電力電纜故障診斷與定位

1、電力電纜故障診斷與定位電力電纜故障診斷及方向目錄概括. 介紹. 第一章 電力電纜故障分析 . 1.1 電纜易發(fā)生故障的部分. 1.2 電纜故障的原因. . .1.3 電纜故障的發(fā)生機(jī)理. 第 2 章 電力電纜故障的測試方法.2.1研究方法. _2.2理論測距方法. .第 3 章電纜故障處理方法 . 3.1 電纜路徑檢測. 3.2 故障排除 . 3.3 其他方法. 第四章展望. 至 . 參考. 。 介紹隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)的加快，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的用電量與日俱增。作為連接各種電氣設(shè)備、傳輸和分配電能的電力電纜，以其安全、維護(hù)工作量少、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用，有利于提高電

2、能質(zhì)量，美化環(huán)境。城市。城市地區(qū)220kV 、110kv、10kv電網(wǎng)建設(shè)有逐步替代架空線路的趨勢。在我國一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，如城市10kv配電網(wǎng)電纜，成纜率已達(dá)95 %以上。即使在這樣一個(gè)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)，也有20km的1IOkVXLPE（交聯(lián)聚乙烯）電纜和570km的10kv電纜已投入運(yùn)營，10kv城市配電網(wǎng)的成纜率已達(dá)到55 %的水平?？梢?，電力電纜的可靠運(yùn)行直接關(guān)系到社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平。（ 15年）容易出現(xiàn)運(yùn)行故障，主要是電纜及附件的質(zhì)量以及電纜的敷設(shè)和安裝質(zhì)量問題；及配件基本進(jìn)入穩(wěn)定期，線路運(yùn)行故障率低。造成故障的主要原因是電纜本體絕緣的樹枝狀老化擊穿和附件的呼吸效應(yīng)引起

3、的爬行放電；老化、電熱老化及附件材料老化加劇，電力電纜運(yùn)行故障率顯著增加。隨著時(shí)間的推移，今天運(yùn)行的部分110kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜已逐漸進(jìn)入電纜及其附件預(yù)期壽命的“中年”。運(yùn)營管理部門非常關(guān)心電纜系統(tǒng)在實(shí)際使用條件下是否能夠長期可靠地繼續(xù)工作或因加速絕緣老化而縮短使用壽命。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，電纜已經(jīng)運(yùn)行了一定年限，故障率有逐年上升的趨勢。當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)，它比架空線更難找到，因?yàn)樗宦裨诘叵隆Ｈ绻收隙ㄎ徊粶?zhǔn)確，走線路徑不清晰，耽誤了很多時(shí)間，造成不可估量的損失。因此，有必要對電力電纜故障檢測方法進(jìn)行深入研究。從二戰(zhàn)前開始，就有了基于行波理論的電橋法、駐波法等經(jīng)典理論方法：1950年代的低壓脈

4、沖法和1970年代的脈沖電壓法。 、1980年代的脈沖電流法和現(xiàn)代行波法。該理論是該方法的基礎(chǔ)，尤其是現(xiàn)代行波理論所采用的均勻傳輸線中的導(dǎo)電磁波。這些理論都是基于對長距離輸電線路模型的簡化，即經(jīng)過特殊處理，簡化為現(xiàn)在均勻輸電線路常用的電報(bào)方程。但在實(shí)際應(yīng)用中必須考慮非均勻傳輸線的不均勻性，即對傳輸線沒有特殊處理，也不需要解耦耦合電報(bào)方程。應(yīng)用數(shù)值分析方法獲得更準(zhǔn)確的輸電線路波動(dòng)方程，線路故障檢測將更加準(zhǔn)確，其意義和價(jià)值是難以想象的。綜上所述，從電力電纜的發(fā)展、優(yōu)勢、故障隱患、理論方法創(chuàng)新等方面，電力電纜故障檢測研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。這是電力系統(tǒng)亟待解決的問題。目前，電纜線路故障定位

5、方法主要是離線進(jìn)行，但也出現(xiàn)了在線故障定位方法。例如，日本學(xué)者采用脈沖電流法來感應(yīng)故障發(fā)生時(shí)光纖電流互感器產(chǎn)生的浪涌電流信號(hào)，并利用采集速度為16MHZ的快速A / D技術(shù)實(shí)現(xiàn)測距。電纜的在線故障定位。下一步是使用分支系統(tǒng)定位在線故障。為了克服高壓脈沖法可能進(jìn)一步損傷電纜健全部分的缺陷，美國學(xué)者還提出了一種在線故障定位法。但起點(diǎn)是開環(huán)回路或在線路末端設(shè)置開路點(diǎn)，利用故障時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓或電流在開路點(diǎn)產(chǎn)生正或負(fù)全反射，得到通過位于開路點(diǎn)附近的傳感器的脈沖信號(hào)。出其脈沖間隔時(shí)間來實(shí)現(xiàn)測距。但這種方法在實(shí)際網(wǎng)格中存在局限性。此外，日本學(xué)者還提出了一種利用分布式光纖溫度傳感器（FODT）檢測故障點(diǎn)附近

6、溫度變化來定位電纜故障的新方法。英國學(xué)者提出利用基于脈沖電流法的實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電纜故障定位。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，微機(jī)保護(hù)和故障錄波裝置的開發(fā)和大規(guī)模部署，加速了故障定位的實(shí)用化進(jìn)程。基于微機(jī)或微處理器設(shè)備的故障定位方法的研究也是國外的熱點(diǎn)之一。對于現(xiàn)有的行波測距方法，尤其是新的測距方法，國外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，取得了一定的成果?？偠灾胁ǚň哂性S多獨(dú)特的優(yōu)勢，未來將在測距和距離保護(hù)中得到更廣泛的應(yīng)用。電纜線路的故障定位方法有兩種：離線理論和在線理論。其中，離線理論按原理分為五類：電橋法、駐波法、低壓脈沖反射法（又稱雷達(dá)法） 、脈沖電壓法（又稱閃絡(luò)法）和脈沖電流法。其中，低壓脈沖法和脈沖

7、電壓/電流法是基于理想模型的現(xiàn)代行波理論。本文通過對這些測試電纜故障的方法的分析，解決了日常應(yīng)用中遇到的問題。第一章電力電纜故障分析1.1 電力電纜易故障部位根據(jù)電力局相關(guān)運(yùn)維的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，電纜容易發(fā)生故障的部位主要是絕緣、附件和外護(hù)套。1.1.1 絕緣問題電纜的絕緣老化主要發(fā)生在電纜投入運(yùn)行的后期，導(dǎo)致運(yùn)行后期的故障率大幅增加；絕緣老化主要分為樹枝狀老化、電熱老化和附件材料老化。在電場的作用下，電纜絕緣介質(zhì)部分的氣隙被釋放，從而降低了絕緣性。絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝酸鹽鼓等化學(xué)產(chǎn)物，腐蝕絕緣層：絕緣層中的水分使絕緣纖維水解，導(dǎo)致絕緣程度下降.過熱會(huì)導(dǎo)致絕緣層老化和劣化。電纜絕緣層氣隙

