電纜故障尋測技術教案(方匯)

1、電纜故障尋測技術教案(方匯)一、概述 隨著我國電力系統(tǒng)兩網(wǎng)改造的完成，安全可靠，整齊有序的地下動力電纜應用日益廣泛。一旦電纜發(fā)生故障，較快地尋測出故障點的確切位置、及時排除故障、恢復供電，是各供電部門在電纜發(fā)生故障時遇到的首要問題。 傳統(tǒng)的電橋法、脈沖法、沖擊閃絡電流取樣等方法，盡管也能解決大部分問題，但對于高阻故障測試波形的分析、判斷、難度都很大，大部分用戶在現(xiàn)場還是無法從復雜的波形中，判斷出正確的故障距離來。隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，使用二次脈沖法粗測電纜故障距離的測試方法出現(xiàn)，使獲得的電纜故障波形極大地簡化，就像使用低壓脈沖法測試一樣，高阻故障的波形被簡化為低壓脈沖法中的短路故障波形。這樣

2、就大大地降低了故障距離誤判，提高了高阻故障的檢測率，幾乎人人都會判讀故障波形，而且準確度也大大提高。二次脈沖法的推廣應用，可以說解決了供電部門的一大難題。再加上抗干擾數(shù)字同步定點儀在現(xiàn)場實現(xiàn)快速精確定位，可以說，真正實現(xiàn)了排除電纜故障的快、準、省。二、電纜知識 用于傳送和分配電能的電纜稱為電力電纜。電纜與架空線相比有下列優(yōu)點：1.不占地面空間，有利于市容美觀。2.運行可靠性高，不受外界環(huán)境影響，可避免風、水、鳥等造成的短路與接地故障。3.人身安全可靠，可避免人身觸電危險。4.電纜電容較大，有利提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。 電纜的種類與特點： 電力電纜按絕緣材料、敷設環(huán)境、結(jié)構特征大約可分為如下幾種：1

3、.按絕緣材料分： 油紙絕緣：粘性浸漬紙絕緣型；不滴流浸漬紙絕緣型；有氣壓、粘性浸漬紙絕緣型。 塑料絕緣：聚氯乙烯絕緣型；聚乙烯絕緣型；交聯(lián)聚乙烯絕緣型。 橡膠絕緣：天然橡膠絕緣型；乙丙橡膠絕緣型。2.按結(jié)構特征分： 統(tǒng)包型：在各纜芯外包有統(tǒng)包絕緣，并置于同一護套內(nèi)。 分相型：分相屏蔽。一般用在1035KV，有油浸紙絕緣和塑料絕緣。 鋼管型：電纜絕緣外有鋼管護套。分鋼管充油、充氣電纜和鋼管油壓式、氣壓式電纜 扁平型：三芯電纜的外形呈扁平狀。一般用于大長度海底電纜。 自容型：護套內(nèi)部有壓力的電纜。分自容式充油電纜和充氣電纜。3.按敷設環(huán)境分： 地下直埋，地下管道，水底，礦井，高海拔，高落差等，一般

4、環(huán)境因素對護層結(jié)構有特殊要求，如機械強度、防腐蝕等。 不同種類電纜的特點：1.油紙絕緣電纜： 粘性浸漬紙絕緣電纜：制造質(zhì)量穩(wěn)定，工作壽命長。但，油易滴流，不宜作高落差敷設，允許工作場強低，不宜作超高壓使用。 不滴流浸漬紙絕緣電纜：浸漬劑在工作溫度下不滴流，適宜高落差敷設，有較高的絕緣穩(wěn)定性。2.塑料絕緣電纜： 聚氯乙烯電纜：工藝性能好，易于加工，化學穩(wěn)定性高（耐油、耐酸、耐堿、耐腐蝕），非延燃性，生產(chǎn)率高，價格低廉，敷設維護簡單，但機械性易受溫度影響。 聚乙烯絕緣電纜：有良好介電性能（tg小，絕緣電阻大），工藝性能好，易于加工，耐濕性高，比重小。但抗電暈及耐熱性能差，受熱易變形，易開裂。 交聯(lián)

5、聚乙烯絕緣電纜：有高的電氣性能，擊穿強度高，絕緣電阻大，介 電常數(shù)小， tg小，有高的耐熱性能和耐老化性能，允許工作溫度高，載流量大，適于高落差與垂直敷設，是一種很有前途的電纜。但交聯(lián)聚乙烯的脈沖擊穿強度會隨沖擊脈沖次數(shù)的增加而下降，也會隨溫度的增加而下降。交聯(lián)聚乙烯絕緣破壞的主要原因是電場作用下的樹枝生長老化現(xiàn)象（絕緣層中因存在雜質(zhì)、氣隙、結(jié)構缺陷等，在所接觸的化學物質(zhì)、工作電場、環(huán)境中的水分等的作用下形成的樹枝狀物，如電樹枝、電化樹枝和水樹枝）。3.橡皮絕緣電纜：橡皮絕緣電纜的橡膠種類很多，主要是天然橡膠加不同的添加劑組成不同的橡膠。都具有很好的柔軟性，易彎曲，在很大的溫度范圍內(nèi)具有彈性。

6、有較好的的電氣性能和化學穩(wěn)定性。但耐電暈、耐臭氧、耐油性較差，一般適用于1KV以下電壓等級的配電線路。乙丙橡膠等可用于35KV及以下等級的電纜。 電力電纜的結(jié)構與材料： 電力電纜結(jié)構主要包括線芯（導體）、絕緣層、和保護層三部分。線芯用來傳送電能，它必須具有良好的導電性能以減少電能在傳輸中的損耗。絕緣層是用來將不同導電線芯以及接地部分彼此絕緣隔離，并能承受長期工作電壓與短時過電壓以及耐熱性能。保護層是保護絕緣層免受外界媒質(zhì)作用，防止水份侵入、腐蝕和機械損傷。 為減少電能在傳輸中的損耗，要求線芯有良好的導電性，即要選用電阻系數(shù)小的材料，同時也要考慮機械強度、柔順性及加工工藝等，常用的線芯材料是銅與

