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电缆故障及探测
jiang_0514 发表于 2009/8/26 19:04:35 738 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]
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作者：山东省齐河县电业公司 马训福 来源：赛尔输配电产品应用变压器及仪器仪表卷 总第81期
1概述
在电力行业和一些使用电缆的行业，特别是在一些复杂的电力系统中，要找到地下电缆的故障是十分困难的事。在电缆上使用脉冲的时间尽量短，且能提高故障探测效率，是许多电力公司追求的目标。随着科学技术的发展和科研人员的不懈努力探索，已研制出技术先进、性能优良、操作方便的电力电缆故障检测设备，探测成本降低且效率高，减少停电时间，为提高供电可靠性、保证工业生产提供了技术保障。
2电缆故障产生的原因
2.1机械损伤
很多故障是由于电缆安装时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。有时如果损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位的破坏才发展到铠装铅皮穿孔，潮气浸入而导致损伤部位彻底崩溃形成故障。
2.2电缆外皮的电腐蚀
如果电力电缆埋设在附近有强力地下电场的地面下（如大型行车、电力机车轨道附近），往往出现电缆外皮铅包腐蚀致穿的现象，导致潮气侵入，绝缘破坏。
2.3化学腐蚀
电缆路径在有酸碱作业的地区通过或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠装和铅包大面积长距离被腐蚀。
2.4地面下沉
此现象往往发生电缆穿越公路、铁路及高大建筑物时，由于地面的下沉而使电缆垂直受力变形，导致电缆铠装、铅包破裂甚至折断而造成各种类型的故障。
2.5电缆绝缘物的流失
电缆铺设时地沟凹凸不平，或处在电杆上的户外头，由于电缆的起伏、高低落差悬殊，高处的电缆绝缘油流向低处而使高处电缆绝缘性能下降，导致故障发生。
2.6长期过荷运行
由于过荷运行，电缆的温度会随之升高，尤其在炎热的夏季，电缆的温升常常导致电缆的较薄弱处和对接头处首先被击穿。在夏季，电缆故障率高的原因正在于此。
2.7震动破坏
铁路轨道下运行的电缆，由于剧烈的震动导致电缆外皮产生弹性疲劳而破裂形成故障。
2.8拙劣的技工、拙劣的接头与不按技术安全要求铺设电缆，往往都是形成电缆故障的重要原因。
2.9在潮湿的气候条件下作接头
使接头封装物内混入水蒸气而耐不住试验电压，往往形成闪络性故障。
3电缆故障探测方法
3.1锤击（脉冲）法
这种技术在一个简单的电缆系统中探测高祖故障是最有效的。锤击法包括采用一个脉冲或冲击电压来冲击停电的电缆，当一个有效的高压冲击脉冲集中在故障区域时，故障点就闪络，并产生一个操作人员可听见的沿电缆表面传输的锤击声。但探测电缆故障往往需要几次锤击，多次重复锤击可能会损坏电缆。
3.2时域反射测量法（TDR）
一种在电缆结构上通过改变所产生的脉冲反射来显示的低压电弧反射技术。这种脉冲反射是记录在TDR的屏幕上，并且同特性图形（在故障前进行和记录的特性图形）相比较，或者与同一电缆线路上的健全相所做出的特性图形相比较。故障点的距离是由图形散射点来确定的。TDR是探测低阻故障的最有效的方法之一。但TDR的图形分析需要经过培训并有经验的操作员来进行分析操作。
高阻故障和复杂的系统，就要求具有更高的能量等级。高压电弧发射的一些方法，例如数字式电弧反射法和差异电弧反射法，均需要特殊的设备和严格培训的操作人员。
4探测装置
4.1快速装置探测器
这种装置可探测回路断电之前当电缆第一次燃弧时由故障发出的波形，而被捕获的波形，经处理储存在探测器的监视器中，而监视器是链接在URD系统中通常的断开点。这种装置有两个传感器，以便监视一个回路两边的暂态故障。当故障发生时，两个暂态峰值之间的时间间隔给出了到故障点的距离。FFF能自动工作，无需严格培训的操作人员。此装置完全可以安装在URD回路中，作为永久性的检测仪器，以便探测做发生的故障。或者说故障发生后，该装置可作为探测工具使用。由于该装置在故障之后采用电缆额定值或低于额定值的电压，脉冲进行一次性的冲击，而且放电只进行一次，因此对电缆的损害最小。
每一单相的开始辐射性或环形回路，仅进需要一台探测器，而三相系统则每相均需要安装一台探测器装置，通过RS-232接口可把故障位置信息发送到电力公司调度室快速响应的遥控通信计算机中心。
4.2第一响应装置（FirstResponse）
是一种电池供电的锤击物高压耦合器同一种单锤击来组成隔离变压器之间故障电缆段的电缆雷达系统，并能测量到故障点的距离。该装置采用数字式电弧反射技术，探测时需要高能量的滤波器。在复杂系统的高祖故障，厂产生干扰信号，这些信号通过一些接头和星形连接的分接头干扰探测，因此需要更高的能量来快速而准确的查明故障。专用的送电线路和复杂的网络系统，通常设有入孔和管道，这些入孔和管道可能集聚大量的水而导致电缆故障。探测到水引起的闪络的准确故障点很困难。为探测闪络，电压能级或脉冲发生器的电容必须提高到能引起击穿为止。要查明纸绝缘的铅包电缆（PILC）和挤压绝缘电缆的水故障，使其引起闪络的能给就需要达到5400J，这比探测URN故障所需能量高出几倍。这就相应的要求装设滤波器以便有效的保护仪器和操作人员免受来自高压的危险。
除上述两种装置外，目前最先进的探测装置是故障/电缆分析系统-BiddleDART-6000，在电缆故障探测方面取得了十分显著的成效。该装置可应用于多种类型电缆，探测故障效率高，冲击时间短。BiddlDART-6000采用计算机分析数据，用雷达探测，可使用常规的TDR法、电弧反射法、冲击法（电流冲击）和衰减法（电压冲击）等探测方法。DART技术通过冲击前和冲击时，冻结一些TDR的轨迹来提高标准的电弧反射法的探测能力，从而排除了那些无关的和干扰的反射，仅留下由故障引起的TDR反射，简化了TDR的信号判断过程。
DATR-6000自问世以来，显示出不同凡响的技术性能，在探测地埋挤压绝缘故障时成功率达98%，探测电网馈电线、配电馈电线、PILC故障和某些水故障成功率在70%以上。
5结论
随着科学技术的不断发展和电缆故障探测应用领域技术人员的不懈努力创新，电缆故障探测技术将不断发展，新的探测装置将不断更新换代，探测效率和准确性逐步提高，探测误差减小并趋于零，探测过程中对电缆的伤害会逐步降低并接近零。