8、中的電離導(dǎo)致絕緣層局部過熱和碳化。電纜過載是電纜過熱的一個(gè)重要因素。電纜安裝在電纜密集區(qū)、電纜溝和電纜隧道等通風(fēng)不良的地方，干燥管少的電纜以及靠近電纜和熱管的部位等，會(huì)使電纜絕緣本身過熱，加速絕緣層的損壞.電纜絕緣層長時(shí)間在電和熱的作用下運(yùn)行，其物理性能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度下降或介電損耗增加，最終導(dǎo)致絕緣塌陷。絕緣老化故障率約為19 %。如果運(yùn)行時(shí)間特別長（30.40年以上），稱為正常老化。如果是操作不當(dāng)，在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)類似情況，則認(rèn)為是絕緣過早老化。絕緣過早老化的主要原因有：1、電纜選型不當(dāng)，導(dǎo)致電纜長期在過電壓下工作。2、電纜線周圍靠近熱源，使部分電纜或整個(gè)電氣細(xì)線長時(shí)間受熱，過早老

9、化。3、電纜在與電纜絕緣層發(fā)生不良化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境中過早老化。1.1.2 附件問題理論上認(rèn)為，電力電纜受外界環(huán)境因素和人為因素的影響較小，安全運(yùn)行可靠性高。但電纜的中間接頭和端子通常在電纜敷設(shè)現(xiàn)場手工制作安裝，容易出現(xiàn)漏紙現(xiàn)象。電纜附件故障占電纜故障的27 %。宏觀表現(xiàn)是復(fù)合界面放電和輔助材料的早期老化。復(fù)合介質(zhì)爬電放電占電纜附件故障的73 %，附件過早老化占附件故障的27 %。電纜附件的故障往往是由于生產(chǎn)工藝不良造成的。在生產(chǎn)過程中，配件出現(xiàn)氣泡、水分、雜質(zhì)等缺陷，導(dǎo)致局部放電和絕緣擊穿，主要體現(xiàn)在：1、電纜中間接頭和終端頭質(zhì)量不高(1)半導(dǎo)體剝離時(shí)，絕緣損壞或絕緣表面有顆粒、灰塵等雜質(zhì)，或一

10、半如果導(dǎo)電層的爬電距離不夠，投入運(yùn)行后，其中的雜質(zhì)會(huì)在強(qiáng)電場的作用下解離，產(chǎn)生帶電的樹枝。(2)在生產(chǎn)過程中，如果電線壓接質(zhì)量不好，接頭接觸電阻過大發(fā)熱，或熱縮過渡引起絕緣老化，使絕緣層老化并擊穿，導(dǎo)致對地短路或電纜相間短路。使電纜頭產(chǎn)生“彈射”現(xiàn)象，同時(shí)損壞附近的其他電纜。(3)電纜接頭工藝不規(guī)范，密封不規(guī)則。投運(yùn)后，絕緣部位受潮、潮氣侵蝕，造成中間接頭絕緣受潮劣化。嚴(yán)重時(shí)，水會(huì)大面積進(jìn)入電纜的主絕緣部分，導(dǎo)致主絕緣整體受潮，最終發(fā)生電纜擊穿故障。(4)導(dǎo)體連接管壓接不良。電纜中間接頭的導(dǎo)體連接管壓接不良、磨削不均勻，尤其是壓接接頭的邊緣處，有局部尖角和毛刺，容易造成接頭處電場不均勻，過程中

11、局部放電。操作、絕緣老化和絕緣性能。跌倒，發(fā)生故障。(5)電纜終端或中間接頭金屬屏蔽層的接地電阻過大。用于電纜的金屬屏蔽層。一般交聯(lián)電纜上應(yīng)有兩個(gè)接地點(diǎn)，接地電阻應(yīng)小于規(guī)定值。如果接地電阻值超過標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電纜和連接器受到過電壓時(shí)，會(huì)感應(yīng)出更高的過電壓。進(jìn)而引起絕緣部分的老化擊穿。同時(shí)，電纜接地故障引起系統(tǒng)過電壓導(dǎo)致電纜再次故障的可能性仍然存在，后果比較嚴(yán)重。2 、電纜本體在運(yùn)行過程中因負(fù)荷變化和環(huán)境因素而發(fā)生伸縮，特別是熱縮電纜附件不能彈性變形而失去密封作用。兩部分之間形成呼吸效應(yīng)，將大氣中的濕氣和水分帶入電纜附件，造成電纜附件相間或?qū)Φ囟搪饭收稀? 、環(huán)境濕度和濕度過高。電纜頭制作時(shí)，由于環(huán)境

12、濕度大，使絕緣部分受潮，使絕緣性能降低，發(fā)展成穿透通道，造成電纜擊穿事故。為盡可能避免電纜中間接頭和電纜終端發(fā)生故障，電力部門應(yīng)制定有效措施，防止電纜接頭發(fā)生故障。具體措施如下：（一）進(jìn)一步建立和規(guī)范電纜及附件的設(shè)計(jì)、選型、施工、監(jiān)理、交接和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保產(chǎn)品質(zhì)量和施工質(zhì)量的全過程控制。(2)電纜的中間接頭應(yīng)盡量減少。隧道內(nèi)敷設(shè)、槽架和直埋電纜，應(yīng)盡量在隧道內(nèi)或槽架內(nèi)設(shè)置接頭。(3)對電纜中間接頭的生產(chǎn)人員，應(yīng)進(jìn)行必要的業(yè)務(wù)資格和技術(shù)考核，持證上崗。(4) 使用護(hù)套、絕緣屏蔽層和半導(dǎo)體時(shí)要小心，絕緣表面應(yīng)徹底拋光。護(hù)送后，必須去除尖角和毛刺，并去除金屬粉末，防止留下雜質(zhì)顆粒。此外，技術(shù)

13、人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)操作技術(shù)規(guī)程，確保電纜中間頭和終端頭的生產(chǎn)質(zhì)量。選擇電纜頭時(shí)，逐漸改用橡膠預(yù)制接頭。在總結(jié)和克服熱縮電纜頭缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，專門開發(fā)使用，適用于交聯(lián)電纜接頭，已達(dá)到國際IEC標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)生產(chǎn)過程應(yīng)在現(xiàn)場完成，并選擇合理合適的時(shí)間，避免環(huán)境溫度、濕度、灰塵，甚至工作人員汗水對電纜接頭生產(chǎn)的不利影響，消除電纜接頭的隱患。生產(chǎn)過程本身的事故。1.1.3 電纜外護(hù)套問題在城市電網(wǎng)改造中，廣泛使用中低壓和高壓電纜。電力電纜的外護(hù)套是保護(hù)電纜的第一道防線，其完整性對電纜的使用壽命至關(guān)重要。、電纜外護(hù)套失效的主要原因有以下三種：(1)電纜旁邊的硬物損壞；（二）施工遺留缺陷；(3) 白蟻侵蝕；調(diào)查