7、鋁。 線芯的結(jié)構有圓形線芯，中空圓形線芯（可充油或可充氣），扇形芯，卵形或橢圓形線芯等四種。所有結(jié)構的線芯均根據(jù)需要用多股絞合導線總坯成型的。絕緣結(jié)構與材料： 電力電纜中的絕緣材料是用來承受電壓作用的。電纜的載流芯既處于高電位，又有大電流通過，因此電纜的絕緣材料必須滿足：1.要有足夠的電氣強度：高的擊穿場強與耐受工頻、沖擊與操作波電壓作用能力。2.介質(zhì)損耗（ tg）低。 tg太大將引起電纜發(fā)熱，加速絕緣老化導致?lián)舸p壞。3.耐電暈性能好：絕緣中不可避免的殘存氣泡和微量雜質(zhì)使電纜在強電場作用下容易產(chǎn)生局部放電并伴生臭氧，腐蝕絕緣。4.化學性質(zhì)穩(wěn)定：不受外界因素影響而變質(zhì)，不使絕緣水平降低縮短壽命

8、。5.耐熱性能好：能在工作溫度下長期運行。允許工作溫度越高供電能力越強。6.耐低溫：在較低的自然溫度下進行安裝敷設，絕緣不變脆不損傷7.加工性能好：具有一定的柔軟性與機械強度，便于制造與安裝。8.價格便宜：絕緣材料的價格昂貴，會使使用范圍受限制。 幾種常用的絕緣材料：1.電纜紙：要求電纜紙具有高的絕緣電阻和擊穿電壓，小的介質(zhì)損耗，還要有一定的機械性能。2.浸漬劑：分為低壓電纜油和高壓電纜油兩種。3.聚氯乙烯：它是以聚氯乙烯樹脂為基礎的多組分混合材料。根據(jù)電纜的使用要求，配以各種類型的增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑、特種用途的添加劑和著色劑等。4.聚乙烯：按聚合的方法不同可分為高壓聚乙烯和低壓聚乙烯。5

9、.交聯(lián)聚乙烯：為了克服聚乙烯的耐熱性、機械性差和蠕變性大的缺陷，采用交聚法，即通過化學交聯(lián)和物理交聯(lián)，將聚乙烯分子結(jié)構從直鏈狀態(tài)變?yōu)槿瓤臻g的網(wǎng)狀結(jié)構，大大提高聚乙烯的耐熱和機械性能及抗環(huán)境開裂的特性。它在110KV及以上等級電力電纜中占了主導地位。6.橡皮絕緣材料：比較常用的橡膠有丁苯、丁基、乙丙等橡膠。除煤礦等場合外，多用于電器裝備電纜，極少用于電力系統(tǒng)。護層結(jié)構與材料： 護層的作用與結(jié)構： 為了使電纜適應各種使用環(huán)境要求而在電纜絕緣層外面所施加的保護覆蓋層，叫做電纜護層。電纜護層是構成電纜的三大組成部分之一。它的主要作用是保護電纜絕緣層在運輸、敷設和運行過程中，免遭機械損傷和各種環(huán)境因素

10、如水、日光、生物、火災等的破壞，以保持長時間穩(wěn)定的電氣性能。護層的質(zhì)量直接關系到電纜的使用壽命。 電纜護層主要分為三大類，即金屬保護層（包括外護層）、橡塑護層和組合護層。 電纜的型號的表示 電力電纜種類很多，用途也各不相同，為了生產(chǎn)與訂貨方便，通常采用電纜型號表示某種電纜的結(jié)構與特點。這樣既簡單、明確，又能避免錯誤。電纜產(chǎn)品型號的編制原則：1.電纜線芯材料、絕緣層與內(nèi)護層材料用漢語拼音的第一個字母表示。如紙Z；鋁L；鉛Q等。某些電纜結(jié)構特點也用漢語拼音字母表示，如分相鉛包型電纜用F表示。2.電纜外護層的結(jié)構，以外護層結(jié)構的數(shù)字編號來代表。沒有外護層的則以數(shù)字后加“0”作為電纜型號的組成部分。電

11、纜型號的表示方法舉例： V聚氯乙烯絕緣 Y聚乙烯絕緣 YJ交聯(lián)聚乙烯絕緣 T銅導體（省略） L鋁導體舉例： YJLV22 表示鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電纜 VV22 表示銅芯聚氯乙烯絕緣鎧裝聚氯乙烯護套電纜。 因為電力電纜種類繁多，難于記憶，只要知道一定的規(guī)律就行了，真正使用時，從具體產(chǎn)品的說明書可以查到需要的種類和型號。不用刻意記憶。三、準備知識 利用行波法檢測電纜故障，實際上是把動力電纜作為高頻信號傳輸線來考慮的。根據(jù)電波（電磁脈沖）在電纜中的傳輸過程的幅度、相位、速度、衰減等諸參數(shù)的變化規(guī)律，利用雷達測距原理來確定電纜故障點距測試端的距離。為了更好地幫助操作人員理解現(xiàn)場測試

12、波形，有必要了解電波在電纜中傳播的基本概念。1.電纜的特性阻抗（波阻抗）Z0： 特性阻抗定義為電纜的行波電壓與行波電流之比，具體的說就是入射波電壓與入射波電流之比或反射波電壓與反射波電流之比。 Z0=U+ / i 或 Z0=U- / i- Z0與電纜本身的結(jié)構、絕緣介質(zhì)及導體材料有關。還與電纜芯線的截面積和芯線外皮的距離有關。所以不同規(guī)格和種類的電纜，其特性阻抗也不同。電纜芯線截面積越大，波阻抗值就越小。一般動力電纜的波阻抗值在10歐姆至40歐姆之間。 電纜的特性阻抗與電纜的長度無關。電纜中的特性阻抗處處相等。2.電纜中的波速度V: 波速度V與電纜絕緣介質(zhì)的相對介電常數(shù)的開方成反比。與電纜的芯

