李子豪
国网天津市电力公司电缆分公司， 天津 300170
摘要：为了快速、准确地查找电力电缆故障情况，通过分析电力电缆故障原因及故障种类，对目前应用于故障探测的低压脉冲法及脉冲电压法进行了比较，在此基础上，介绍基于上述!种方法发展起来的二次脉冲法的基本原理，并以实例详细介绍了二次脉冲法的应用情况，二次脉冲法较以往传统方法具有查找故障精度高，时间短等优点。
关键词：电缆故障；故障探测；二次脉冲法；精确定位
实践证明，采用电力电缆取代地面架空线供电，存在占地面积小，不受外界影响，安全性高，运行维护简单等优点，能最大程度确保电网供电的安全和可靠。然而，随着电力电缆的广泛应用，电缆运行的故障率也在不断的增加。由于电缆多用比较隐蔽的地下敷设方式，发生故障后如不能快速对故障点准确定位，会给抢修工作带来了一定的困难，从而拖延了停电时间，对供电可靠性造成很大的影响。因此电力电缆故障测试技术的成熟和应用，必将为社会及供电企业创造更多的效益。
1、常见电力电缆故障产生的原因和特征
1．1、机械损伤
(1)直接受外力破坏。如市政工程建设，交通运输，地下管线施工、打桩、起重、转运等误伤电缆。(2)施工损伤。如机械牵引力过大而拉伤电缆，电缆弯曲过度而损伤绝缘层或屏蔽层：在允许施工温度以下的野蛮施工致使绝缘层和保护层损伤；电缆剥切尺寸过大、刀痕过深等损伤。(3)自然损伤。如：中间头或终端头的绝缘胶膨胀而胀裂外壳或附近电缆护套：因自由行程而使电缆管口、支架处的电缆外皮擦破：因土地沉降、滑坡等引起的过大拉力而拉断中间头或电缆本体：因温度太低而冻裂电缆或附件；大型设备或车辆的频繁振动而损坏电缆等。
1．2、绝缘损坏
(1)绝缘受潮。电缆中间头或终端头密封工艺不良或密封失效i电缆制造不良，电缆外护层有孔或裂纹；电缆护套被异物刺穿或被腐蚀穿孔等。(2)绝缘老化。电缆选型不当，致使电缆长期在过电压下工作i电缆线路周围靠近热源，使电缆局部或整个电缆线路长期受热而过早老化；电缆工作在具有可与电缆绝缘起不良化学反应的环境中而过早老化等。
(3)过电压。绝缘层内含有气泡、杂技或绝缘油千枯：电缆内屏蔽层上有节疤或遗漏；电缆绝缘层已严重老化等。
(4)过热。电缆长期过负荷工作火灾或邻近电缆故障的烧伤；靠近其它热源，长期接受热辐射等。
(5)产品质量缺陷：①电缆本体质量缺陷。如油浸纸绝缘电缆铅护套存在杂质砂粒、机械损伤及压铅有接缝等；橡塑绝缘电缆主绝缘层偏芯、内含气泡、杂质，内半导电层出现节疤、遗漏，电缆储运中不封端而导致线芯大量进水等：②电缆附件质量缺陷。如铸铁件有砂眼、瓷件强度不够、组装部分加工粗糙、防水胶圈不符或老化等。热缩和冷缩电缆头附件绝缘管内有气泡、杂质或厚度不均，密封涂胶处有遗漏等；电力建设I专栏口谢碧华③制作质量缺陷。如绝缘层绕包不紧(空隙大)、不洁，密封不严，绝缘胶配比不对等：热缩电缆头制作半导电层处理不净、应力管安装位置不当、热缩管收缩不均匀、地线安装不牢等。
(6)设计不良。主要是由于各种新型的电缆附件在改进的过程中，缺乏足够的运行经验，出现如防水不严密、选用材料不妥当、工艺程序不合理、机械强度不充足等弊病。
2、常见电缆故障的探测方法
(1)确定故障性质：通过兆欧表测量相对地绝缘电阻，必要时可通过直流耐压试验确定故障点的击穿电压，从而确定故障的性质。