14、表明，第一和第二個(gè)原因都不會(huì)對電纜造成嚴(yán)重?fù)p壞，但白蟻腐蝕更為嚴(yán)重。2.預(yù)防措施對于運(yùn)行中的電纜，只能采取措施提高搜索效率。例如，使用更好的儀器和工具，掌握測量和搜索技術(shù)。防止外護(hù)套失效的根本對策應(yīng)采用系統(tǒng)工程的方法，實(shí)行全過程控制。從電纜選擇和安裝以防止故障為目標(biāo)：(1)電纜的選擇。選擇硬度較高、抗長期性能好的外護(hù)套。目前有一種工藝可以用于在外護(hù)套上擠壓一層防蟻鞘，其防蟻性能更好。其次，可以考慮使用耐腐蝕的金屬護(hù)套，即使電纜被螞蟻損壞，也可以降低金屬護(hù)套的腐蝕程度。(2)提高電纜敷設(shè)和安裝質(zhì)量。采用先進(jìn)的敷設(shè)方法，電纜在敷設(shè)過程中不會(huì)受到很大的副作用。壓力，以防止損壞外護(hù)套。嚴(yán)格的電纜安裝環(huán)

15、境要求，如直埋電纜必須用不含石塊和硬物的細(xì)沙進(jìn)行保護(hù)。1.2 電源線故障原因了解電纜故障的原因?qū)τ跍p少電纜損壞和快速確定故障點(diǎn)非常重要。電纜故障的原因大致分為以下幾類：機(jī)械損傷：機(jī)械損傷較為常見，占故障率最大，約57 %。故障形式比較容易識(shí)別，大多會(huì)導(dǎo)致停電。機(jī)械損壞的一般原因如下：直接被外力破壞。如城市建設(shè)、交通運(yùn)輸、地下管線施工、打樁、吊裝、轉(zhuǎn)運(yùn)等意外損壞電纜。施工損壞。例如，電纜因機(jī)械牽引過大而損壞；電纜過度彎曲導(dǎo)致絕緣層或屏蔽層損壞；絕緣層和保護(hù)層因低于允許施工溫度的野蠻施工而損壞； .自然傷害。例如，中間頭或終端頭的絕緣膠膨脹，使外殼或附近的電纜護(hù)套開裂；電纜嘴和支架處的電纜護(hù)套因自

16、由行程而磨損；因地面沉降、滑坡等造成拉力過大而拉斷中間接頭或索體；由于溫度過低而凍結(jié)電纜或附件；由于大型設(shè)備或車輛的頻繁振動(dòng)而損壞電纜。絕緣受潮：絕緣受潮是電纜故障的另一個(gè)主要因素，約占故障率的13 %。絕緣受潮一般可以在絕緣電阻和直流耐壓試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，表明絕緣電阻降低，漏電流增大。一般絕緣阻尼有以下幾種原因：主要原因是接頭盒或接線盒結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良導(dǎo)致進(jìn)水，電纜制造不良有小孔或裂縫，金屬護(hù)套被刺傷異物或腐蝕穿孔等。絕緣老化劣化：電纜絕緣長期在電和熱的作用下運(yùn)行，其物理性能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致其介電強(qiáng)度下降或介電損耗增加，最終導(dǎo)致絕緣塌陷。 19 %。如果運(yùn)行時(shí)間特別長（30-40年或更長） ，

17、則在J下稱為持續(xù)老化。如果由于操作不當(dāng)而導(dǎo)致絕緣被認(rèn)為是過早老化，并且在較短的一年內(nèi)發(fā)生類似情況。絕緣過早老化的主要原因有：電纜選擇不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致電纜長時(shí)間過壓運(yùn)行。電纜線周圍靠近熱源，使部分電纜或整條電纜線長時(shí)間受熱而過早老化。電纜在對電纜絕緣層產(chǎn)生不利反應(yīng)和過早老化的環(huán)境中工作。絕緣介質(zhì)的呼吸在電場的作用下被釋放，從而降低了絕緣性。當(dāng)電纜運(yùn)行過熱時(shí)，也會(huì)引起絕緣層的老化和變質(zhì)。過電壓。電力電纜因雷擊或其他沖擊過電壓而損壞的情況并不少見。因?yàn)殡娎|絕緣層在正常工作電壓下的電應(yīng)力約為新電纜在擊穿試驗(yàn)時(shí)所能承受的電應(yīng)力的十分之一。因此，一般情況下，3-4倍的大氣過電壓或操作過電壓對絕緣良好的電纜不

18、會(huì)有太大影響。但實(shí)際上，電纜線被雷擊擊穿的情況并不少見。通過對現(xiàn)場故障對象的解剖分析可以確認(rèn)，這些故障點(diǎn)往往已經(jīng)存在一些嚴(yán)重的缺陷。雷擊只是更早地觸發(fā)了該缺陷。過電壓勵(lì)磁引起電纜絕緣擊穿的主要缺陷有：絕緣層含有氣泡、雜質(zhì)或絕緣油干涸。電纜屏蔽層有結(jié)痂或遺漏。電纜絕緣層嚴(yán)重老化。大氣過電壓和局部過電壓的作用使電纜絕緣擊穿而引起故障。一般在擊穿點(diǎn)存在材料缺陷。過熱。電纜過熱的因素有很多。從近年來各地運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)分析，主要原因如下：電纜長時(shí)間過載。因火災(zāi)或相鄰電纜故障而燒傷?？拷渌麩嵩?，長期受熱輻射。過載是電纜過熱的一個(gè)重要原因，它會(huì)導(dǎo)致電纜過熱。例如，在電纜密集的地區(qū)，電纜溝和隧道通風(fēng)不良，電

19、纜在干燥管道中，由于電纜本身的過熱，會(huì)加速絕緣損壞。橡塑電纜長時(shí)間過熱后，絕緣材料會(huì)發(fā)生硬化、變色、失去彈性、開裂等物理變化；此外，過載還會(huì)加速電纜的鉛包晶粒再結(jié)晶，造成鉛包疲勞破壞。產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。電纜和電纜附件是電纜線路中不可缺少的兩種重要材料。它們的質(zhì)量直接影響電纜線路的安全運(yùn)行。由于部分施工單位缺乏必要的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，導(dǎo)致三根電纜的生產(chǎn)質(zhì)量存在較大的質(zhì)量問題。這些產(chǎn)品質(zhì)量缺陷可以概括為以下幾個(gè)方面：線體質(zhì)量有缺陷。油紙電纜的鉛護(hù)套有雜質(zhì)、沙粒、機(jī)械損傷和引線接縫；橡塑絕緣電纜的主絕緣層偏心，含有氣泡和雜質(zhì)，半導(dǎo)電層有打結(jié)和遺漏，電纜在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中沒有密封。這導(dǎo)致大量水進(jìn)入核心；上述缺