13、線材料和截面積無關。即是說，同一種和同一根電纜上，其波速度是不變的。 經(jīng)測量知：油浸紙電纜 約 v160米/微秒 交聯(lián)聚乙烯電纜約 v172米/微秒 塑料電纜 約 v184米/微秒 橡套電纜約 v100米/微秒 實際上，不同廠家或同一廠家生產(chǎn)的不同批次電纜，其電纜波速會略有差異，現(xiàn)場測試時，最好重新測試后再設置該電纜的波速，會使測試精度更高一些。3.波的反射和反射系數(shù)： 當電纜中出現(xiàn)斷線或低阻故障時，故障點的等效阻抗與電纜的特性阻抗不相等（不匹配），行波運動到該點時便會發(fā)生全部或部分能量反射。反射的大小與故障點的等效阻抗大小有關。 行波的反射程度可用發(fā)生反射的阻抗不匹配點的反射電壓（電流）與入

14、射電壓（電流）之比P反來表示。 P反稱之為反射系數(shù)。 P反 Uf / Ui （Z1Z0) / (Z1+Z0) 式中：Z1故障點的等效阻抗值 Z0電纜的特性阻抗由反射系數(shù)公式可看出：1）當Z1 Z0時，P反0。故障點的等效阻抗與電纜的特性阻抗相等，匹配無反射。此時看不到故障點的反射回波。2）當Z1 0時，P反1。故障點短路，是負的全反射。此時看到故障點的反射回波與發(fā)射脈沖波形幅度相等而極性相反。3）當Z1 無窮大時，P反1。故障點開路，是正的全反射。此時看到故障點的反射回波與發(fā)射脈沖波形幅度相等而極性相同。4）如果故障點的等效阻抗小于電纜的特性阻抗又未完全短路，則是負的部分反射，反射脈沖的幅度小

15、于發(fā)射脈沖，且極性相反。5）如果故障點的等效阻抗大于電纜的特性阻抗又不是無窮大，則是正的部分反射，反射脈沖的幅度小于發(fā)射脈沖，但極性相同。 以上敘述說明了電纜故障點的等效阻抗在不同數(shù)值時，反射回波的幅值和極性變化的理論解釋。 四、電纜故障產(chǎn)生原因 了解電纜故障產(chǎn)生的原因，有利于降低故障發(fā)生率，快速排除電纜故障 。電纜故障發(fā)生的原因大致有：1.機械損傷： 1）安裝時碰擠、過度彎曲； 2）電纜路徑上作業(yè)形成的外力破壞； 3）地面強烈震動或沖擊性外力造成鉛（鋁）包疲勞破損； 4）自然力破壞。如土地沉降、路面下沉等；2.電纜外皮的電腐蝕和化學腐蝕：電纜附近有強電力場存在或酸堿作業(yè)區(qū)，往往使電纜在長期腐

16、蝕環(huán)境中運行，最終造成絕緣損壞。3.電纜絕緣物的流失：油浸紙電纜的敷設高低起伏落差，會使缺油部位絕緣強度下降。4.拙劣的技工工藝和潮濕環(huán)境下作業(yè)，或不按技術要求敷設電纜。5.電纜長期過負荷運行造成電纜過熱，加速了絕緣老化。6.雷擊和線路故障引起過電壓擊穿。五、電纜故障分類 根據(jù)行波法的測試特點對電纜故障進行分類，即是說考慮到電纜的特性阻抗特點應按測試方法分類（不能用兆歐表的測試結(jié)果分類）1.斷路、低阻、短路故障低壓脈沖法 低阻故障概念：用萬用表測得電纜的直流電阻阻值小于100歐姆的故障電纜一般稱為低阻故障。100歐姆以上視為高阻故障。2.高阻泄漏、高阻閃絡故障沖擊高壓閃絡法 沖擊高壓閃絡法不僅

17、適應高阻泄漏和高阻閃絡性故障，也適應低阻和短路性質(zhì)的故障。六、故障尋測步驟第一步：電纜故障性質(zhì)的確定 測試故障之前要確定：故障電阻是低阻還是高阻；是閃絡性還是泄漏型故障；是開放性的還是封閉型的；是接地、短路、斷線還是它們的混合；是單相、兩相還是三相故障。 判斷故障性質(zhì)最好用萬用表確定高阻還是低阻故障。以確定測試方法。第二步：粗測 利用低壓脈沖法先測定被測電纜的全長和短路、斷路故障的距離。對于高阻故障，可用高壓智能電橋，高壓閃絡法（電流取樣法、電壓取樣法、二次脈沖法）測出故障點距測試端的距離。之所以稱為粗測，是因為無論何種方法測出的數(shù)值僅表示被測電纜（故障）的地下長度，由于地下的預留長度不能精確

18、估計，此長度不能代表地面的距離。只能算是故障點的大致范圍。第三步：測尋電纜的埋設路徑，便于在電纜的正上方進行精確定位。第四步：精確定點 對電纜施加幅度足夠高的沖擊高壓，利用故障點的放電聲波，在確定的粗測故障距離范圍內(nèi)，用聲測法（聲磁同步法）或跨步電壓法進行精確故障點定位。七、故障測試方法1.電橋法： 電橋法是一種傳統(tǒng)的對低阻故障行之有效的一種方法。操作相對簡單，精度也較高。但由于電橋電壓和檢流計靈敏度的限制，此法僅適用于直流電阻小于100K歐姆的低阻泄漏故障，而且要求電纜必須有一根以上的好相才行。對高阻故障，斷路故障和三相均有泄漏的故障電纜則無能為力。 測試電路和故障距離表達公式等效電路和線路

