[摘要]：随着电缆线路的增多，电缆故障对供电可靠性的影响日益增大，因而迅速探测故障点的位置对保证故障电缆的及时修复有着重要意义。本文主要结合对斗轮机高压扁缆开路故障的分析处理，介绍电缆开路故障探测的一些实际经验方法，供同类型故障分析处理做参考。
[关键词]：高压扁缆 开路 故障分析
1．设备简介：
斗轮堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，广泛应用于港口、码头、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、电厂等散料（矿石、煤、焦碳、及砂石）堆存料场的堆、取料作业。九江电厂三期B斗轮机系长沙重型机器厂生产，电源取自三期6kV公用段，由于斗轮机需沿轨道移动堆取料，因此6kV电源电缆在就地通过转接箱引出一段扁缆至斗轮机本体经滑环接入斗轮机变，扁缆随斗轮机移动。该扁缆为6/6kV进口硅橡胶特种高压电缆，每相均有金属编织护层。
2．故障情况：
2017年1月，九江电厂三期B斗轮机变公6171真空开关保护动作跳闸，燃运人员就地检查发现B斗轮变高压扁缆破损，通知将B斗轮变高压侧开关（公6171）停电，B斗轮机转检修。由于当时，B斗轮机退出运行后仅剩A斗轮机取料，造成三期两台高负荷率运行的350MW机组面临无煤可烧的局面，B斗轮机高压扁缆故障抢修时间紧，任务重。
3．故障探测：
3.1故障性质的确定：
电缆故障的探测方法取决于故障的性质，因此探测工作的第一步就是判明故障性质。电缆故障大致可分为两类：第一类，因缆芯之间或缆芯对外皮间的绝缘破坏，形成短路、接地或闪络击穿；第二类，因缆芯的连续性受到破坏，形成断线和不完全断线，有时也发生兼有两种情况的混合式故障。判断故障性质的方法可用兆欧表进行，先在一端测量电缆各芯间和芯对地的绝缘电阻，再将另一端短路测量有无断线。首先将B斗轮机扁缆从斗轮机滑环及转接箱处分别解开检查，根据上述方法对B斗轮机扁缆的检测数据见表1。
绝缘电阻测定值(MΩ) 导通试验值(MΩ)
图1
故障类型确定后，查找故障点并不是一件容易的事情，下面结合对斗轮机高压扁缆开路故障的分析处理，介绍电缆开路故障探测的一些实际应用，供同类型故障分析处理做参考。
3.2故障测距（粗测）：
电缆故障的性质确定后，要根据不同的故障，选择适当方法测量从电缆一端到故障点的距离，这就是故障测距，一般也叫粗测。一般高压电力电缆截面较大，断路故障十分少见，探测首选是用波反射法，定点则可用声测法。由于我厂当时无脉冲型故障探测仪，且该扁缆仅110m，因此决定直接采用声测法查找故障。
所谓声测法就是根据故障电缆放电的声音进行查找。此方法所用设备为高压一体化交直流发生器。电路接线如图2所示，其中SYB为高压试验变压器，C为高压电容器，ZL为高压整流硅堆，R为限流电阻，Q为放电球间隙，L为电缆芯线。
图2
当电容器C充电到一定电压值时，球间隙击穿，电容器电压加在故障电缆上，使故障点与间隙之间击穿，产生火花放电，引起电磁波辐射和机械的音频振动。声测法的原理就是利用放电的机械效应，即电容器储藏的能量在故障点以声能形式耗散的现象。对于明敷设电缆凭听觉可直接查找，若为地埋电缆，则首先要确定并标明电缆走向，再在杂噪声音最小的时候，借助音频放大设备进行查找。查找时，将拾音器贴近地面，沿电缆走向慢慢移动，当听到“滋、滋 ”放电声最大时，该处即为故障点。使用该方法需要注意以下几点：
①被试电缆应能承受所选试验电压，不能产生新的故障。且需注意试验设备容量是否耐受。
②由于在击穿瞬间有大冲击电流流过电缆护层，会导致护层电位抬高，所以，在试验设备端和电缆末端应设专人监视。
③由于冲击大电流流过主地网引起的电压升高可能危及与地网相连的其他设备，所以试验仪器及电容器应可靠接地，且与电缆护层相连。
