電纜故障測試儀的粗測方法

粗測方法的分類與選擇 

    大量的事實(shí)證明，大多數(shù)供電事故都發(fā)生在電源的分配購網(wǎng)絡(luò)中，如高壓開關(guān)柜中的各種附屬設(shè)施、高壓絕緣瓷瓶及地下電纜。而故障率最高，最難排除的又要屬電力電纜了。一旦故障發(fā)生，如何判斷故障類型，如何根據(jù)故障類型和本單位的設(shè)備條件選擇合適的尋測方法，直接影響著對(duì)事故處理的速度。事實(shí)上，電纜可能發(fā)生任何類型的故障，能否排除故障常取決于現(xiàn)場工程技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、他們所熟悉的特殊的試驗(yàn)設(shè)備以及他們能否正確的選用測試方法。 

    按照用低壓（或低壓脈沖）還是用高壓尋測故障的方法，可將粗測方法分為兩大類：①低阻、接地故障及斷路故障的尋測方法；②高阻故障的尋測方法。 

下面就按兩大分類較詳細(xì)的介紹各種尋測方法。 

    （一）低阻、接地故障及斷路故障的尋測方法（脈沖測量法） 

    利用這種方法，可以直觀地從顯示屏中觀察出故障點(diǎn)是開路還是短路性質(zhì)的故障，并且還可以直接算出故障點(diǎn)距測試的距離。對(duì)于低阻、短路故障及斷路故障，簡便直觀的測試方法莫過于脈沖測量法了。 所提供的波形，對(duì)于判斷較為復(fù)雜的線路結(jié)構(gòu)上的故障往往具有相當(dāng)重要的參考價(jià)值。用電橋法無法解決的問題（如線路上有 T 型接頭，或中間有 形狀的并行電纜等），它都可以提供相當(dāng)多的分析資料。當(dāng)然，要解釋所觀察到的各種復(fù)雜現(xiàn)象，是需要技術(shù)人員有起碼的測試訓(xùn)練和大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與技巧的。 

工作原理： 

測試時(shí)，在故障相上注入低壓發(fā)送脈沖，該脈沖沿電纜傳播直到阻抗失配的地方，如果中間接頭、T 型接頭、短路點(diǎn)、斷路點(diǎn)和終端頭等，在這些點(diǎn)上都會(huì)引起波的反射，反射脈沖回到電纜測試端時(shí)被試驗(yàn)設(shè)備接收。 

    故障的性質(zhì)類型，由反射脈沖極性決定。如果我們發(fā)送的測量脈沖是負(fù)極性的，反射脈沖是負(fù)極性，表示是斷路故障或終端頭開路；回波是正脈沖，則是短路

（a)沒故障相和故障相的實(shí)測波形比較； 

（b）具有 T 型饋電結(jié)構(gòu)的故障電纜實(shí)測波形 

（二）高阻故障的尋測方法 

    電力電纜的高阻故障幾乎占全部故障率的 90%以上。在第一節(jié)里已經(jīng)對(duì)電纜故障的性質(zhì)作了詳細(xì)分析。就大部分故障本質(zhì)來說，都屬于絕緣體的損壞。高阻故障是由于絕緣電阻和絕緣介質(zhì)的抗電強(qiáng)度下降所致。對(duì)于脈沖法，由于故障點(diǎn)等效阻抗幾乎等于電纜特性阻抗，所以反射系數(shù)幾乎等于零，因得不到反射脈沖而無法 測量。從介質(zhì)的電擊穿現(xiàn)象出發(fā)，只要對(duì)電纜加上足夠高的電壓（當(dāng)然低于最高試驗(yàn)電壓），故障點(diǎn)就會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象。在擊穿的瞬間，故障點(diǎn)被放電電弧短路，所以在故障點(diǎn)放電前后，就產(chǎn)生電壓的路變。由于介質(zhì)擊穿，其電離過程需要一定的時(shí)間，而弧光放電一般要持續(xù)數(shù)百微秒到幾個(gè)毫秒，因此躍變電壓在放電期間就以波的形式在故障點(diǎn)和電纜端頭之間來回反射。如果在電纜的端頭（始端或終端），把瞬時(shí)躍變電壓及來回反射的波形記錄下來，便可看出電波來回反射的時(shí)間；再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度，就可以算出故障點(diǎn)到端頭的距離?；谶@個(gè)物理機(jī)理產(chǎn)生了各種各樣的閃絡(luò)測試法。 