19、連接如下： 由上述電橋測試原理可知，要精確測定故障距離，需人工調(diào)節(jié)R2(精密電阻箱)的阻值，在電橋平衡時算出比例系數(shù)K。將已知電纜全長數(shù)的數(shù)值和比例系數(shù)K代入公式便能求得故障距離。2、低壓脈沖測試法 此法可直觀地判斷電纜故障點是開路還是短路性質(zhì)的故障，并且能直接讀出測試端至故障點的距離來。低壓脈沖測試法的工作原理： 由前面行波在電纜中傳播理論分析知，電纜中的阻抗失配點會引起波的反射。利用觀測到的發(fā)射脈沖和反射回波脈沖之間的時間差和電纜中行波的傳播速度就可計算出故障距離來。計算公式如下： V電波在電纜中的傳播速度 t發(fā)射脈沖與反射回波間的時間差 低壓脈沖測試標準波形 2.沖擊高壓閃絡法 沖擊高壓

20、閃絡法可以測試電纜的高阻泄漏故障、高阻閃絡性故障、低阻、短路故障和斷線故障。是一種高效可靠、適應性較廣的電纜故障測尋手段。 沖擊高壓閃絡法測試原理： 在故障電纜的始端施加一個沖擊高壓，將故障點電弧擊穿。利用故障點擊穿瞬間的電壓突跳作為測試信號。觀察此信號在故障點和電纜始端之間往返一次的時間進行測距。 沖擊高壓閃絡法的信號取樣方法有多種，常用的方法有電壓取樣法、終端電壓取樣法、電流取樣法等。目前，由于安全原因，電壓取樣法日趨淘汰。在國內(nèi)外，電流取樣法已得到廣泛應用。 電流取樣法利用電磁感應原理，用電流互感器拾取地線上的電流信號來獲得電纜中的電波電流反射信號。與高壓發(fā)生器、市電沒有電氣上的直接關系

21、，所以特別安全。電流取樣法所得波形周期多，反射波形特征拐點清晰，特別有利于故障距離分析和定位。 沖擊高壓閃絡電流取樣法的電原理線路如圖所示：圖中 D為整流硅堆 反向耐壓大于100KV 正向電流應大于100mA C儲能電容，電容量大于1F 耐壓大于30KV 電流取樣器必須放在電纜與儲能電容之間的接地連線旁邊電流取樣法的各種標準波形如下： 3.二次脈沖法 由于電流取樣法的測試波形較為復雜，不同類型、不同長度、不同故障距離、不同的沖擊高壓所得到的波形千變?nèi)f化，往往與標準波形相差甚遠。很多人掌握不了波形變化規(guī)律，常常發(fā)生誤判錯判。 二次脈沖法的先進之處，在于將沖擊高壓閃絡法中的復雜波形變成極其簡單最易

22、掌握的低壓脈沖法短路故障測試波形。可以說任何人稍加培訓就能識別回波的拐點，達到快速準確測得故障點距離的目的。二次脈沖法的基本測試原理： 眾所周知，低壓脈沖法無法測試電纜的高阻故障（無故障回波）。然而，如果在足夠高的沖擊電壓作用下故障點被電弧擊穿的同時，能發(fā)送一個低壓測試脈沖，即可在短路點得到一個短路反射的回波。即反射回波的極性與發(fā)射脈沖的極性相反。當故障點短路電弧熄滅后，再發(fā)射一個低壓測試脈沖（二次脈沖），可測得電纜的開路全長波形。前后兩次采集到的波形同時顯示在一個屏面上。開路全長波形與發(fā)射脈沖極性相同，故障反射波形的極性與發(fā)射脈沖極性相反，且一定在全長距離以內(nèi)。所以故障波形極易區(qū)別判斷。 二

23、次脈沖法也有一定的局限性。主要表現(xiàn)在故障點發(fā)生在電纜始端或近始端，波形稍復雜一些，精確讀數(shù)會引入一定誤差。另外，使用二次脈沖法時為使故障點充分擊穿，所加的沖擊高壓會比常規(guī)的電流取樣法要高一些。二次脈沖法測試系統(tǒng)接線圖如下： 作為采用二次脈沖法的電纜故障測試系統(tǒng)，全套儀器包括：產(chǎn)生單次沖擊高壓的“一體化高壓發(fā)生器”、“二次脈沖產(chǎn)生器”、“二次脈沖自動觸發(fā)裝置”和測試波形分析處理的“二次脈沖法電纜故障測試儀”。 工作原理簡介： “二次脈沖產(chǎn)生器”的作用是將“一體化高壓發(fā)生器”產(chǎn)生的瞬時沖擊高壓脈沖引導到故障電纜的故障相上，保證故障點能充分擊穿，并能延長故障點擊穿后的電弧持續(xù)時間。同時，產(chǎn)生一個觸發(fā)

24、脈沖啟動“二次脈沖自動觸發(fā)裝置”和“二次脈沖電纜故障測試儀”。“二次脈沖自動觸發(fā)裝置”立即先后發(fā)出兩個測試低壓脈沖，經(jīng)“二次脈沖產(chǎn)生器”傳送到被測故障電纜上，利用電纜擊穿后的電流電壓波形特征和電弧熄滅后的全長反射回波，將形成兩個完全不同的反射脈沖記錄在顯示屏上。一個脈沖波形反映電纜的全長，另一個脈沖波形反映電纜的高阻（短路）故障距離。 二次脈沖法電纜故障測試儀的面板結(jié)構圖如下： 顯示屏采用觸摸屏，所有的操作功能均通過觸摸鍵完成。大大提高了儀器的可靠性，儀器的操作和波形判斷、故障距離定位極其簡單。 二次脈沖法的各種實際測試波形如下：二次脈沖法測試的操作技巧： 盡管二次脈沖法測試波形極易判斷、準確

