电缆故障测试仪现场试验

发布日期：2019-07-31　点击：25926次

一. 电缆故障产生的机理与原因

1. 产生的机理

电击穿：电击穿是当电压很高，电场强度足够大时，介质中存在少量的自由电子将在电场的作用下产生碰撞游离，自由电子碰撞中性分子，使其激励游离而产生新的电子和正离子。这些电子和正离子获得电场能量后又和别的中性分子相互碰撞，这个过程不断发展下去，使介质中电子流“雪崩”加剧，造成绝缘介质击穿，形成导电通道，故障点被强大的电子流瞬间短路。在电缆故障测试中，使用直流高电压或冲击高电压使电缆故障点击穿，其作用时间很短，这种方法的原理就属于电击穿。

热击穿：热击穿是电缆绝缘介质在电场的作用下，由于介质损耗而产生的热量使绝缘介质温度升高，若发热量大于向周围媒介散发出的热量，则温度持续上升，随着温度不断升高，使绝缘介质发生烧焦，开裂或局部熔断，最后导致击穿。热击穿的作用时间长，一般发生在电缆运行过程中。

二. 产生故障的基本原因

1.外力破坏

2.附件制造质量不合格

3.铺设施工质量

4.电缆本体

三. 电缆故障测试的基本步骤

1.故障性质诊断：故障性质的诊断过程就是对电缆的故障情况做初步的了解和分析的过程。然后根据故障绝缘电阻的大小来对故障性质进行分类。再根据不同的故障性质选用不同的测距方法粗测故障距离。然后再依据粗测所得的故障距离进行精确故障定点。在精确定点时也需根据故障类型的不同，选用合适的定点方法。

2.故障测距（粗测）

电桥法：是通过测量故障电缆从测量端到故障点的线路电阻，再依据电阻率计算出的故障距离；或者是测量出电缆故障段与全长段的电压降比值，再和全长相乘计算出故障距离。一般用于测量绝缘电阻在几百K以内的电缆故障的距离（目前使用较少）

低压脉冲法：是在电缆一端通过仪器向电缆中输入低压脉冲信号，当遇到波阻抗不匹配的故障点时，该脉冲信号就会产生反射，并返回测量仪器。通过检测反射信号和发射信号的时间差，就可以测试出故障距离。操作简单.测试精度高。主要用于对断线，低阻故障（也就是短路）进行测试。但不能测试高阻故障和闪络性故障。而高压电缆中高阻故障较多。

闪络法（高压脉冲法）：通过试验变向故障电缆中施加直流高压信号，使故障点击穿放电，故障点击穿放电后就会产生一个信号，该信号在测量端和故障点之间往返传播，通过测量出的往返一次的时间和信号的传播速度相乘而计算出故障距离。从接法上又分为“直闪法”和“冲闪法”。（直闪法可能会有安全隐患，较少使用）冲闪法加了一个放电球隙和脉冲电容，安全性更高。但波形不易分析，需要有一定的经验。

多次脉冲法：简单来讲就是低压脉冲法和闪络法飞结合。通过试验变给存在高阻或闪络性故障的电缆施加高压脉冲，使故障点出现弧光放电。由于弧光电阻很小，在燃弧期间原本高阻或闪络性故障变成了低阻短路故障。此时，通过耦合装置向故障电缆中注入一个低压脉冲信号，记录下此时的低压脉冲波形（称为带电弧波形），则可明显的观察到故障点的低阻反射脉冲；在故障电弧熄灭后，再向故障电缆中注入一个低压脉冲信号，记录下此时的低压脉冲波形（称为无电弧波形），此时因故障电阻恢复到高阻，低压脉冲在故障点没有反射或反射很小，把带电弧波形和无电弧波形进行比较，两个波形在相应的故障点位置上将明显不同，波形的明显分歧点离测试端的距离就是故障距离。这就是二次脉冲法，根据脉冲计数方法的不同，又有三次脉冲或多次脉冲。使用这种方法测试需满足以下几个条件：一是故障点处能在高电压的作用下发生弧光放电；二是测距仪器能在弧光放电的时间内发出并能接收到低压脉冲反射信号。一般是通过在放电的瞬间投入一个低电压大电容量的电容器来延长故障点的弧光放电时间，或者精确检测到起弧时刻，再注入低压脉冲信号，来保证能得到故障点弧光放电时的低压脉冲反射波形。这种方法主要用来测试高阻及闪络性故障的故障距离，而低阻故障本身就可以用低压脉冲法测试。

四. 故障定点（精测）

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。

音频信号法：主要用来测电缆的路径走向。在电缆两相间或金属护层之间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，就能找出电缆的铺设路径；在电缆中间有金属短路故障时，在发生金属性短路的两者之间加入一个音频电流信号后，音频信号接收器在故障点的正上方接收到的信号会突然增强，过了故障点后音频信号会明显减弱或消失，用这种方法可以找到故障点。这种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，对于故障电阻大于几十欧的短路故障或者距离比较远的开路故障，不再适用。

其他方法：声磁同步发，跨步电压法等。

在跟客户讲完仪器设备的原理与注意事项后，我们将整套仪器设备搬到户外，进行现场的实际操作培训。客户现场的故障电缆在户外的两个配电柜之间，埋于地下约1.5米左右，长度大约三百多米，是400V的低压电缆。

首先我们要判断故障电缆的故障性质：我们用绝缘摇表测量故障电缆相与相，相与地之间的绝缘电阻来判断故障电缆的故障性质。最终我们测得故障电缆相与相，相与地之间的绝缘阻值都是0，我们以此来判断故障电缆很有可能是在施工时被挖端了，导致相与相，相与地之间短路。判断完电缆的故障性质为短路故障后，我们再来寻找电缆的埋设路径，我们使用路径仪给故障电缆发射一个脉冲信号（红色信号线接故障电缆，黑色信号线接地），然后用我们的音频信号接收器，接上T型探头，沿着故障电缆的方向走（当T型探头在故障电缆的正上方时，接收器发出有频率的蜂鸣声，不在或距离较远时，则没有声音），以此来找到故障电缆的埋设路径。然后我们用低压脉冲法进行粗测测距，测出故障电缆的大概距离，我们用闪测仪给故障电缆发射一个低压脉冲信号（红色接故障电缆，黑色接地），设置参数，发射信号后，故障电缆会返回一个故障波形，我们在波形上可以得到一个大概的故障点距离，我们得到了故障点的大概距离是291米左右。

在得到故障电缆的大概距离后，我们就可以进行精确定点了。我们使用定点仪给故障电缆发射一个脉冲信号（红色接故障电缆，黑色接地），再用我们的信号接收器接上A字架，沿着我们找到的电缆路径走到大约290米左右的位置，将A字架插到地下（A字架两边分别为红色和绿色），看信号接收器指针往那个颜色方向偏转，再将A字架拔起来根据指针指向的颜色方向插入地下，在看信号接收器指针。如此反复，直到信号接收器指针指向中间为止。（A字架方向需与电缆方向平行）。