(2)粗测距离：检测故障点到电缆任意一端的距离。①电桥法：通过测量故障电缆从测量端到故障点的线路电阻，依据电阻率计算出故障距离。此方法局限性很大，用于短路故障和低阻故障时甚为有效。但不适用于高阻和闪络故障，也不能测量三相短路或断线故障。②低压脉冲反射法：此方法主要用于电缆的开路、短路和低阻故障。在故障相上输入低压脉冲，该脉冲沿电缆传播直到阻抗失衡的地方，会引起波的反射，如果测量脉冲为正极性，回波脉冲与测量脉冲的极性一致，故障为断路或终端头开路；如极性相反，则是短路接地故障。③脉冲电流法：将电缆故障点用高电压击穿，采集并记录故障点击穿后产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一次所需的时间差△t，并通过“L=v△坦”计算出故障距离。根据施加高电压方式的不同，又可分直流高压闪络测试法(直闪法)和冲击高压闪络测试法(冲闪法)两种。直闪法用于测量闪络击穿性故障，冲闪法适用于测试大部分闪络性故障、断路和低阻短路性故障。④二次脉冲法：主要用于测试电缆的高阻故障。故障电缆在足够高的冲击高压作用下，高阻故障点击穿的同时，仪器发送一个发射脉冲，在故障点击穿电弧处产生短路反射，将会得到一个与短路测试特征相同的波形，即测试脉冲与故障点加波脉冲的极性相反。当故障点电弧熄灭后，仪器再发送一个测试脉冲(二次脉冲)，在电缆的开路终端形成开路反射波(即电缆的开路全长反射波)。两次采集的波形进行对比，两脉冲反射波形在故障点处出现明显差异点，故障回波的极性与开路全长的终端反射回波的极性相反。由此可很容易判断出故障点位置。
(3)探测电缆路径和鉴别电缆：通常采用音频感应法或脉冲磁场法。①音频感应法：往电缆中通入一种特定频率的音频电流信号，在电缆的周围检测该电流信号产生的磁场信号，然后通过磁声转换为人们容易识别的声音信号，有这个信号的地方就是在测电缆通过的地方。当几条电缆一起敷设时，把感应线圈放到电缆上，根据声音信号的不同，很容易识别出故障电缆：②脉冲磁场法：向电缆中施加高压脉冲信号，使故障点击穿放电，在地表表面查看食品显示的磁场波形，在正负磁场交替的正下方就是电缆的路径。在需鉴别电缆的对端做一个相对地的模拟故障，然后通过高压信号发生器向电缆中施加高压脉冲信号，把感应线圈分别放在各条电缆的两侧，磁场方向发生变化的电缆就是作业电缆。
(4)精确定点：确定故障点的精确位置。通常采用声测法、音频感应法、跨步电压法等来实现。①声测法：对故障电缆施加高压脉冲使故障点击穿放电，故障间隙放电时产生的机械振动会传到地面，通过振动传感器和声电转换器，人们可听到“啪啪”的放电声，很容易便找出准确的故障点。本方法适用于所有加高压脉冲信号后故障点能产生放电声音的故障：②音频感应法：向电缆注入音频电流信号，在电缆周围会产生相同频率的电磁波信号，在地面接收到电磁波信号后将信号送入放大器放大，再经过耳机或仪表所反映的声响的强弱来确定故障点。此方法一般用来探测故障电阻小于100的低阻故障，用于相间短路及相间短路并接地故障定点也比较灵敏；③声磁同步接收法：此方法适用于除金属性短路以外所有加高压脉冲信号后故障点能发出放电声音的故障。和声测法有所不同，用声磁同步法定点时，除了接收放电的声音信号外，还同步接收放电电流产生的脉冲磁场信号，并通过分辨两者信号的时间差来找到故障点；④跨步电压法：通过向故障相和大地之间加入一个直流高压脉；中信号，在故障点附近用电压表检测放电时两点间跨步电压突变的大小和方向来确定故障点。只适用于直埋电缆的开放性接地故障。
3、结束语
电力电缆故障探测是近年新兴的-rJ技术，还处在一个探索和提升的阶段。一直以来，测试人员所掌握的基本都是从现场实际测试总结出的技术和经验。然而，对于一个供电部门的检修人员来说，由于其所管辖的范围有限，所接触到的电缆故障数量也必然不多，想从实际工作中获取更多的测试技术和经验，不仅缺少机会，还受到了很大的限制。因此，要全面掌握电缆故障测试技术，除了要长期坚持一线实践工作、总结和积累丰富的经验外，还要经常与同行交流探讨，互相学习，共同提高。
参考文献
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[2]张国栋．电缆故障分析与测试【M】．北京：中国电力出版社，2015．
[3]夏新民．电力电缆头制作与故障测寻【M】．北京：化学工业出版社，2018．2.