25、性也較高，但要獲得一個較為理想、方便判讀的波形還需掌握一定的技巧才能應用自如。 1.沖擊高壓的幅度一定要高，必須保證故障點充分擊穿。否則采集不到故障回波。這時只能看到相同的兩個終端開路波形。故障點擊穿后，屏幕上顯示的兩個波形是有區(qū)別的。上半部波形是用低壓脈沖法測得的電纜開路全長波形。下半部波形是故障點被高壓擊穿電弧短路時用低壓脈沖法測得的短路故障波形。故障回波的極性一定向上，與開路全長的終端反射回波的極性相反。且標定的距離一定小于電纜全長。 2.按照所測電纜的長短，故障距離的遠近來選擇“短距離”（1Km以內(nèi)）、“中距離”（2Km以內(nèi)）、“長距離”（大于2Km)三種測試脈沖。對于遠距離故障，由于

26、回波較弱，其回波前沿拐點變化圓緩，判斷故障拐點的起始點有一定困難。此時應將兩次測得的脈沖基線重合起來。其故障回波基線的前沿與全長波形的基線分叉處，用游標卡在該處，也可較精確測得故障距離。 3、有時電纜故障點就在始端或近始端，二次回波脈沖極其靠近發(fā)射脈沖前沿，要精確讀出故障距離也是有一定困難的。值得注意的是，二次脈沖基線上沒有電纜全長信息?？梢哉f明此次測試的波形是可信的。所以，追求精確的故障距離讀數(shù)已經(jīng)沒有必要。直接到故障電纜始端附近定點即可。 4、由于在二次脈沖法測試過程中，高壓設備與故障電纜之間串有“二次脈沖產(chǎn)生器”，實際加到電纜故障相上的沖擊高壓比高壓發(fā)生器輸出的電壓低一些。如果高壓發(fā)生器

27、的輸出電壓已經(jīng)達到35KV，故障點還未被擊穿，此時應更換測試方法。如采用二次脈沖終端測試法：將被測電纜的終端一根好相和故障相間用放電球隙連接，在電纜始端將35KV的直流高壓通過好相加在終端球隙上，此外，還可利用好相的分布電容加大沖擊功率，此方法可以有效擊穿故障點，獲得較為理想的波形。終端二次脈沖測試法如下圖所示。 也可將二次脈沖法測試改為沖擊高壓閃絡法，利用傳統(tǒng)的電流取樣法進行測試。終端二次脈沖法接線如圖所示： 5、在使用二次脈沖法測試電纜故障時，值得注意的是要考慮到故障電纜被高壓擊穿時，線路上會產(chǎn)生幅度很大的低頻衰減余弦振蕩。這個振蕩將嚴重影響波形的觀測。要獲得理想的測試波形，必須延遲二次脈

28、沖發(fā)送的時間，避開大振蕩。在大振蕩結(jié)束以后再發(fā)送低壓測試脈沖。本電纜故障測試儀設置有脈沖發(fā)送延遲功能（延遲系數(shù)選擇模擬鍵），現(xiàn)場測試時，每打一次沖擊高壓，都要觀測故障回波波形是否平直。如果波形嚴重傾斜表示發(fā)射脈沖過早，應增大延時系數(shù)，如從1S逐步增大到15S，總能得到一個較好的便于分析定位的平直波形。也可通過增加儲能電容的容量延長擊穿電弧持續(xù)的時間，同時加大延遲系數(shù)來得到理想分析波形。 6、由于二次脈沖產(chǎn)生器接入電路后會產(chǎn)生一定的電壓降，沖擊閃絡時電纜故障相上得到的電壓實際上要比高壓發(fā)生器輸出的電壓低得多。例如電流取樣法時沖擊電壓加到20KV才能將電纜故障點擊穿。而使用二次脈沖法時，有可能將沖

29、擊電壓升高到35KV才能達到同樣的擊穿效果。如果所加的沖擊電壓過低，將看不到故障點的擊穿回波，上下兩個波形是完全一樣的。未擊穿波形如下圖所示： 7、對于短距離電纜故障，故障回波與發(fā)送的測試脈沖靠得很近，此時應進行波形擴展，必須將上下兩個波形嚴格重疊才能讀出故障距離來。電纜故障點未擊穿波形如圖所示： 8、波形分析技巧： 盡管從上面介紹已經(jīng)掌握了儀器的基本規(guī)律，但還得通過以下部分現(xiàn)場實測波形的具體分析來提高故障點距離的準確判斷能力 ： 八、電纜故障點的精測方法（故障點的精確定位） 使用電纜故障測試儀測出了故障距離，只能算是初步確定了故障點距測試端的大致范圍（粗測），由于一般電纜在埋設時在電纜端頭和

30、中間接頭處都留有一定的地下余量。故障測試距離不等于地面距離。必須到現(xiàn)場利用定點儀進行精確定位。目前，精確定位的方法總的來講只有一種，即聲測法。 聲測法的基本測試原理： 在電纜的故障相上施加足夠高的沖擊高壓，強迫故障點發(fā)生閃絡擊穿。由于故障點擊穿瞬間會發(fā)出“啪、啪”的聲音和強烈的電纜震動波，此震動波會經(jīng)泥土介質(zhì)傳到地表面。采用高靈敏度的聲電傳感器拾取此微弱的震動信號，使之變成電信號，放大后由耳機監(jiān)聽。地面拾取的聲音最大處下面即為電纜故障的具體位置。 目前，單純的聲測法已很少用了。因為定點現(xiàn)場的各種環(huán)境噪聲往往掩蓋了地下故障震動波，使其無法進行定點。 改進的定點方法是，聲磁同步定點法和數(shù)顯聲磁同步

