(沈阳供电公司 辽宁沈阳 110000)
摘要：随着经济的迅速发展，城市内部空间越来越少，而社会对电力的需求日益增加，电力电缆得到了广泛的使用，节省了大量空间，电力线路中电缆的比例越来越高[1]。由于电缆质量、老化变质、机械损伤、安装工艺等因素，电力电缆经常会发生故障。电力电缆深埋地下，导致电力电缆的运维和检修变得十分困难，一旦发生故障就会对人们日常生活造成巨大影响，因此需要快速准确地找到故障位置并及时排除故障。本文，探讨了几种常用的电缆故障检测技术、电缆故障精确定点方法，以及电缆路径探测原理，保障在电缆发生故障后能够及时排除，使电力系统正常运行。
关键词：高压电力电缆；故障原因；检测技术；精确定点
引言
从目前电力系统的运行情况来看，电力电缆虽然能够在很大程度上保证电力系统运行的安全性，但是仍然会出现一些故障，从而防止了电力系统的正常运行。所以说，采取合适的方法来对这些故障进行检测，并且采取合理有效的策略来预防这些故障成为电力电缆发展中应该广泛重视的问题。
1.电力电缆故障检测技术
对于电缆的故障点检测一般都要经过故障类型的诊断、故障点测距、精确定点三个主要步骤。电缆故障可以分为低阻故障、高阻故障、开路故障和闪络性故障，根据不同的故障类型可以选择合适的测距方法来初测故障距离。故障点测距能够初步确定故障距离，缩小故障范围，以方便下一步精确定点。目前预定位的方法主要有两大类，基于阻抗测距（电桥法等）和基于行波测距（低压脉冲反射法等）。
1.1电桥法。电桥检测法又被称为“经典电桥法”，是应用最为广泛以及应用历史最为悠久的电缆故障检测技术，但因为无法满足现在电力行业的需求，已经逐渐被淘汰。电桥检测法将被测电缆的故障相与非故障相连接构成小桥，通过调节桥臂上的可调电阻器使得电桥处于一个平衡状态，然后利用桥臂电阻比算出电阻值，而电缆的长度与电阻是成正比的，从而可以根据电阻值算出电缆故障距离。电桥法是比较传统经典的电路故障检测方法，它操作简单、方便而且精确度高，非常适合于电缆接地和短路故障的检测，缺点是不适用于检测高阻与闪络性故障，因为在故障电阻很高的情况下，电桥通过的电流很小，一般灵敏度的仪表很难探测到。电桥法检测时还需要知道电缆的材质、长度等原始资料，若是由不同截面的电缆组成时，还需对电阻等进行换算，此外，电桥法也不能测量三相短路或短路故障，也不适合用于高电阻设备。
1.2脉冲检测法。针对高压电力电缆的脉冲检测法主要包括低压脉冲反射法和二次脉冲反射法。低压脉冲反射法适用于短路故障以及低阻故障，通过观察反射脉冲与发射脉冲之间的时间差来测量故障点距离。具体做法就是将一低压脉冲信号加到故障电缆中，当它碰到故障点时就会产生一个反射脉冲信号，利用两个脉冲信号之间的时间差和波速来计算故障点位置。同时还能根据反射脉冲的极性来确定故障类型，正极性脉冲表明是开路故障，负极性脉冲则代表是短路接地故障。假设时间差为△t，电缆长度为L，行波速度为r，故障点到发射点的距离为P，则有式（1）。
P＝L－½△t×r （1）
二次脉冲反射法则适用于闪络故障和高阻故障。首先发射一低压脉冲到故障电缆中，低压脉冲会越过高阻故障点和闪络故障点，在电缆开路端发生开路反射，形成开路反射波。再产生高压冲击脉冲到故障电缆中，使得高阻故障点处发生闪络放电，在导通的这段时间里，低压脉冲在故障点处发生短路发射，形成短路反射波，电弧熄灭后，故障点恢复高阻状态，将这次得到的反射波与开路反射波进行比较，会发现两条轨迹在故障点会有很明显的发散，可以通过发散点就可以判断故障点的位置。低压脉冲反射法和二次脉冲反射法操作简单，测试结果直观而显著，但是都必须要了解电缆路径走向。低压脉冲反射法适用于开路故障、短路故障以及低阻故障，不足之处是不适用于闪络故障和高阻故障。二次脉冲反射法则是在低压脉冲检测法的基础上加了一个高压冲击脉冲，用于闪络故障和高阻故障的检测，但波形不容易判断，检测人员面临的危险大。
