浅谈电力电缆故障点定位方法

２０１０年第１期　内蒙古石油化工　７３　

电力电缆故障离线定位方法的经验分析　

高建平ｈ　，尚铁宇　

（１．华北电力大学．河北保定０７１Ｏ３Ｏ；２．包头第二热电厂，内蒙古包头　Ｏ１４０３０）　

摘　要：电力电缆故障会对电力生产和人民生活造成很大影响，排除故障的关键是确定故障位置，　

离线故障定位有很多方法，各有其特点；针对一些常用而有效的方法在实际应用中存在的一些问题进行　

了经验分析．达到更快更准的确定故障点的目的。　

关键词：电缆故障；测距；定位　

中图分类号：ＴＭ７５５　文献标识码：Ｂ　文章编号：ｌＯＯ６—７９８１（２０１Ｏ）Ｏ１—０Ｏ７３一Ｏ３　

电力电缆因其占地面积小、供电可靠、对人身比　

较安全等优点，在各工矿企业及城市电网改造中得　

到广泛的应用。随着电力电缆广泛的应用，其发生故　

障的次数也会增多，如何快速、准确的找到故障，成　

为各工矿企业及供电部门关心的焦点。电力电缆的　

离线故障定位一般分为故障测距和故障定点，又称　

为粗定位和精定位。　

ｌ　故障测距主要方法［１　

１．１　电桥法　电桥法应用最早，技术成熟。电桥法是利用电桥　

平衡原理将故障相与完好相的电阻、电容或电压相　

比较而得出故障距离的一种方法。常用的有直流电　

桥法、电容电桥法和直流电阻法等。电桥法因电源电　

压低和检流汁电表灵敏度低，仅适用于对低阻故障　

的探测．一般要求故障点的绝缘电阻不超过１ＯｏｋＱ。　

电桥法不能测三相短路故障。运用直流电桥法定位　

时受导引线及接触电阻影响大，其导引线和跨接线　

要尽可能短，截面要大，接触要牢固。测量时可以采　

取首端和尾端分别测量，电源正接和反接分别测量，　

最后取平均值。　

图ｌ　审源正接法　图２　电源反接法　

由于１　面将要介绍的脉冲法的广泛应用。现在　

电桥法在实际应用中相对较少．但在一些脉冲法无　

法得到有效波形的情况下还有应用，这点应当注意，　

而且电桥法有许多改进的方法可以运用。　１．２低压脉冲法　

通过仪器向电缆中输入低雎脉冲信号，当遇到　

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电缆故障点的查找方法

一旦电缆绝缘被破坏产生故障、造成供电中断后，测试人员一般需要选择适宜的测试方法和适宜的仪器，按照肯定的方法来寻找故障点，今天要讲的是故障定点方法。

1.声测法

该方法是在对故障电缆施加高压脉冲使故障点放电时，通过听故障点放电的声音来找出故障点的方法。该方法比较简单理解，但由于外界环境一般比较嘈杂，干扰很大，有时很难分辩出真正的故障点的声音。

2.声磁同步法

这种方法也需对故障电缆施加高压脉冲使故障点放电。当向故障电缆中施加高压脉冲信号时，在电缆的周围就会产生一个脉冲磁场信号，同时因为故障点的放电又会产生一个放电的声音信号，由于脉冲磁场信号传播的速度比较快，声音信号传播的速度比较慢，它们传到地面时就会有一个时间差，用仪器的探头在地面上同时接收故障点放电产生的声音和磁场信号，测量出这个时间差，并通过在地面上移动探头的位置，找到这个时间差最小的地方，其探头所在位置的正下方就是故障点的位置。

用这种方法定点的最大优点就是：在故障点放电时，仪器有一个明确直观的指示，从而易于排出环境干扰；同时这种方法定点的精度较高〔<0.1m〕，信号易于理解、区分。

3.音频信号法

此方法主要是用来探测电缆的路径走向。在电缆两相间或者和金属护层之间〔在对端短路的情况下〕参加一个音频电流信号，用音频信号接收器接收这个音频电流产生的音频磁场信号，就能找出电缆的敷设路径；在电缆中间有金属性短路故障时，对端就不需短路，在发生金属性短路的两者之间参加音频电流信号后，音频信号接收器在故障点正上方接收到的信号会突然增强，过了故障点之后音频信号会明显减弱或者消逝，用这种方法可以找到故障点。这种优选文档

优选文档 方法主要用于查找金属性短路故障或距离比较近的开路故障的故障点〔线路中的分布电容和故障点处电容的存在可以使这种较高频率的音频信号得到传输〕。对于故障电阻大于几十欧姆以上的短路故障或距离比较远的开路故障，这种方法不再适用。