31、定點法。1、聲磁同步定點法： 電纜在實施沖擊高壓定點時，除了故障點擊穿放電產(chǎn)生聲波震動波外，電纜本體會同時向周圍輻射沖擊電磁波，一般的磁性天線即可接收到。利用這一特點，將接收到的沖閃時的電磁波經(jīng)放大后驅(qū)動一個電壓表，每沖擊一次，電壓表指針擺動一次。在電纜故障點附近，如果聽到的聲音與電壓表指針擺動同步一致，即說明故障點就在附近，如果聽到的聲音不與電表指針同步，就不是故障點傳來的聲音。這樣就有效地排除了環(huán)境干擾聲。2、數(shù)顯同步定點法： 此法巧妙地利用了沖擊閃絡時的電磁波與地震波之間的時間差原理。因為電磁波以光速傳播，地震波以聲速傳播。定點儀在現(xiàn)場首先接收到的是電磁波 ，地震波后到。如果以電磁波觸發(fā)

32、一個計數(shù)器，使其開始計數(shù)，地震波到來時，使其停止計數(shù)。計數(shù)器的讀數(shù)即代表了故障點到定點探頭的相對距離。讀數(shù)越小，探頭距故障點越近。讀數(shù)最小處（地震波聲音最大），表示探頭就在故障點正上方 。所謂“同步”，是指每一次施加沖擊高壓時，計數(shù)器將重復計數(shù)一次，如果聽到的聲音與計數(shù)器計數(shù)同步一致，聲音與計數(shù)器計數(shù)顯示同步一致，即說明故障點就在附近，如果聽到的聲音不與計數(shù)器計數(shù)顯示同步，就不是故障點傳來的聲音。有效地排除了環(huán)境干擾聲。數(shù)顯同步定點技巧： 任何一種儀器設備，在充分了解性能、特點后，方能事半功倍地發(fā)揮其功能。 前述介紹的原理知道，此定點儀靠儀器中的電磁傳感器接收到故障電纜在沖擊放電時產(chǎn)生的輻射電

33、磁波后開始計數(shù)，而在聲音傳感器接收到故障點放電時產(chǎn)生的地震波時停止計數(shù)。電磁波與聲音震動波之間的時間差乘以地下聲波傳播的速度，便是探頭至故障點的直線距離（即數(shù)字屏顯示的數(shù)值）。也就是說，只有在沖擊閃絡之后，探頭測聽到故障點傳來的地震波使計數(shù)器停止計數(shù)，所顯示的數(shù)值才是有效而可信賴的。但是，在現(xiàn)場進行故障點定位時有可能出現(xiàn)兩種情況：一是探頭距故障點太遠，定點儀只是在電磁傳感器接收到輻射電磁波后計數(shù)器開始計數(shù)，而沒有地震波來使計數(shù)器停止計數(shù)，耳機也聽不到地震波。所以此時計數(shù)器將一直計到原設定數(shù)500.0米。而且每沖擊放電一次，計數(shù)器將重新刷新一次，但仍顯示500.0米。屏幕信息僅告訴操作者高壓設備

34、的沖擊閃絡功能正常，可放心沿電纜路徑繼續(xù)測聽。第二種情況是沖擊閃絡時，耳機已能聽到足夠強的地震波聲，計數(shù)器不再顯示滿量程500.0米。而是顯示某一固定數(shù)值（有可能末尾兩位數(shù)有跳動），此固定數(shù)值重復顯示的機率相當高。此時操作者可以斷定：數(shù)顯距離即為探頭到故障點的直線距離。 當現(xiàn)場聽到故障點地震波，能確定故障距離后，下一步是沿電纜路徑，任意移動探頭一米左右，以判斷方向。如果讀數(shù)減小，證明移動方向正確。若讀數(shù)增加，說明遠離故障點。便可按屏顯距離直接移動探頭至故障點附近。此時，地震波強度加大，屏顯數(shù)明顯減小。此時，只要在該處仔細緩慢地移動探頭，總會發(fā)現(xiàn)某點的讀數(shù)最小。無論探頭往任何方向移動，讀數(shù)將會增

35、大。那么該點恰好是電纜故障點的正上方。此刻的屏顯數(shù)即為該點的電纜埋設深度。而且此時用耳機監(jiān)聽的話，會發(fā)現(xiàn)此點正是地震波的最大點。 在實際的電纜故障定位現(xiàn)場，情況往往非常復雜。 有四點是應注意的： 1、若現(xiàn)場環(huán)境噪聲很大（如車輛流量大的公路旁、走的人多的街道或在工地附近等）。閃絡沖擊放電時，除故障點傳來的振動波外，還有汽車引擎聲、喇叭聲、腳步聲、說話聲、機器轟鳴聲。這些噪聲嚴重地影響定點儀計數(shù)屏的讀數(shù)穩(wěn)定性。讀數(shù)似乎雜亂無章。其實，還是有其規(guī)律性的。仔細觀察讀數(shù)便可發(fā)現(xiàn)，計數(shù)屏的讀數(shù)總有一個相對穩(wěn)定的最大讀數(shù)，無論噪聲干擾如何變化，只要噪聲不是連續(xù)的，最大讀數(shù)的出現(xiàn)率非常高。此讀數(shù)即是故障點的距

36、離。對計數(shù)屏上經(jīng)常出現(xiàn)的無規(guī)律小讀數(shù)（環(huán)境噪聲干擾），不必理會。隨著探頭接近故障點，其最大讀數(shù)會逐漸減小。當穩(wěn)定的最大讀數(shù)變到最小時，此處即為故障點精確位置。 2、如果定點現(xiàn)場有連續(xù)的較大噪聲，如電動機、鼓風機、排風扇、發(fā)電機、真空泵等發(fā)出的聲音 ，將會導致數(shù)顯失效，無論探頭放置何處，數(shù)顯屏總是出現(xiàn)零點幾米（甚至0.1米）小數(shù)值。此時只能利用定點儀的聲、磁同步探測功能聽測與數(shù)字屏刷新計數(shù)同步的地震波，用人的判斷力去區(qū)分環(huán)境干擾噪聲，以耳機聽到的震動波的最大點去確定故障位置，不必去關心數(shù)顯屏的讀數(shù)。 3、定位現(xiàn)場的電纜故障點位于埋地穿管之中。沖擊放電時，在穿管的兩個端口處聲音最大，而在管子中央部