下面具體介紹各種高阻故障的尋測方法。 

1、直流高壓閃絡(luò)法 

直流高壓閃絡(luò)法適用于閃絡(luò)性故障，即故障點(diǎn)沒有形成電阻信道（或電阻值高），但電壓升高到一定值時(shí)（通常是幾萬伏）就會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)現(xiàn)象。 直流高壓閃絡(luò)法的接線圖如圖 3 所示。 

工作原理： 測試電路按圖 3 接好以后，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，逐漸升高測試電壓，此時(shí)閃測儀處于待測狀態(tài)。當(dāng)電壓升高到一定值時(shí)，故障點(diǎn)產(chǎn)生閃絡(luò)，閃測儀立即顯示出測量端的波型，如圖 4 所示，讀（b）圖波形的起始到下降處拐點(diǎn)間的實(shí)際間隔可知實(shí)測故障距離。 

         （a）                                  （b）

電纜測試端點(diǎn)的波形是這樣形成的： 

    故障點(diǎn)被擊穿而形成的短路電弧使故障點(diǎn)電壓瞬時(shí)突變到接近于零，即產(chǎn)生一個(gè)與所加直流負(fù)高壓極性相反的 正突跳電壓。這個(gè)正突跳電壓沿電纜向測試端傳播，并于時(shí)間 t1 到達(dá)測試端（見圖 4（b））。這個(gè)正突跳電壓波在測量端產(chǎn)生正反射（因測量端電阻遠(yuǎn)大于電纜我阻抗，相當(dāng)于開路反射）。這個(gè)反射波又沿電纜向故障點(diǎn)傳播，在到達(dá)故障點(diǎn)時(shí)又會(huì)被短路電弧反射而產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向突跳電壓波（因故障點(diǎn)短路電弧的等效電阻遠(yuǎn)小于電纜的特性阻抗，相當(dāng)于短路反射），并在時(shí)間t2 到達(dá)測量端。上述的反射過程將在測量端和故障點(diǎn)之間持續(xù)下去。不過振蕩的幅度越來越小，邊沿越來越圓滑，這主要是電波在電纜中傳輸?shù)膿p耗和失真所致。

    為了觀察，在測量端通過隔直流電容器 C 和電阻分壓器 R1R2 隔直流與衰減后輸入閃測儀記錄。 

    在實(shí)際情況中，電纜的閃絡(luò)性故障是極普遍的。凡預(yù)試擊穿的故障幾乎都有閃絡(luò)過程，運(yùn)行擊穿的故障，約半數(shù)也有閃絡(luò)過程。當(dāng)然閃絡(luò)過程存在的時(shí)間長短是很不一致的，有的故障直至“粗測”、“定點(diǎn)”完成，閃絡(luò)過程仍然存在；而有些故障，只閃絡(luò)幾次就形成穩(wěn)定的電阻信道，不再閃絡(luò)。由于直流高壓閃絡(luò)法比后面介紹的幾種沖擊閃絡(luò)法精度高，故應(yīng)盡可能地用直流高壓閃絡(luò)法測量。一旦發(fā)現(xiàn)故障電纜上有閃絡(luò)過程，應(yīng)抓緊時(shí)機(jī)，珍惜這樣的現(xiàn)象，設(shè)法延長閃絡(luò)過程存在的時(shí)間。