2.电缆故障精确定点
利用脉冲检测法等测距方法得到电缆测量端到故障点的长度称为预定位，根据得到的粗测距离，测试人员要手持设备在故障点附近仔细查找，才能够精确确定故障点的位置，常用的精确定点的方法有电缆短路速查法、声磁同步法和跨步电压法。
2.1电缆短路速查法。如果电缆故障类型是短路故障，可以用万用表分别测量电缆两端的阻值。假设电缆总长为L，短路点距离A端距离为LA，A端阻值为RA，短路点至B端距离为LB，B端测量阻值为RB，可以得出式（2）、式（3）。
(RA＋RB)/RB＝(LA＋LB)/LB （2）
LB＝L×RB/(RA＋RB) （3）
电缆短路速查法只可用于低阻故障的明敷电缆，优点是不依赖设备和经验
2.2声磁同步法。在电缆一端施加高压信号使得故障点放电，放电电弧会有放电声音并在电缆外皮和大地形成的回路中产生感应电流，感应电流会产生脉冲磁场。如果我们用仪器在监听到放电声音的同时，接收到脉冲磁场信号，就表示故障点就在附近。由于磁场的传播速度很快，从故障点传播到仪器探头的时间我们一般忽略不计，而声音传播速度比较慢，因此我们根据探测到的声磁信号的时间差来判断故障点的远近，时间差最小的就是故障点。现在的探测仪可以将时间差转换为探头到故障点的直线距离，所以直线距离读数最小，放电声音最大的点就是电缆故障点的精确位置。当电缆短路速查法无效后，首先可以选择声磁同步法，它使用方法简单，精确度较高，信号易于理解、辨别，通过简单培训普通电工即可熟练掌握，但是对于特别低阻型的故障很难检测到声音，有的时候甚至根本没有声音，因此适用于电缆的高阻和闪络性故障。
2.3跨步电压法。跨步电压适合用于电缆接地故障类型的定位，一般用于低阻故障的电缆，因此适用范围窄。原理是加入高压电流使其对大地漏电，从而在故障点附近产生一个电场，越靠近故障点，电势的变化率就会越大。跨步电压的检测方法有两种：一是利用故障点正上方的跨步电压为0，在故障点两侧沿电缆走向跨步电压极性相反且达最大值的特征来对故障点定位。二是利用放电电流在故障点上方环形发散的特征，在不同方向分别寻找两个等电位点，2组等电位点连线的垂直平分线的交叉点就是故障点。
3.电缆埋设路径探测
在对电缆故障位置精确定点时，必须要清楚电缆埋设路径，这是就要用到电缆路径探测仪。进行路径探测时，将一电磁波信号加到电缆上，通过定点仪磁信号接收机接收电磁波信号，并转换成音频信号送至耳机，根据耳机声音大小变化，利用谷值法原理，垂直于地面的磁性天线在电缆正上方接收到的电磁信号最弱的位置就是电缆埋设位置。谷值法原理是让探测棒与地面垂直，当探测棒在电缆正上方时，磁力线的垂直分量为零，此时听到的声音最小。峰值法则与之相反，与地面水平的磁性天线在电缆正上方接收到的电磁信号最强的位置就是电缆埋设位置。
结束语
综上所述，为了有效提高电力部门的检修效率，针对多样化的故障问题，需要采用科学合理的试验方法与检测技术，在第一时间消除故障对电力系统的影响。利用二次脉冲反射法等测距方法可以使测试人员快速得到故障点与发射点之间的物理距离，找出一个大概的范围，为后续故障点精确定点创造条件。
参考文献:
[1]鲍志伟.高压电力电缆试验方法与检测技术分析[J].通信电源技术,2019,36(09):141-142.
[2]吴迪.电力电缆故障探测技术的应用与效果探析[J].通信电源技术,2019,36(6):271-272.
[3]卜威,王韬,普凯.电力电缆故障诊断技术在智能电网中的应用研究[J].机电信息,2019(17):23,25.
[4]卜威,王韬,普凯.电力电缆故障诊断技术在智能电网中的应用研究[J].机电信息,2019(17):23,25.