20、陷一般不易發(fā)現(xiàn)，在維修或測試中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)絕緣電阻低，漏電流大，甚至耐壓擊穿。電纜附件質(zhì)量有缺陷。傳統(tǒng)三頭的質(zhì)量缺陷包括：鑄鐵內(nèi)有沙眼、瓷器強(qiáng)度不足、組裝件加工粗糙、規(guī)格不一致或防水膠圈老化。熱縮和冷縮電纜三端的質(zhì)量缺陷是：絕緣管有氣泡、雜質(zhì)或粗細(xì)不均，密封膠合有遺漏。三頭生產(chǎn)質(zhì)量缺陷。傳統(tǒng)三頭生產(chǎn)的主要質(zhì)量缺陷是：絕緣層包裹不嚴(yán)密（間隙大） 、不干凈、密封不嚴(yán)、絕緣膠配比不均等。熱縮三頭生產(chǎn)質(zhì)量的主要缺陷是：半導(dǎo)體層處理不干凈、應(yīng)力管安裝位置不當(dāng)、熱縮管收縮不均勻、地線安裝不牢固。預(yù)制電纜安裝質(zhì)量的主要缺陷是剝線切割尺寸不準(zhǔn)確，絕緣件設(shè)置時(shí)殘余應(yīng)力過大。此外，還存在一些將舊電纜和配件拆解使用的情

21、況。這種以舊換新、以舊換新的方法雖然在用料和省錢方面都不錯(cuò)，但對設(shè)備的完整率影響很大。 .統(tǒng)計(jì)表明，電纜本身的質(zhì)量占電力電纜故障的3 %。 1970年代和1980年代投產(chǎn)的交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜產(chǎn)品均采用l+2擠壓生產(chǎn)設(shè)備和濕蒸汽交聯(lián)技術(shù)，質(zhì)量約37000km一個(gè)不穩(wěn)定產(chǎn)品投產(chǎn)進(jìn)入高故障率時(shí)期. 1988年以來，寶鋼經(jīng)歷了多起供電電纜主絕緣擊穿事故。尸檢后發(fā)現(xiàn)，電纜的主絕緣層嚴(yán)重偏心。電纜后來在1997 年被更換。 1995年進(jìn)行的耐壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，每次提高電壓等級(jí)，部分電纜樣品的主絕緣都會(huì)發(fā)生擊穿。解剖后發(fā)現(xiàn)電纜主絕緣層有明顯的顆粒狀雜質(zhì)。對更換后的電纜的壽命評估發(fā)現(xiàn)，電纜至少還剩17年。1.2

22、.1 電力電纜安裝施工存在的問題的運(yùn)行故障中有12%與安裝施工質(zhì)量問題有關(guān)。電纜的更換時(shí)間不到其正常使用壽命的 1/4 。電纜敷設(shè)不符合規(guī)定要求或施工時(shí)受地理環(huán)境、天氣條件的影響，給電纜投入運(yùn)營后留下諸多隱患。1 、電纜外護(hù)套損壞。敷設(shè)時(shí)野蠻拖拽會(huì)損壞電纜的外護(hù)套，導(dǎo)致主絕緣部分進(jìn)水受潮，造成事故。2.環(huán)境濕度和濕度過高電纜頭制作時(shí)，由于環(huán)境濕度大，使絕緣部分受潮，使絕緣性能降低，發(fā)展成穿透通道，造成電纜擊穿事故。3 、中間接頭密封不良電纜中間接頭密封不良，投運(yùn)后絕緣部分受潮、潮氣侵蝕，造成中間接頭絕緣受潮變壞。4、導(dǎo)體連接管壓接不良電纜中間接頭的導(dǎo)體連接管壓接不良、打磨不均勻，特別是壓接端口

23、的邊緣，局部有尖角和毛刺。5 、中間接頭設(shè)置不合理中間接頭設(shè)置不合理，施工時(shí)電纜中間接頭間距設(shè)置過近，有的電纜平均有100m左右的中間接頭。這些施工質(zhì)量問題大部分是可以避免的，所以要求電纜安裝人員在鋪設(shè)電纜時(shí)要遵守安裝規(guī)定，時(shí)刻注意地理環(huán)境和氣候。1.2.2 過載運(yùn)行據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力局約40 %的電纜線路長期處于超負(fù)荷運(yùn)行、維護(hù)不及時(shí)的狀態(tài)。再加上散熱環(huán)境較差，夏季環(huán)境溫度較高時(shí)，過載電纜本體的熱量無法散發(fā)。如果出線溫度過高，會(huì)加劇整條電纜的絕緣老化，留下事故隱患。1.3 電力電纜故障的發(fā)生及發(fā)展機(jī)制電纜擊穿故障往往是由上述原因引起的。由于損壞程度不同，運(yùn)行中電力電纜擊穿故障的發(fā)生大致可分為運(yùn)行初

24、期（1 5年） 、運(yùn)行中期（525年）和運(yùn)行后期。運(yùn)營（25年后）分為三個(gè)時(shí)期。但是，當(dāng)電力電纜從外力損壞、安裝質(zhì)量、過載和電纜本體質(zhì)量問題發(fā)展到擊穿時(shí)，要經(jīng)過電和熱的多重作用，導(dǎo)致絕緣損壞和擊穿故障。該過程可以大致使用。圖 1. 1總結(jié)：圖1.1 電力電纜絕緣老化至擊穿的發(fā)展過程從圖1. 1可以看出，電氣樹老化是絕緣擊穿失效的直接原因，無論是什么原因造成的故障最終都會(huì)轉(zhuǎn)化為電氣樹的形式。含有氣體（如氣隙或氣泡）或液體（如油膜）的固體電介質(zhì)，當(dāng)擊穿強(qiáng)度較低的氣體或液體中的局部電場強(qiáng)度達(dá)到其擊穿場強(qiáng)時(shí)，這部分氣體或液體開始放電導(dǎo)致電介質(zhì)局部擊穿而不穿透電極，這就是局部放電現(xiàn)象。這種放電雖然不能立