37、位可能聽不到聲音，有可能出現(xiàn)兩管口有固定讀數(shù)，而在其余地方（如管子中央部位或遠離管口）僅顯示滿亮500.0米，此時便可根據(jù)兩個穩(wěn)定讀數(shù)點的數(shù)值變化規(guī)律判斷管中故障位置。只要挖出穿管，便可以用探頭在管子上實施精確定位。此時的誤差一般不會超過10。 4、若故障電纜位于電纜溝的排架上（或電纜架上），且是封閉性故障（即電纜外皮未破，沖擊放電時，故障點的閃絡僅在芯線與外皮之間，外面看不到火花）。 沖擊放電時，在電纜本體上有長距離的較強震動，用聲測法和同步定點法都無法確定振動聲的最大位置。此時常規(guī)定點儀將完全失效，而數(shù)顯同步定點儀便可發(fā)揮其特長了。只要將探頭放置在具有強烈震動電纜本體附近（千萬不能放在電纜

38、本體上），數(shù)顯屏將會在沖擊閃絡的同時記錄下探頭距故障點的距離，操作者便可很快根據(jù)距離指示數(shù)，將探頭放置在故障點附近，尋找數(shù)顯屏最小讀數(shù)所對應的位置，此位置便是精確的故障點。注意，有時會出現(xiàn)沖閃時電纜全線都有微小震動的現(xiàn)象，各處強度幾乎一樣，只是接頭處可能聲音稍大些。這是進行沖擊放電時電纜出現(xiàn)所謂的“電動機”效應，千萬不要被此聲音迷惑。故障點的振動聲應該很大，與全線“電動機”效應震動的微小振動聲音有明顯差別?？梢圆槐乩頃朔N微小震動，徑直去找明顯的較大的振動波（故障點發(fā)出的）。 值得注意的是由于定點儀電磁傳感器靈敏度較高，定點儀主機過分靠近運行電纜時，附近電纜的工頻輻射會嚴重干擾計數(shù)器，其現(xiàn)象是

39、計數(shù)器的后兩、三位數(shù)碼管不停地閃動，無法正常計數(shù)。此時，只要將主機旋轉(zhuǎn)90度，用主機側(cè)面對準電纜，且遠離運行電纜，便可減少工頻輻射干擾，使計數(shù)屏正常讀數(shù)。 在進行電纜故障的精確定點時，首先應保證沖擊高壓產(chǎn)生設備的沖擊電壓應足夠高，使故障點充分擊穿放電（可從球隙放電的聲音大小及清脆響亮程度判斷，也可從電纜儀屏幕上的波形有無大振蕩波形判斷）。為促使故障電纜的故障點放電聲足夠大，可以加大沖擊閃絡電壓的能量。其方法是適當提高沖擊電壓，并且盡可能加大儲能電容的容量，如加大到210F。這樣可以使故障點放電時產(chǎn)生更大的聲波震動，增大定點儀探頭探測的距離。加快定點速度及提高準確性。 對于低壓動力電纜。粗測與定

40、點方法完全與高壓動力電纜相同。所不同的只是所加沖擊電壓較高壓電纜低得多。據(jù)經(jīng)驗，一般沖擊電壓最高可以加到10KV以上，只要保證電纜端頭三叉處不被擊穿放電即可。 由于所加的是脈沖沖擊高壓，其持續(xù)時間一般僅有13mS。盡管瞬時功率較大但平均功率卻很小。10KV的沖擊高壓對低壓電纜一般情況下是完全無損傷的。據(jù)全國各地對于低壓動力電纜的故障檢測成功實例說明，低壓動力電纜在故障定位時，沖擊高壓加到10KV左右是沒有什么問題的，定點安全、準確而快速。 最后要說明一點的是，無論高壓動力電纜還是低壓動力電纜，在故障點破裂受潮和故障點金屬性接地情況下，沖擊高壓閃絡時，故障點一般不會產(chǎn)生閃絡性放電。所以，一般定點

41、儀聽不到放電聲，造成定點失敗。此時應換用別的方法實施定點，不要輕易懷疑。 現(xiàn)場無法定點的情況還很多，如故障點位于大量堆積物下；在高速公路車流量較大的地方；反常的埋設深度； 人無法到達的禁區(qū)；江河海湖的水下等等。具體情況具體對待，無法定點不等于儀器有問題，要相信儀器的正確讀數(shù)。九、電纜埋設路徑的尋測 在對電纜故障進行初步測距之后，要根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點的大體方位來。只有在故障電纜的正上方定點，才有可能定出故障點的的具體位置。由于有些電纜是直埋式或埋設在溝道里，而圖紙資料又不齊全，不能明確判斷電纜路徑。這就需要專用儀器測量電纜路徑。在地下管道中，往往是多條電纜并行排列，還需要從多條電線中

42、找出故障電纜。 電纜路徑的音頻感應探測法 ：1、路徑測量原理： 用信號發(fā)生器在電纜始端向被測電纜輸入音頻信號電流，利用磁性天線在地面上接收磁場信號。在線圈中產(chǎn)生的感應電動勢，經(jīng)放大后，通過耳機、電表指針或其它方式進行監(jiān)視。隨著接收線圈的移動，信號的大小會發(fā)生變化。 路徑探測儀一般都是使用耳機監(jiān)聽信號的幅值，根據(jù)探測時音響曲線的不同，可判斷出電纜路徑。探測方法主要為音谷法。測試原理如圖所示。 在進行路徑探測時，必須使磁棒線圈軸線垂直于地面，慢慢移動，在線圈位于電線正上方且垂直于電纜時，磁力線與線圈平面平行，沒有磁力線穿過線圈，線圈內(nèi)無感應電動勢生，耳機中聽不到聲響或聲音最小。然后將磁棒天線先后向

