侦生器饶（路北径仪锯）：查找钞电缆净的路厌径和氧敷设斯的深剩度。因使用伏时重妻点是伏确定灭故障腊点粗泛测范赖围内情的走弯向和然深度遗，以脚便快冲速、枝准确匠定位耍。3、其欲他设蚊备交直和流试笔验变忙压器柏（含贪操作涝箱）冒：因故触障测芬试时移施加晕于电恋缆的维电压庸是直乳流负枪高压米，因课此选艳用的枕变压农器应颈能提社供不临小于50旧KV的直仔流电粮压，压功率剖通常勤选3K腐VA或6K轻VA均可积。(注：胀由于构我国露早期续的试誓验规油程是蠢借鉴晌前苏弓联及政欧洲策的标丑准，异微观驱分析申认为担：在话直流借负高担压形圣成的近电场能中，变电缆孝芯线题中存坝在的牧空气震等负幸漓子考在电来场的械作用置下向寺电缆旁表面遮（电蛇场正燃极）事运动弄，有质利于可发现迹电缆半的缺树陷及手除潮乒。)脉冲麻贮能照电容孩器：能进猛行瞬传时反域复地位充放席电，撕而且泪充放闸电性洋能要备好。该通常办选用40婚KV版/2拥uF的电拨容2个,根据挡现场期需要乡丰可并处联或遵串联锻使用废。微型极刻度赚球隙嚼：调节蓬球间康隙大饮小，揪控制对施加促于电炕缆上纵电压渐的高伏低和戴放电率间隙咱的长度短。诊配合涂完成豆故障华点的侵粗测逼。使负用原劈燕则是脚：间而隙小扑到大清，放捏电时停间3—域5秒。绝缘掏电阻摄测试允仪：检测担故障敞绝缘登损伤吗程度,判断危故障抱的性快质。三、鸽电缆酱故障欢性质照判别毯及测两试步任骤1．故渡障性播质判桂别对故著障性扶质的绘分析匙是选饱择测捕试方蛛法的饥唯一皱依据骄。因娘此，腔首先俯要清声楚电的缆的序故障卖都有钳哪些劲种类阻和特峡征。电力端电缆眼故障嗓可分侧为两规大类蓄型：桨第一烫类为案电缆昏导体振损伤想产生终的故姐障，则一般盗表现侧为开助路或蛋断线呀故障；乖第二莲类为香相间穿或相积对地塔之间珠绝缘推介质秤损伤商产生遥的故凯障，遗这类犁故障毁一般嫩表现疾为低罚阻、逝泄露杆性高英阻和逆闪络俘性高热阻三才种情裕况，览具体景定义芒为：a、开敏路故罚障：紧如果孙电缆膜绝缘凯正常蜓，但氧却不助能正占常输召送电各能的醒一类则故障德可认锡为是闲开路痕故障丝式，如毛芯线絮似断嚼非断辈、芯赖线某壶一处惑存在丹较大辈的线穴电阻营及断告芯等壤情况箱。一耽般单棋纯性柱开路顿故障定很少碧见到笛，多圣数表膊现为逆低阻扭或高涂阻故肢障并滋存。b、低巨阻故哪障：吧如果地电缆帝绝缘限介质那损伤戏，并丽能用锅“低蚂压脉蹄冲法菊”可羽测试孝的一妨类相粒间或承相对本地故丑障称籍为低牌阻故种障。选电缆伞故障陷点绝飞缘阻胜值（冠相间伴或相恐对地纸）的妥大小针不是辩判断营此故程障为站低阻卖故障例的微损一标准。火低阻据故障复一般篇与测舅试仪袄器的数灵敏股度、直测试袋仪器法与被寄测电辅缆的揭匹配剥状况笔、被鞭测电片缆的欣型号彻（或对衰减超状况坏）、叉故障钓点发炎生的质部位咱以及虎电缆诱故障躺点到呢测试故端的储距离政等因治素有速关。c、泄材露性乓高阻腐故障加：电成缆绝奴缘介只质损衰坏并故已形愚成固狂定泄所漏通燥道的聋一类决相间绝或相否对地版故障伶。表挽现为快电缆箭做预色防性良试验错时其差泄露容电流张值随