25、即形成穿透通道，但長期的局部放電會(huì)使電介質(zhì)（尤其是有機(jī)電介質(zhì)）的劣化損害逐漸擴(kuò)大。這最終導(dǎo)致整個(gè)電介質(zhì)的擊穿。局部放電引起介質(zhì)劣化損傷的機(jī)理是多方面的，但主要有三個(gè)方面：電的作用，即帶電粒子對電介質(zhì)表面的直接轟擊，是有機(jī)電介質(zhì)分子骨架的斷裂；熱的作用，帶電粒子的轟擊使電介質(zhì)的局部溫度升高，導(dǎo)致熱熔化或熱降解；化學(xué)作用，受激分子或局部放電產(chǎn)生的二次產(chǎn)物的作用，電介質(zhì)的腐蝕可能比電和熱作用更有害。第2章 電力電纜故障測試方法2.1 研究方法電力電纜故障的診斷，無論選擇哪種測試方法，都必須按照一定的程序和步驟進(jìn)行?？偨Y(jié)如下。1.確定故障的性質(zhì)。當(dāng)開始對故障電纜進(jìn)行故障測試時(shí)，首先要做的是了解故障電纜

26、以確定故障的性質(zhì)。知道故障是接地、短路、斷線還是它們的組合；單相、兩相或三相故障；高阻、低阻、漏電或閃絡(luò)。只有確定了故障的性質(zhì)，才能選擇合適的測試方法對電纜故障進(jìn)行具體診斷。2.粗略測量距離。在確定故障電纜的故障性質(zhì)后，可根據(jù)故障性質(zhì)選擇合適的測試方法，測量故障點(diǎn)到測試端或運(yùn)行端的距離。這項(xiàng)工作稱為粗略測量距離。粗略測量距離是電纜故障測試過程中最重要的一步。這項(xiàng)工作的質(zhì)量決定了整個(gè)電纜故障測試過程的效率和準(zhǔn)確性。因此，往往需要具備相當(dāng)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行操作。在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們討論總結(jié)了多種斷層距離粗略測量方法，即經(jīng)典法（如橋梁法及其變形等）和現(xiàn)代法（脈沖反射法）

27、。 .隨著電力電纜生產(chǎn)質(zhì)量的提高和新型絕緣材料的采用，電纜的抗故障能力不斷提高（達(dá)到兆歐級(jí)） 。據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)防性測試擊穿的故障電阻不少于9096兆歐以上； 75%的運(yùn)行故障為高阻故障， 60 %以上的故障電阻達(dá)到兆歐級(jí)。由此可見，絕大多數(shù)電纜故障都是高阻故障，而那些只能測試低阻故障的經(jīng)典測試方法顯然適用性太差。當(dāng)遇到高阻故障時(shí)，必須經(jīng)過一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的“燒穿”降阻過程，才能將高阻故障轉(zhuǎn)化為低阻故障。這一漫長過程所需的設(shè)備繁瑣復(fù)雜，而新型絕緣材料電纜的故障電阻極難“燒穿”和抗跌落。3 、測量點(diǎn)準(zhǔn)確。精確定位是電纜故障測試工作的最后一步，也是最重要的一步。故障距離粗略測出后，為什么還要精確測點(diǎn)？由于粗

28、測測得的故障距離存在一定的誤差，因此故障距離的測量也存在誤差。因此，在精確測量點(diǎn)之前，只能確定故障點(diǎn)的大致位置。為了準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)的具體位置，必須通過精確的測量點(diǎn)。2.2 理論測距方法2.2.1 橋接法這是一種經(jīng)典的測試方法。圖 2-1 電橋電路連接圖-分別為故障相，如圖2-1所示。 b顯示等效電路圖。通過仔細(xì)調(diào)整R2的值，可以使電橋始終保持平衡，即CD之間的電壓差為0，沒有電流流過電流計(jì)。這時(shí)，根據(jù)電橋平衡原理，我們可以得到：R 3 /R 4 =R 1 / R 2 (1)R 1 , R 2為已知電阻，設(shè)： R 1 / R 2 =K ，則 R 3 / R 4 = K由于電纜的直流電阻與長度成

29、正比，設(shè)單位長度的電纜導(dǎo)體電阻為Ro ， L的全長表示電纜的全長，L X和L 0分別為電纜故障點(diǎn)到測量端和測量端的距離，則R 2可以替換為（L full長度+ L 0 )Ro ，根據(jù)式(1)可推導(dǎo)出：L全長+ Lo = K L X并且Lo=L全長- Lx ，所以：Lx=2L全長/ (K+1)電纜斷路故障也可以用電容電橋測量，原理上類似于上述電阻電橋。電力電纜高阻故障占故障總數(shù)的90 %以上。對于這些高阻故障，經(jīng)典的測試方法是無效的。由于高阻故障的故障電阻很高，測量電流極小，即使用足夠靈敏的儀器也很難測量；對于低壓脈沖法，由于故障點(diǎn)的等效阻抗幾乎等于電纜的特性阻抗，即反射系數(shù)幾乎為零，因此無法獲

30、得反射脈沖，也無法測量。為了使經(jīng)典方法能夠測試高電阻故障，必須通過燒穿方法將高電阻故障轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娮韫收?。為了利用電纜中的電滲效應(yīng)，燒穿裝置的輸出通常是直流負(fù)高壓。大量實(shí)踐證明，采用負(fù)高壓燒斷故障點(diǎn)的效果比正高壓或交流高壓要好得多。燒穿電流一般在毫安級(jí)。必須使用大電流才能燒穿的概念是錯(cuò)誤的。事實(shí)上，在負(fù)直流高壓下，幾毫安的電流就能使故障點(diǎn)的絕緣碳化。燒穿電流過大時(shí)，雖然燒穿速度快，但燒穿過程不易控制，容易造成故障點(diǎn)碳化熔化，造成接地故障，增加故障定位工作的難度。當(dāng)故障點(diǎn)形成低阻且穩(wěn)定的通道時(shí)，可采用低阻測試法測試到故障點(diǎn)的距離。順便說一句，并不是所有的高電阻故障都可以通過燒穿減少為低電阻故障（例

31、如某些電纜接頭） 。對于油浸紙絕緣電纜，由于絕緣油的滲透，燒穿后的故障電阻值往往會(huì)上升，影響試驗(yàn)工作，有時(shí)需要反復(fù)燒穿。測試高阻故障的經(jīng)典方法必須經(jīng)過燒穿電阻降低的過程。并且有些高阻故障已經(jīng)燒穿，但是當(dāng)高壓燒穿解除后，故障電阻迅速上升，無法測量。另外，上面介紹的幾種低壓電橋法，由于測試電壓低，測量電流小，在振鏡靈敏度一定的情況下，測量誤差較大。為了解決以上兩個(gè)問題，可以采用高壓電橋法。高壓電橋法的測試接線方法、測量原理和故障距離的計(jì)算公式與電阻電橋法完全相同。不同的是低壓直流電源被高壓直流電源代替。高壓電橋法，由于在測試過程中所有測試設(shè)備都處于高壓狀態(tài)，因此設(shè)備和操作人員的安全是一個(gè)非常重要的