首先我们将故障相C相芯线在斗轮机端接地，在转接箱侧加压；根据规程要求6/6kV电缆直流耐压试验电压为25kV，我们调整球隙的电压至25kV；为了保证有足够的放电能量，选用了一个15μF大电容进行放电；为了防止试验装置过热损坏，将放电时间安排为加压5min，间歇5min。在开始加压阶段25kV可以有约2秒一次的放电，配合使用专用电缆故障检测拾音耳机、拾音器沿扁缆进行查找，因现场附近火车运行及机械运转噪声较大，且该老型号设备抗干扰能力差，持续了近半小时仍未检测到故障点。为了加快查找速度，使用绝缘杆将扁缆撬动数次后继续加压查找，可是在25kV却无法放电，需升压至约31kV才有放电，分析可能是断线处放电距离拉开更远，导致放电电压升高。由于担心进一步升压可能导致产生新的故障点，因此放弃使用该方法。
经向兄弟单位求助，借来一套BG-Q1型电缆故障测试仪查找故障，该仪器采用的是低压脉冲法检测。低压脉冲法是探测断线故障的首选方法。低压脉冲法的基本原理是将电缆认为均匀长线，应用行波理论进行分析，向故障电缆发射低压脉冲，并通过观测脉冲在电缆中往返所需时间来计算到故障点的距离。基本接线如图3所示。
图3
由探测器发出的脉冲将沿缆芯以波速v传播，当它到达一个阻抗变化点（如分支、接头、故障点或终端）时，便发生反射。反射脉冲为
Uf=m*Ut
其中 Ut――入射波电压
Uf――反射波电压
M――反射系数
反射系数m的数值由下式决定
m＝（Z-Zc）/(Z+Zc)
其中 Zc—电缆线路波阻抗
Z－－电缆结点阻抗
若电缆发生故障，如断线时Z＝∞，m=1，得到Ut＝ Uf，形成正反射，终端和断线情况一样均为正反射。将发射脉冲和反射脉冲都送到示波器显示，测量发射脉冲和反射脉冲之间的时间间隔，并考虑到这是脉冲在长度为X段线芯上往返一次的时间，则得脉冲波至故障点距离
X=v*Tx/2
其中 v—脉冲传播速度(m/s)
Tx—脉冲波至故障点发射和反射往返时间(s)
波在电缆中的传播速度v，如同电缆的波阻抗一样，是由电缆线路的原始参数相对介电常数和相对磁导率决定的。
为了验证该电缆故障测试仪的精确度，我们首先对A、B相扁缆进行测距，将终端开路测量，参数选用如下：
v=184 m/μs(按聚乙烯全塑电缆选取)
采样频率20MHZ 脉冲宽度0.2μs
测得A、B相长度从转接箱测量电缆总长为110m, 从滑环处测量电缆总长为115m,与实际长度基本相符，接下来对故障相C相测距，距离故障点为83m; 距离故障点为32m，测试波形如下图4，为正反射波形。得出故障点大致范围如下图5虚线所示。
图5
找到大致范围后，就要开始故障点的定点，即细测。
3.3故障定点（细测）：
由于各种仪表都只能达到一定的精度，加上敷设路径与丈量路径有出入等影响，测距所标定的故障位置与实际故障点或多或少总有偏离，通常只能借以判断出故障点可能的地段。而实际工作中要求尽可能精确判定故障点以减小查找的工作量，这就是故障定点。由于前面已经用声测法尝试未果，所以现在只有使用现场的非常规手段进行定点，以便尽快处理故障。
我们先将C相两侧终端均接地，从距离转接箱85m处向转接箱侧开始，约每0.7m在C相电缆正上方打入一枚钢钉，测量与两终端是否导通，为了防止误判断，还将C相金属编织护层悬空。至距转接箱80.5m处发现有一明显空位，测量该点前后两点分别与两终端导通，确认该处为断线点。经破开电缆检查发现C相断线点为斜面拉断，断开距离约为30cm，为机械性拉扯断裂。检查发现该扁缆有一处外皮明显受损，分析可能是由于在斗轮机移动时扁缆在收卷时被轨道侧面枕木的固定螺杆挂住，导致拉断。
4．故障处理：
将该扁缆在断线处锯开，使用原转接箱至断线点处的约80m电缆，重做终端头，直流耐压试验合格投运，及时缓解了三期两台高负荷率运行的350MW机组供煤紧张的局面。
5 结束语
可以看到，精确定点是电缆故障探测的主要矛盾，有时可能几小时甚至几天都无法确定，在现场环境吵闹时更增加了工作难度，需要试验人员冷静分析故障性质和类型，平时多积累经验，总结每次故障探测工作。本次电缆故障探测使用了多种方法，包括一些非常规的手段，可供处理同类型的故障时参考。
参考文献：
［1］高压电气设备试验方法（第二版） 中国电力出版社， 2000。
［2］DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》中国电力出版社 1996
胡文超，1988.10，男，汉族，山东滕州人，本科，助理工程师，工作在国电九江发电有限公司，毕业于南昌工程学院，研究方向高压电气试验