电力电缆故障定位的步骤和原理

造成电缆故障的原因是复杂的。要想对故障点进行快速判断，就需要对电缆的工作环境以及常见原因有所了解，这也是减少电缆故障的一个重要途径。常见的故障原因主要包括外力破坏、电缆质量、电缆中间头制作不达标、管理存在问题、自然现象造成的损伤以及电缆生产质量等。

因故障导致供电中断后，测试人员应合理选择仪器和测试方法快速寻找故障点。故障点查找的步骤是先故障分析再测距，最后精确定位。

1、故障分析

故障分析是了解故障电缆的基本信息，对其进行综合分析，包括敷设方式、电缆长度、型号、走向，以及接头的位置、长度、预留地点、发生故障前运行状况等，了解路径的施工情况，对故障电缆的类型进行初步判断，对其进行绝缘测试。发生故障后，可在敷设人员处获得施工详细资料，以此来提升故障定位的准确性。如果不了解电缆的路径和长度，需要在定位时排查清楚，判断故障类型时可借助故障时保护装置动作情况。

2、测距

在定位的过程中，测距是最关键的一步，准确的定位是减少检修时间重要途径，特别是在长电缆中，不能准确定位对检修工作的影响更严重。在实际应用中，为保证测试的准确，可通过多种方法来验证，必要时可通过电桥法或者脉冲电流来验证。 （1）行波法测距原理

该方法进行测距中，电缆会从理论上看做均匀长线，以此来对微观传播过程进行分析。电缆传输线路中的分布参数包括电感元件、电容、电导、电阻等，在任意点的等效电路图中，每个无限小段的电缆传输线路如下图所示：

▲均匀长线的等效电路图

在长线理论中，影响故障波形分析和性质分析的重要因素包括波的透射和反射、特性阻抗以及波的速度。其中波速v和特性阻抗分别为：

其中C为光速，μ和分别为电缆芯线周围介质的相对导磁系数和相对介电系数。可看出电波在电缆中的传输速度与芯线材料和界面剂无关，与介电性能相关，不同的绝缘材料中，电波的传输速度有所不同。特性阻抗为实数，与频率无关。两种电缆连接时因不同的波阻抗会在连接处存在阻抗不匹配的情形。行波经过此处就会出现部分或全部反射，也可能存在透射。不均匀的阻抗也会出现不同的反射，其强弱随着阻抗的变化而变化，可同反射系数来进行描述。

DPD-2003

电缆故障定位系统

使

用

说

明

书

上海蓝波高电压技术设备有限公司

！安全警告

 使用局部放电检测分析系统进行局部放电试验的工作人员必须是具有“高压试验上岗证”的专业人员。

 使用本仪器请用户必须按《电力安规》168条规定，并在工作电源进入试验系统前加装两个明显断开点。

 在局放试验过程中，必须遵守有关高电压试验的安全操做规定。

 非专业人员请勿私自拆开该设备，以免由于对该设备不熟悉而造成不必要的人身伤害。

目 录

第一章电缆故障定位系统概述。

第二章 电缆故障定位的基本原理。

第三章 电缆故障定位系统使用操做说明。

第四章 电缆故障定位系统使用中应该注意的问题。

第五章 设备维护及保养注意事项。

第一章电缆故障定位系统概述。

一． 概述

随着交联电缆生产线及相应的局部放电测试设备的引进，为交联电缆的生产和检测提供了基本条件，但由于目前国内电缆生产工艺、原材料及管理方面都可能存在一定的问题。生产的产品在一定程度上仍会存在缺陷。因此有必要采用一种简单而可靠的定位方法，找出电缆的故障点，加以解剖分析，改进生产工艺，可大大地节省人力物力，保证电缆的正常生产。PDSL(Partial Discharge Site Lacation)局放定位是电缆局放测试时，一旦发现局放超过标准规定数值后，为减少工厂经济损失、分析电缆生产工艺缺陷所进行的一项工作。

本系统采用高通五阶采样线路进行局放信号采入，利用行波原理进行故障定位，因此不是所有的局放超标的电缆均能利用这套系统进行定位。只能对那些脉冲式放电进行故障定位，对连续式放电或多点放电定位比较困难。

第二章 电缆故障定位的基本原理。

一．基本原理

电缆中的局部放电均出现在第一和第三象限，每次放电时间约持续十几个纳秒。由于采样线路的积分和整形，最后在示波器上得到的每个脉冲的持续时间约100ns左右。放电脉冲在电缆中是以电磁波的速度传输的，每个微秒约运行160～170米。我们利用电缆故障点的一次放电，采用行波法就可以定出故障点的位置，其简单原理如下：