32、問題。只有在比較完善的測試條件下，才能使用高壓電源。橋接法。因此，高壓電橋法并未得到廣泛應(yīng)用。2.2.2 低壓脈沖反射法測量故障 點(diǎn) 發(fā)射 脈沖 和 反射 脈沖 之間 的 時(shí)間 差 .據(jù)統(tǒng)計(jì)，低壓脈沖法測得的電纜低阻或無回路故障約占電纜故障總數(shù)的10 %左右。低壓脈沖反射法適用于低電阻（RX 10Zc ）短路或接地、斷開（開路）故障，可測試電纜全長和無線電波在環(huán)境中的傳播速度。電纜。由于電纜全長和電纜中電波傳播速度的測試方法與開路故障的測試方法完全相同，因此不再專門介紹此蓋板。低壓脈沖反射法測試線非常簡單。測試時(shí)向電纜中注入低壓脈沖，脈沖沿電纜傳播到阻抗失配點(diǎn)，如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中間接頭等，脈

33、沖被反射，如圖2-2所示：圖2-2 低壓脈沖反射示意圖儀器記錄返回測量點(diǎn)（圖2-2） 。波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖之間的時(shí)間差 t對應(yīng)于脈沖在測量點(diǎn)和阻抗失配點(diǎn)之間來回傳播的時(shí)間。如果電纜中脈沖的波速V已知，則到阻抗失配點(diǎn)的距離可通過下式計(jì)算：L = V t / 22.2.3 脈沖電壓法脈沖電壓法，又稱閃絡(luò)試驗(yàn)法 ，是1960年代發(fā)展起來的一種高阻閃絡(luò)故障試驗(yàn)方法。首先，故障電纜在直流高壓或脈沖高壓的作用下被擊穿，然后通過測量放電形成的電壓脈沖波在觀察點(diǎn)和故障點(diǎn)之間傳播的時(shí)間來確定距離。脈沖電壓法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是不需要燒穿高阻和閃絡(luò)故障，故障擊穿產(chǎn)生的瞬時(shí)脈沖信號(hào)直接用于測距，測試速度快。對人員

34、的技術(shù)要求比較高，測距結(jié)果往往與操作人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)有比較大的關(guān)系。但隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，這方面的要求逐漸降低。脈沖電壓法的缺點(diǎn)如下：1 .安全性差。儀器通過電容-電阻分壓器獲得所需的測量電壓脈沖信號(hào)。儀器與高壓回路直接電耦合，容易產(chǎn)生高壓信號(hào)串入，造成儀器損壞。2 .使用閃測法測距時(shí)，由于高壓電容對故障反射回來的脈沖信號(hào)處于短路狀態(tài)，需要串聯(lián)一個(gè)電阻或電感產(chǎn)生反射電壓波信號(hào)，這增加了布線的復(fù)雜性并降低了電容器放電時(shí)施加在故障電纜上的電壓。使故障點(diǎn)不易發(fā)生故障。3 .在故障放電過程中，特別是在閃絡(luò)試驗(yàn)過程中，分壓器耦合的電壓波形變化不劇烈，難以區(qū)分。2.2.4 脈沖電流法脈沖電流法利用線性電流

35、耦合器采集電纜中的電流行波信號(hào)，用高壓擊穿電纜的故障點(diǎn)，用儀器采集并記錄擊穿產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，并通過分析判斷當(dāng)前行波信號(hào)。測量端與故障點(diǎn)之間往返一趟所需的時(shí)間用于計(jì)算故障距離。與脈沖電壓法相比，脈沖電流法采用線性電流耦合器，與高壓電路無直接電連接，對測試設(shè)備和測試人員更安全。線性電流耦合器產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào)也比較容易區(qū)分。因此，與脈沖電壓法相比，這種方法得到了更廣泛的應(yīng)用。脈沖電流法有直流高壓閃絡(luò)法和脈沖高壓閃絡(luò)法兩種試驗(yàn)方法。直流高壓閃絡(luò)法（直接閃絡(luò)法）適用于測量閃絡(luò)擊穿故障。這類故障的抗故障能力非常高。當(dāng)用高壓設(shè)備將電壓升高到一定值時(shí)，就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)擊穿。儲(chǔ)能電容通過穩(wěn)壓器和高壓測試變壓器

36、充電。電容與電阻串聯(lián)形成回路，回路耦合線性電流耦合器檢測信號(hào)。當(dāng)電容器電壓升高到一定值時(shí)，電纜故障點(diǎn)被高壓擊穿，形成短路電弧，故障點(diǎn)電壓迅速接近零，產(chǎn)生突跳電壓和突跳電流，從故障點(diǎn)傳播到兩端。故障距離可以通過測量電流脈沖在測量端子和電纜一端故障點(diǎn)之間經(jīng)過一次的時(shí)間來獲得。直接閃光法的波形簡單、易懂、精度高。但由于電容本身與電纜有雜散電感，在波形上出現(xiàn)了一個(gè)應(yīng)該是負(fù)脈沖的小正脈沖，影響測距精度。而且故障經(jīng)過多次直閃法后，故障電阻下降，不能再使用這種方法，所以前幾次測試非常重要。沖擊高壓閃絡(luò)法（ rush-flash法）適用于測試大部分閃絡(luò)故障。脈沖閃光法的測試電路與直接閃光法的測試電路基本相同，

37、只是在充電電容器和電纜之間增加了一個(gè)球形放電間隙。給充電電容充電。電壓達(dá)到一定值后，球形放電間隙會(huì)擊穿放電，電纜線路會(huì)得到瞬時(shí)高壓。當(dāng)高壓大于故障點(diǎn)的臨界擊穿電壓時(shí)，故障會(huì)擊穿放電，導(dǎo)致電流和電壓信號(hào)向兩端傳播。通過捕獲該信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)故障定位。與直接閃光法相比，脈沖閃光法波形更復(fù)雜，分辨難度更大，準(zhǔn)確度較低，但適用范圍更廣。2.2.5 直閃法直流高壓閃絡(luò)法稱為直接閃絡(luò)法。這種方法最適用于高阻閃絡(luò)故障，即故障點(diǎn)沒有形成電阻通道（或者雖然形成了電阻通道，但是電阻值很高） ，當(dāng)外加電壓達(dá)到一定值時(shí)（通常是幾千伏或幾萬伏）發(fā)生閃絡(luò)擊穿。閃絡(luò)故障的兩次擊穿之間的時(shí)間間隔有時(shí)是幾秒或幾分鐘。對于油浸紙絕緣

38、電纜，特別是舊的充油接頭失效，由于絕緣油的流動(dòng)，擊穿現(xiàn)象可以暫時(shí)停止。 ，形成閉合斷層。另一方面，閃絡(luò)故障在擊穿數(shù)次或十幾次后，由于故障電阻降低，不能加直流高壓，不能繼續(xù)試驗(yàn)，所以要珍惜最初的閃絡(luò)機(jī)會(huì)。2.2.6 電纜故障檢測新理論二次脈沖法根據(jù)本文提出的幾種方法，故障定位的距離測試仍存在以下問題：1 、故障點(diǎn)未擊穿在測試中，沒有經(jīng)驗(yàn)的人往往認(rèn)為當(dāng)球間隙放電時(shí)，故障點(diǎn)也同時(shí)放電；或者只要球隙放電，就可以測量出需要的波形。球間隙的擊穿取決于球間隙距離的大小和施加的電壓。距離越大，擊穿所需的電壓越高，擊穿時(shí)施加在電纜上的電壓也越高。故障點(diǎn)的擊穿取決于故障電阻的大小和電纜上的沖擊電壓。對于具有一定故

