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電力檢測技術

電纜故障測試儀的發展與選用

時間：2011-06-29

在我國電力電纜較普遍使用是上世紀60年代以后，等級有限，使用范圍較窄，當時為解決電纜故障，科研人員研制生產出了以“沖閃法”為原理的電纜故障測試儀。該儀器測試電纜故障的方法有三個步驟：
        第一步：先用測距儀測距離。其實，先要判斷電纜故障是高阻還是低阻或者是接地，根據這個條件采用不同的測試方法。如果是接地故障，就直接用測距儀的低壓脈沖法來測量距離；如果是高阻故障，就要采用高壓沖擊放電的方法來測距離，用高壓沖擊放電的方法測距離時又要許多的輔助設備，如高壓脈沖電容、放電球、限流電阻、電感線圈以及信號取樣器等等，操作起來既麻煩又不安全，具有一定的危險性，更為煩瑣的是還要分析采樣波形，對測試者的知識要求比較高。
        第二步：是查找路徑（如果路徑清楚這一步可以省掉）。在查找路徑時，要給電纜加一信號（路徑信號發生器），再用接收機接收這個信號，沿著有信號的路徑走一遍，就確定了電纜的路徑。但是，這個路徑的范圍大致要在1-2米之間，不是特別準確。
        第三步：是根據測出的距離來精確定位。其依據是打火放電產生的聲音，當從定點儀的耳機聽到聲音最大的地方時，也就是找到了故障點的位置。但是，由于是聽聲音，所以，受環境噪音的影響，找起來相當費時間，有時要等到晚上才可以。當遇到交聯電纜時，就更費時間了，因為，交聯電纜一般都是內部放電，聲音非常小，幾乎聽不到，最后只有丈量了。
        因此，用這種方法可以解決大部分的以油浸紙作絕緣材料的電力電纜故障，對于近幾年出現的以交聯材料和聚乙烯材料作絕緣材料的電纜故障，測試效果不是太理想，原因是打火放電所產生的聲音往往很小（電纜外皮沒有損傷，只是電纜內部放電），遇到這種情況時，就只有用其它方法來解決了。
        雖然有這樣的不足之處，但以“沖閃法”原理設計成的電纜故障測試儀在很長一段時間內為企業解決了不少電纜故障，大家基本上是認可的，其貢獻有口皆碑。目前已廣泛運用到各個行業，隨著各行各業的快速發展，電纜的用途越來越廣泛，電纜的種類也不斷增多，這樣電纜故障不斷發生就是一種必然。我們知道，各行業對所用電纜的等級、使用的環境、接線配電的方式、絕緣要求各不相同，不同電纜的電纜故障特征也有很大的不同之處，原因是使電纜發生故障的因素有許多方面，可目前人們由于以前養成的習慣，總想以一種方式解決所有的電纜故障，所以現在市場上還是以“沖閃法”為原理設計的電纜故障測試儀占主導地位。然而，在有些行業用“沖閃法”去解決電纜故障，根本就測不出故障，而且很有可能會產生嚴重后果，如路燈用的電纜和礦山用的井下電纜就不能直接用“沖閃法”去測試故障，同樣其它行業用的電纜都有各自的特點。但是，隨著科學技術的不斷發展，我們應該能夠找到更加簡便的測試方法，把電纜故障進行分類，對癥下藥，具體問題具體分析，這樣我們就會發現實際有些電纜的故障無須“沖閃法”的原理，解決起來也十分方便快捷。
        在多年的實際工作中，我們發現高壓電纜和低壓電纜的故障各有許多不同之處，高壓電纜故障多以運行故障為主，且大多數是高阻故障，而高阻故障又分泄露和閃絡兩大類型；而低壓電纜故障只有開路、短路和斷路三種情況（當然，高壓電纜也包括這三種情況）。
        另外，低壓電纜在實際使用過程中還有以下特點：
        1、敷設的隨意性比較大，路徑不是很明白。
       2、敷設時不像高壓電纜那樣填沙加磚后深埋，相反埋深較淺，易受外力損傷而出現故障。
        3、電纜一般較短，幾十米到幾百米不等，不像高壓電纜往往在幾百米到幾公里。
      4、絕緣強度要求低，處理故障做接頭時，工藝較簡單。
        5、絕大多數電纜在故障點處都有十分明顯的燒焦損壞現象。故障點在電纜外皮沒有留下痕跡的情況，十分罕見。
        6、所帶負載變化較大，而且往往相間不平衡，容易發熱，由此引發的故障多為常見。
        針對低壓電纜的以上特點和廣大用戶提出的建議以及我們對各個地方的實際使用情況等等因素的綜合考慮，武漢中試電力的研究人員又成功開發出了低壓電纜故障測試定位系統：該系統包括測距儀和定位儀兩部分。的測距儀是完全智能化、人性化的設計，它自動完成電纜故障點的測試，無須人工分析故障波形，直接報出故障點距離和故障性質。采用電池供電，方便野外工作，體積小，重量輕，攜帶方便，無須任何輔助設備。電纜故障定位儀是針對直埋低壓電纜的埋設路徑，埋深及故障點位置進行同步定位測試的儀器。因為，它是采用電磁感應和跨步電壓原理設計的低壓電纜故障定位系統，它基本上滿足了低壓電纜故障測試的全部條件。這種測試系統比起以“沖閃法”為原理的電纜故障測試儀來說有許多優點：
