?華意電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)電纜故障測試儀的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的電纜故障測試儀在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“電纜故障測試“高壓設備供應商而努力。

? 粗測方法的分類(lèi)與選擇

? 大量的事實(shí)證明，大多數供電事故都發(fā)生在電源的分配購網(wǎng)絡(luò )中，如高壓開(kāi)關(guān)柜中的各種附屬設施、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(lèi)型，如何根據故障類(lèi)型和本單位的設備條件選擇合適的尋測方法，直接影響著(zhù)對事故處理的速度。事實(shí)上，電纜可能發(fā)生任何類(lèi)型的故障，能否排除故障常取決于現場(chǎng)工程技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗、他們所熟悉的特殊的試驗設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(lèi)：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(lèi)較詳細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(guān)地從顯示屏中觀(guān)察出故障點(diǎn)是開(kāi)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。對于低阻、短路故障及斷路故障，最簡(jiǎn)便直觀(guān)的測試方法莫過(guò)于脈沖測量法了。 所提供的波形，對于判斷較為復雜的線(xiàn)路結構上的故障往往具有相當重要的參考價(jià)值。用電橋法無(wú)法解決的問(wèn)題（如線(xiàn)路上有 T 型接頭，或中間有 形狀的并行電纜等），它都可以提供相當多的分析資料。當然，要解釋所觀(guān)察到的各種復雜現象，是需要技術(shù)人員有起碼的測試訓練和大量實(shí)踐經(jīng)驗與技巧的。

? 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)被試驗設備接收。

? 故障的性質(zhì)類(lèi)型，由反射脈沖極性決定。如果我們發(fā)送的測量脈沖是負極性的，反射脈沖是負極性，表示是斷路故障或終端頭開(kāi)路；回波是正脈沖，則是短路接地故障。脈沖測距法原理還可由圖 2 直觀(guān)地表示出來(lái)。?

? （a）無(wú)故障相和故障相的實(shí)測波形比較；

? （b）具有 T 型饋電結構的故障電纜實(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。在第一節里已經(jīng)對電纜故障的性質(zhì)作了詳細分析。就大部分故障本質(zhì)來(lái)說(shuō)，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)的抗電強度下降所致。對于脈沖法，由于故障點(diǎn)等效阻抗幾乎等于電纜特性阻抗，所以反射系數幾乎等于零，因得不到反射脈沖而無(wú)法 測量。從介質(zhì)的電擊穿現象出發(fā)，只要對電纜加上足夠高的電壓（當然低于最高試驗電壓），故障點(diǎn)就會(huì )發(fā)生擊穿現象。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(guò)程需要一定的時(shí)間，而弧光放電一般要持續數百微秒到幾個(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(lái)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(lái)回反射的波形記錄下來(lái)，便可看出電波來(lái)回反射的時(shí)間；再根據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(méi)有形成電阻信道（或電阻值極高），但電壓升高到一定值時(shí)（通常是幾萬(wàn)伏）就會(huì )產(chǎn)生閃絡(luò )現象。 直流高壓閃絡(luò ) 法的接線(xiàn)圖如圖 3 所示。

? 工作原理： 測試電路按圖 3 接好以后，調節調壓器，逐漸升高測試電壓，此時(shí)閃測儀處于待測狀態(tài)。當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 到達測試端（見(jiàn)圖 4（b））。這個(gè)正突跳電壓波在測量端產(chǎn)生正反射（因測量端電阻遠大于電纜我阻抗，相當于開(kāi)路反射）。這個(gè)反射波又沿電纜向故障點(diǎn)傳播，在到達故障點(diǎn)時(shí)又會(huì )被短路電弧反射而產(chǎn)生一個(gè)負向突跳電壓波（因故障點(diǎn)短路電弧的等效電阻遠小于電纜的特性阻抗，相當于短路反射），并在時(shí)間t2 到達測量端。上述的反射過(guò)程將在測量端和故障點(diǎn)之間持續下去。不過(guò)振蕩的幅度越來(lái)越小，邊沿越來(lái)越圓滑，這主要是電波在電纜中傳輸的損耗和失真所致。