39、障電阻值的故障點(diǎn)，如果球隙太小，球隙擊穿時(shí)施加在電纜上的電壓會(huì)很低，甚至可能低到故障點(diǎn)不能被電離和電離的程度。壞了。判斷故障點(diǎn)是否為閃絡(luò)擊穿放電主要有兩種方法：( 1)通過檢測高壓整流電路中的電流，判斷故障點(diǎn)是否有閃絡(luò)擊穿放電。一般來說，放電電流不大于10mA時(shí)，故障點(diǎn)不擊穿；放電電流大于20mA時(shí)，故障點(diǎn)有閃絡(luò)擊穿；當(dāng)放電電流為10mh至20mh時(shí)，往往放電不足。當(dāng)故障點(diǎn)已完全放電時(shí)，球間隙的放電聲清脆響亮。( 2)通過觀察閃絡(luò)測試儀的測試波形來判斷故障點(diǎn)是否有閃絡(luò)擊穿放電。對于直閃法，如果故障點(diǎn)有閃絡(luò)放電，儀器屏幕上會(huì)顯示直閃波形，否則無波形顯示。對于dash-flash法，當(dāng)故障點(diǎn)沒有擊

40、穿時(shí)，波形上只測到終端反射脈沖，而在故障點(diǎn)沒有放電脈沖。當(dāng)故障點(diǎn)放電不完善時(shí)，屏幕上會(huì)出現(xiàn)一些不規(guī)則的波形，而不是大余弦振蕩波形。當(dāng)故障點(diǎn)未放電或放電不完善時(shí)，會(huì)造成無故障點(diǎn)的反射波形或波形不規(guī)則，給測距工作帶來困難。這時(shí)可以考慮增加沖擊放電能量。由W=I / 2Cv2可以看出，增大電容，增大脈沖電壓可以增加脈沖放電能量。當(dāng)電容足夠大（不小于4uF）時(shí)，提高沖擊電壓的效果更明顯。2 、多個(gè)故障同時(shí)放電故障電纜的一相出現(xiàn)兩點(diǎn)（或多于兩點(diǎn)）故障。用閃絡(luò)法測試這類故障時(shí)，往往會(huì)同時(shí)放電兩個(gè)（或多個(gè)）故障點(diǎn)。一般來說，故障點(diǎn)附近的放電波形是在測試端得到的，而后一個(gè)故障點(diǎn)產(chǎn)生的反射波無法到達(dá)測試端，因?yàn)?/p>

41、前一個(gè)故障點(diǎn)已經(jīng)被放電弧短路了。但是，也有可能是附近的故障點(diǎn)沒有被放電弧完全短路。這樣測得的波形比較復(fù)雜，是兩個(gè)故障點(diǎn)反射疊加的復(fù)合波形。3.沖擊電壓過高閃光試驗(yàn)時(shí)，沖擊直流高壓不宜過高。因?yàn)椋邲_擊直流高壓會(huì)導(dǎo)致測試波形失真。當(dāng)被測相的故障點(diǎn)多于兩個(gè)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致多個(gè)故障點(diǎn)同時(shí)放電，使測試波形復(fù)雜化。過大沖擊直流高壓可能會(huì)過快降低故障點(diǎn)電阻，甚至變成金屬接地故障，給給定點(diǎn)工作帶來麻煩?；谝陨先齻€(gè)原因，采用直閃法檢測電纜故障時(shí)，沖擊直流高壓應(yīng)由低到高逐步調(diào)整，故障點(diǎn)應(yīng)充分放電。由以上分析可知，低壓脈沖法波形清晰，便于工程技術(shù)人員識(shí)別故障，但僅適用于低阻故障，而脈沖電壓法適用于各種故障，但波形

42、難以區(qū)分。如果將這兩種技術(shù)結(jié)合起來，對于高阻和閃絡(luò)故障，按照以下工作步驟進(jìn)行工作在理論上是可行的。首先，向故障電纜發(fā)送低壓脈沖。只要故障點(diǎn)的接地電阻大于電纜波阻抗的5倍以上，我們就可以認(rèn)為故障電纜此時(shí)沒有接低壓脈沖，脈沖不在故障處高電阻和閃爍點(diǎn)。會(huì)發(fā)生反射。那么脈沖釋放端接收到的反射波形就相當(dāng)于一根絕緣良好的電纜的波形。向故障電纜釋放一個(gè)足以在芯絕緣故障點(diǎn)引起閃絡(luò)的高壓脈沖，并觸發(fā)第二個(gè)低壓脈沖的釋放。當(dāng)故障點(diǎn)處的電弧未熄滅時(shí)，故障點(diǎn)相對于低壓脈沖完全短路。釋放端接收到的低壓脈沖的反射波形相當(dāng)于鐵芯對地完全短路的波形。通過將接收到的前后兩個(gè)低壓脈沖反射波形疊加，兩個(gè)波形會(huì)有一個(gè)明顯的分叉點(diǎn)，分

43、叉點(diǎn)的位置就是故障點(diǎn)的位置。二次脈沖法的原理及系統(tǒng)組成圖（圖2-3 ）如下：圖2-3 二次脈沖法原理及系統(tǒng)組成二次脈沖法完成故障點(diǎn)的預(yù)定位后，將放電球間隙調(diào)整到一定位置，然后給球間隙增加電壓，自動(dòng)放電。從示波器或放電聲音可以判斷故障點(diǎn)是否已被擊穿放電。故障分解放電時(shí)，球隙的放電聲響亮而清晰。勘測人員可以攜帶聲磁接收器到計(jì)算出的位置進(jìn)行檢測，根據(jù)放電聲的大小和磁場信號(hào)的頻率確定故障點(diǎn)的精確位置。第三章電纜故障的定點(diǎn)法在進(jìn)行電纜故障定位時(shí)，無論使用哪種儀器和測量方法，都難免會(huì)出現(xiàn)誤差；而且大部分電纜都埋在地下，測量和繪制電纜電路圖時(shí)會(huì)有誤差。因此，根據(jù)距離測量結(jié)果只能確定電纜故障點(diǎn)的大致位置。為了