      1、多種測試方法集于一身，相互驗證結果，以確定故障點的唯一性。
        2、體積小、重量輕、單人輕松操作，沒有輔助設備。
        3、采用電池供電，適宜野外工作，不用打火放電。
      4、電纜的路徑查找（可以確定在30公分之間）、埋深探測、故障點定位同步完成，效率高。對故障點的確定，儀器有直觀顯示，不需要作波形分析。
      5、不受地下情況（如電纜的分叉、打捆、接頭扭曲等）影響，像探地雷一樣，點對點去查找故障點，定位誤差在十幾公分以內，相當準確
      6、不受路面情況影響，如：地磚、綠化帶、水泥路面等。
        7、測試現場安全，對測試者沒有危險，對電纜沒有二次損壞。
      8、價格低廉，一般用戶都能接受。
        我們知道低壓電纜絕緣要求較低，同時運行過程中電流較大，出現故障后有明顯的特征，具體歸類如下：
        第一類故障：整條電纜被燒斷或某一相被燒斷，此類故障造成配電柜上的電流繼電器動作，電纜在故障處損壞相當嚴重。
        第二類故障：電纜各相都短路，同樣，此類故障造成配電柜上的電流繼電器和電壓繼電器都動作，電纜在故障點損壞也很嚴重（可能是受外力引起的）。
        第三類故障：電纜只有一相斷路，電流繼電器動作，故障點損傷較輕但表露較明顯。可能是該相電流太大或者是由電纜質量造成。
        第四類故障：電纜內部短路，外表看不出痕跡，此類故障一般是由于電纜質量造成的，比較少見。低壓電纜故障定位系統中的測距儀和定位儀結合使用能非常方便地完成測試。同時針對不同故障特征及電纜長度也可獨立完成測試。具體如下：
        第一類故障和第二類故障如果電纜較短時（小于500米）可直接使用故障定位儀進行故障定位，無須測距儀配合。只需手持接收機沿路徑（路徑可邊走邊測）走上一遍，即可確定故障點。
      第三類故障：由于電纜在故障點處損壞較輕，發射機發出的信號在此泄漏較少，用定位儀故障定位時，指示范圍較窄，這時可先用測距儀測出故障點大概距離，再用定位儀定位也很方便。
       第四類故障：此類故障是目前所有電纜故障中最難測的一種故障，此時可用測距儀分別在電纜兩頭對電纜進行測試，再拿測試結果和實際長度相比較，就可將故障點確定在一個很小的范圍內（1-3米），此時將電纜挖開后再找出可疑點，或干脆將這一段電纜鋸掉（因為低壓電纜很便宜，絕緣要求低，接頭好做），或用定位儀，在這一段范圍采用音頻定位，也可確定故障點。
      目前，廣大的電力電纜故障測試儀的用戶所使用的以“沖閃法”為基礎的電纜故障測試儀，在解決低壓電纜的低阻故障和死接地故障時，一般都能用測距儀較方便地粗測出故障點的距離（此類故障點的距離測試是無須高壓放電設備的，用的是低壓脈沖法），但故障點定位還是要用打火、放電、聽聲音這一方法，同時該類儀器的路徑儀和定點儀是分開的，這就造成了找準路徑時無法同步定點，而定點時又往往走偏路徑，而且該類儀器的路徑儀由于原理所限，找電纜路徑時，很難找到電纜的準確路徑，一般是在1-2米的寬度之間。
        電纜故障定位儀從實用性出發，恰好彌補了上述使用缺陷，它可對電纜的“故障點定位、埋深、路徑”同步進行測試。儀器對故障、路徑、埋深的指示非常直觀，不需要做技術分析，也完全不依賴操作者的經驗。使本來繁瑣的故障測試工作變成一件輕松有趣的事，所以廣大的“沖閃法”電纜儀用戶，如果再擁有一臺HT-TC型電纜故障定位儀，加上原有的測距儀，就可組成一套較完美的低壓電纜故障測試儀。同時對高壓電纜的低阻、斷路故障也可快速定點，提高工效數倍。
        實際上廣大用電企業、單位在日常生產中很少接觸到高壓電纜的維護，因為高壓電纜的維護權一般是由地市級的電力部門專門負責維護的。而低壓電纜的數量要遠遠大于高壓電纜的數量,對于企業、廠礦單位、住宅小區、科研院所、較發達的鄉鎮農村、大專院校、一些中小城市、縣級供電局來說，對低壓電纜故障的解決，才是他們最關心的。事實上低壓電纜用戶需要的是一種操作簡單，攜帶方便，實用性強，價格便宜，適合野外操作的工具型測試儀。又因為低壓電纜的絕緣強度較低，測試低壓電纜的故障時如果用打火放電的方法來測，我們發現這種方法有時會造成二次故障，更為嚴重的是，經過打火放電以后會降低電纜的使用壽命，使故障發生率增加，這樣就會嚴重影響到正常供電和生產。