43、兩側(cè)移動，在兩側(cè)就會有一部分磁力線穿過線圈，產(chǎn)生感應電動勢，耳機中開始聽到音頻響聲。隨著磁性天線緩慢移動，聲響逐步變大。當移動到某一距離時，響聲最大，再往遠處移動，響聲又逐漸減弱。在電纜附近，聲響與其位置關系形成一馬鞍形曲線，曲線谷點所對應的測試位置即電纜埋設的具體位置。在地面上將所有的谷點（聲音最小點）連接起來就是電纜所埋設的路徑。2、電纜埋設深度的測試測試原理如圖所示： 在電纜的導體與地之間通入音頻電流信號。使電感線圈的磁棒垂直于地面，并放在被測電纜的正上方，找出耳機中聲響最小(音谷)時線圈所處的位置，記下其所對應的地面位置A，然后將磁性天線靠近地面并使之與地面傾斜，成45度角(垂直于電纜

44、的走向)并沿電纜向左或向右移動，找到音谷點B和B。在這兩個位置上，線圈的軸線與磁力線垂直，穿過線圈的磁力線最少，耳機中聽到的聲音最小。兩個音谷點B或B與電纜所在點O之間的連線BO和B，O與直線AO之間的夾角為45度，三角形AOB和AOB為直角等腰三角形，ABABAO。因此，電纜正上方音谷點A與另外兩個谷點B或B之間的距離即等于電纜的埋沒深度。 3、電纜接頭的識別 有的電纜的故障點發(fā)生在電纜的中間接頭上，識別出電纜中間頭位置有利于盡快地找到故障點。有些發(fā)生在中間頭的故障，很難用沖擊高壓使故障點放電，只有嘗試挖開電纜中間接頭，進行仔細地觀察分析。 一般的直埋電纜，其中間接頭處往往因考慮到接頭發(fā)生故

45、障的概率較高，而常留有一定的余度，所以在中間接頭處的電纜路徑往往成S或形狀，其余地段都是直線。所以，只要仔細尋找電纜的埋設路徑，一般都會在埋設路徑發(fā)生S或形狀異常處找到電纜接頭。電纜溝敷設的電纜沒有這種規(guī)律，只能依靠圖紙資料和地面標志來尋找了。 4、電纜中波速的測量 在時域法電纜故障測試中，所選的電波傳播速度值直接影響了讀數(shù)的準確性。因為不同種類的電纜，其絕緣材料的相對介電常數(shù)差異很大，使其波速變化較大。例如，礦用橡套電纜的波速為100m/S左右，而通信電纜的波速為230m/S左右。不同的電纜測試必須采用與之相適應的電波傳播速度才能準確測得故障距離。在現(xiàn)場測試某一根特定電纜時，最好是根據(jù)電纜的

46、已知全長長度（從資料獲得），利用儀器的測速功能，測得改電纜的準確波速后，并設置在儀器上才能進行測試。當然本儀器已經(jīng)設置了一些常見動力電纜的波速，可以直接利用。但因為是該種電纜的統(tǒng)計平均值，不一定和被測電纜的實際電波傳播速度相符，總會引入一定測試誤差的。 關于具體波速的測試，在說明書中已有詳細敘述，此處不再說明。 總之，儀器操作者必須建立起只有波速設置準確才能準確測試出故障距離的基本概念。十、現(xiàn)場測試經(jīng)驗交流十六字口訣一個故障 多法測量 相互印證 再下決心 在電纜故障的現(xiàn)場測試中，情況是相當復雜的。產(chǎn)生故障的原因、故障距離、電纜種類、電纜粗細、電纜電壓等級、沖擊高壓幅度、受潮程度、定點現(xiàn)場的環(huán)境

47、噪聲、電纜埋設深度、發(fā)生故障時間的長短、所選用的測試方法等，都直接影響了故障波形的變化?？梢哉f儀器所采集到的波形千變?nèi)f化，雖然有一定的規(guī)律，但各次幾乎沒有相同的波形。要求每個用戶都能熟練檢測故障是不現(xiàn)實的。除了經(jīng)驗積累，只有認真學習同行的經(jīng)驗。在無把握判斷波形的情況下，用多種方法測試，相互驗證后，再下決心到現(xiàn)場定點。在確實聽到故障點的震動聲后才能動土，切不可亂挖、亂刨、亂鋸。否則將造成人力物力財力的浪費，延誤恢復供電時間會造成更大的經(jīng)濟損失。 以下是部分現(xiàn)場測試經(jīng)驗，僅供參考。1、兩個或兩個以上故障點 高壓電纜同時出現(xiàn)兩個或兩個以上故障的幾率較少。一般情況下只有在處理完第一個故障后，進行預防性

48、試驗時才會發(fā)現(xiàn)第二個故障。對于低壓電纜，出現(xiàn)兩個或兩個以上故障的幾率就比較多，但往往也首先發(fā)現(xiàn)一個故障。在做高壓沖擊閃絡測試時，首先擊穿的是抗電強度最弱的故障點，處理完第一個后再處理第二個，依此類推。2、電纜故障點受潮的現(xiàn)象 由于故障點外皮破損（電纜放炮或外力破壞）未及時處理，而故障點又處在水位較高地段，會使電纜故障點進潮氣或水汽。此時電纜的絕緣電阻較低，往往只有數(shù)百千歐數(shù)十兆歐，是高阻故障但又無法被沖擊高壓充分擊穿，故障點只有泄漏而無電閃絡現(xiàn)象。因此，無論沖閃法或二次脈沖法均無法觀測到故障點回波。此時應考慮到電纜受潮的可能。解決方法是盡可能提高沖擊高壓幅度，實在不行，可改用高壓電橋進行粗測。由于沖閃時受潮故障點有放電聲。如果電纜不長，可直接沿線用聲測法定點。3、故障點近始端的故障和長電纜故障點在遠端的波形判別 如果故障點十分靠近測試端，波形較復雜，難于判