? 為了觀(guān)察，在測量端通過(guò)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。凡預試擊穿的故障幾乎都有閃絡(luò )過(guò)程，運行擊穿的故障，約半數也有閃絡(luò )過(guò)程。當然閃絡(luò )過(guò)程存在的時(shí)間長(cháng)短是很不一致的，有的故障直至“粗測”、“定點(diǎn)”完成，閃絡(luò )過(guò)程仍然存在；而有些故障，只閃絡(luò )幾次就形成穩定的電阻信道，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，故應盡可能地用直流高壓閃絡(luò )法測量。一旦發(fā)現故障電纜上有閃絡(luò )過(guò)程，應抓緊時(shí)機，珍惜這樣的現象，設法延長(cháng)閃絡(luò )過(guò)程存在的時(shí)間。

? 電纜故障的粗測方法有很多，以下主要介紹華意電力常用測故障的電阻電橋法和電感沖閃法。?

? 電阻電橋法

? 主要是利用電阻的大小跟電纜的長(cháng)度成正比，利用電橋原理測出故障相電纜的端部與故障點(diǎn)之間的電阻大小，并將它與無(wú)故障相做比較，近而確定故障點(diǎn)距離其端部的原理進(jìn)行的。其測量接線(xiàn)原理圖（1）

? 電阻電橋法原理接線(xiàn)圖（1）

? 當電纜呈斷路性質(zhì)時(shí)，由于直流電橋測量臂未能構成直流通路，所以，采用電阻電橋法將無(wú)法測量出故障距離，只有采用電容電橋法或其它方法來(lái)測試．其測量接線(xiàn)原理如圖（2）

電容電橋法原理接線(xiàn)圖（2）

? 電感沖閃法

電電感沖閃法原理接線(xiàn)圖（3）

電感沖閃法的實(shí)測波形圖（4）

（a）?電感沖閃時(shí)在測量端用閃測儀觀(guān)察到的閃絡(luò )全過(guò)程?

（b）?將（a）圖擴展后觀(guān)察到的回波脈沖?

? 工作原理：電源接上以后，整流器對電容C充電。當充電電壓高到一定數值時(shí)，球間隙被擊穿，電容器C上的電壓通過(guò)球間隙的短路電弧和一小電感L直接加到電纜的測量端。這個(gè)沖擊電波沿電纜向故障點(diǎn)傳播。只要電壓的峰值足夠高足夠大，故障點(diǎn)就會(huì )因電離而放電（注：因為欲使故障點(diǎn)閃絡(luò )放電，不但需要足夠高的電壓，還需要一定的電壓持續時(shí)間）。故障點(diǎn)放電所產(chǎn)生的短路電弧使沿電纜送去的電壓波反射回去。?

? 因此，電壓波就在電纜端頭和故障點(diǎn)之間來(lái)回反射。為了使反射波不至于被測試端并聯(lián)的大電容短路，在電纜和球隙之間串聯(lián)一電感線(xiàn)圈L（幾微亨到幾十微亨）組成電感微分電路。因為電感對突變電壓有較大的阻抗，有了它，就可以借助于閃測儀觀(guān)察到來(lái)回反射的電壓波形。如下圖所示，從波形中可以看出電纜里衰減的余弦振蕩及疊加在余弦振蕩上的快變化尖脈沖。?

? 對波形中的慢變化的衰減余弦振蕩可以這樣解釋?zhuān)汗收宵c(diǎn)放電所形成的短路電弧使電纜相當于一根短路線(xiàn)，球間隙擊穿瞬時(shí)就是充電電容器C對短路線(xiàn)放電的過(guò)程。由于短路線(xiàn)可等效成一個(gè)電感，因而它們相當于一電容充放電振蕩回路?？紤]到回路損耗，得到的就是一個(gè)衰減的余弦振蕩。如上圖（a）所示。?

球間隙放電后形成的短路電弧將電容器上的電壓通過(guò)電感L加到電纜測量端，這是一個(gè)負的沖擊電壓。由于電感L和傳播過(guò)程中電壓積累時(shí)間的影響，加到故障點(diǎn)的電壓有一個(gè)漸變過(guò)程，如下圖（b）中的虛線(xiàn)①所示。因為故障點(diǎn)放電要有一定的高壓，而且故障點(diǎn)電離還要有一定的遲延時(shí)間，所以沖擊電壓的前一段將越過(guò)故障點(diǎn)而向終端傳播過(guò)去。當電壓積累到一定時(shí)候，故障點(diǎn)放電，放電形成的短路電弧將沖擊電壓的后面部分反射回測試端，其反射波形成如下圖(b)中的階躍曲線(xiàn)②所示（為分析方便起見(jiàn)，近似為正向階躍電壓）。

? 回波快速脈沖形成過(guò)程圖（5a）?回波快速脈沖形成過(guò)程圖（5b）

（a）?求U1的等效電路?（b）波形圖?

? 這個(gè)反射的正向階躍電壓U1＋向電纜測量端傳播，稱(chēng)為第一入射波。當它傳到測量端時(shí)，將在測量端產(chǎn)生電壓U1。根據傳輸線(xiàn)理論，電壓u1可由上圖（a）等效電路求得。為了便于分析，先暫不考慮電纜損耗，圖中Z0是電纜的特性阻抗。由于電容器C的容量較大，在研究測量端的反射時(shí)可暫且近似為短路。這樣，上圖（a）就形成了一個(gè)時(shí)常數t＝L/Z0的微分電路。因此u1＋在測量端得到的電壓u1是一個(gè)尖頂的微分脈沖。?

? U1的起點(diǎn)較u2開(kāi)始閃絡(luò )的時(shí)間滯后了電波從故障點(diǎn)到測量端傳播所需的時(shí)間T/2。?U1在測量端還會(huì )被反射。反射波電壓u1－等于u1和u1＋之差。U1－到達故障點(diǎn)后又會(huì )被故障點(diǎn)的短路電弧反射，然后又傳到測量端，成為第二入射波，以u2＋表示。U2＋較u1－滯后了電波在測量端到故障點(diǎn)之前往返所需的時(shí)間T，而極性相反。同理，用上圖（a）的等效電路可以的到u2＋在才測量端所產(chǎn)生的電壓u2。?我們實(shí)際觀(guān)察到的是u1＋u2＋?。?

? 由于電容器C上的電壓不能保持不變，隨著(zhù)電容器C上負壓的減小，波形應向上升。此外，傳播損耗和電弧反射的不完全也會(huì )使波形的突變部分變得比較圓滑?？紤]到上述因素，實(shí)際波形為如上圖（a）、（b）所示余弦衰減振蕩波形。?

? 因為故障點(diǎn)的延遲放電時(shí)間△T隨具條件的變化而變化，是隨機量，所以測量故障點(diǎn)的位置只能用u1和u2兩個(gè)波形的起點(diǎn)時(shí)間差，而不能用u1滯后于開(kāi)始加沖擊電壓的時(shí)間差T＋△T。?

? 電感沖閃法的巨大優(yōu)點(diǎn)在于幾乎能適應任何類(lèi)型的故障。大量實(shí)踐證明，電感沖閃法是對付那些被人們用別的方法測不出來(lái)而被稱(chēng)之為最頑固的故障的最強有力手段。

? 在電纜故障測尋時(shí)，借助現代化的儀器和設備，便可準確迅速地確定故障點(diǎn)的精確位置，為故障的迅速處理，盡快恢復送電贏(yíng)得寶貴的時(shí)間。但是如果測尋不得法，則可能導致設備的損壞和故障的擴大，給電廠(chǎng)帶來(lái)不必要的損失，給測尋工作增添麻煩。