44、減少開挖工作量，測距后，還需要在地面進(jìn)行精準(zhǔn)定位工作。本章討論查明電纜故障的方法。3.1 電纜路徑檢測通過檢測電纜上方地面上的磁場來確定電纜路徑。根據(jù)電纜的阻抗特性和測量電磁場信號(hào)的方便性，用于電纜路徑識(shí)別的交流電信號(hào)的頻率一般從幾十赫茲起。到十千赫。交流信號(hào)輸入電纜的方式主要有電流耦合、電容耦合和電感耦合。根據(jù)不同的應(yīng)用，每種耦合方式又可以分為幾種連接方式。通過各種耦合方式，在電纜周圍產(chǎn)生交變電磁場，通過測量電纜上方地面上的電磁場分布可以確定電纜路徑。接收線圈用于接收地面磁場信號(hào)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。信號(hào)放大后，通過耳機(jī)或其他方式進(jìn)行監(jiān)聽。隨著接收線圈的移動(dòng)，信號(hào)的大小發(fā)生變化，由此可以

45、確定電纜路徑。信號(hào)的強(qiáng)度由連接到接收器的耳機(jī)的音量決定。根據(jù)檢測時(shí)磁場信號(hào)曲線的不同，檢測方法分為最大法和最小法。最大值法，又稱聲峰法，通過尋找信號(hào)最強(qiáng)的特征點(diǎn)來確定電纜路徑；最小法，也稱為聲谷法，通過尋找信號(hào)最弱的特征點(diǎn)來確定電纜路徑。每種靜態(tài)電流輸入方式最終都會(huì)在電纜周圍產(chǎn)生交變磁場。以相地連接法為例，當(dāng)電纜深度遠(yuǎn)大于電纜直徑時(shí)，磁力線在電纜周圍的分布可以近似地視為電纜橫截面的幾何中心。為圓心。一組垂直于電纜方向的同心圓，當(dāng)接收線圈與磁力線成不同角度放置時(shí)，在垂直于電纜方向的方向上左右移動(dòng)，接收到的電磁場信號(hào)的分布是不同的。電纜路徑檢測的最大方法是使接收器的接收線圈垂直于地面或電纜的方向，

46、并緩慢移動(dòng)當(dāng)線圈在電纜正上方且與電纜垂直時(shí)，通過線圈的磁力線最多，接收到的信號(hào)最強(qiáng)。位置是電纜行進(jìn)的路徑。電纜路徑檢測的最小方法是使接收器的接收線圈與地面或電纜方向平行，緩慢移動(dòng)接收線圈，接收到的信號(hào)強(qiáng)度呈馬鞍形分布。磁力線通過線圈，線圈沒有感應(yīng)電動(dòng)勢，接收到的信號(hào)很微弱。然后先將線圈向兩側(cè)移動(dòng)，一部分磁力線會(huì)穿過線圈，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)逐漸增強(qiáng)。削弱。對應(yīng)于鞍形曲線底部的測試位置就是電纜經(jīng)過的路徑。相間連接時(shí)的電纜路徑檢測原理與相間連接的原理類似。由于電纜導(dǎo)體的絞合，地面上的磁場分布沿電纜的路徑變化，最大法和最小法的應(yīng)用是不同的。當(dāng)兩根載流導(dǎo)體所在的平面垂直于大地時(shí)，電纜上方的磁場

47、分布與相對地連接一致，上述最大最小方法均適用。當(dāng)兩根導(dǎo)體所在的平面平行于大地時(shí)，由于磁力線直接進(jìn)入電纜上方的大地，因此相地連接時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度分布曲線正好相反。當(dāng)線圈垂直于地面放置時(shí)，通過電纜正上方線圈的磁力線最多，信號(hào)最強(qiáng)。當(dāng)線圈與地面平行放置時(shí)，通過電纜正上方線圈的磁力線最少，信號(hào)最弱。3.2 故障定位電力電纜發(fā)生高阻故障后，故障點(diǎn)的物理化學(xué)性質(zhì)變化不大，尋找故障點(diǎn)非常困難。用閃絡(luò)法粗略檢測出故障后，一般需要通過故障點(diǎn)的直流擊穿或閃絡(luò)產(chǎn)生的聲磁信號(hào)尋找故障點(diǎn)。綜上所述，有聲測法、磁測法和聲磁同步法等幾類。聲學(xué)測量法，又稱聲學(xué)判斷法，是最簡單、最常用的高阻故障定位方法。對于淺埋電纜，當(dāng)故障抽頭通

48、過或閃絡(luò)放電時(shí)，地面可清晰聽到爆炸聲，根據(jù)聲源查找故障點(diǎn)。但對于電纜護(hù)套未燒穿或電纜埋深且過渡電阻較小的電纜故障，可以降低故障點(diǎn)處的放電聲，采用高靈敏度聲電轉(zhuǎn)換器（拾音器或壓電晶體）是必需的。 ，將地面上微弱的地震波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并通過相關(guān)儀器將信號(hào)放大，然后用耳機(jī)還原成聲音，或通過顯示設(shè)備顯示聲音的強(qiáng)度。聲學(xué)測量法的基本原理是利用直流高壓對高原電容器通電，利用電力電纜故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)來確定故障點(diǎn)。聲音傳感器檢測電源線上方的聲音信號(hào)，也就是聲音最大的地方。是故障點(diǎn)的位置。該方法主要用于電力電纜高阻故障的定點(diǎn)。聲學(xué)測量法因其簡單方便而被廣泛使用，但不適合在故障距離測量誤差大、電纜埋深或環(huán)境

49、噪聲強(qiáng)的情況下使用。圖 3.1 是聲測點(diǎn)法的示意圖。圖中VT為穩(wěn)壓器， PT為升壓變壓器， G為球形間隙， C為高壓電容（通常為4F ） 。基本原理是先通過高壓設(shè)備給電容G充電。當(dāng)電容器中的電荷強(qiáng)度達(dá)到一定的電位時(shí)，它將通過球形間隙G將電纜的故障芯放電，并將電能傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)。在拾音器的幫助下，在故障點(diǎn)釋放能量時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)聲可以從地面聽到，而接收信號(hào)最強(qiáng)的地方一般就是故障點(diǎn)。為了使故障點(diǎn)的聲音易于聽到，需要適當(dāng)增加故障點(diǎn)的放電能量。為了使故障點(diǎn)的放電聲不同于周圍的噪聲，要求放電是周期性的。在實(shí)際故障定位過程中，一般放電周期為2-4秒左右。磁力測量是一種電磁方法，通過故障抽頭或閃絡(luò)時(shí)釋放的電磁波來

50、確定故障點(diǎn)的位置。從圖3.2可以看出，故障點(diǎn)附近釋放的電磁場最強(qiáng)，這種判斷方法比較適合線路較長的場合。杜鵑不足是由于無法刮除磁場信號(hào)，這是由高壓信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的。它是由故障點(diǎn)或故障點(diǎn)引起的。這種測量方法有一個(gè)盲點(diǎn)。這種方法不能用于十米的圓周。聲磁同步法是近年來發(fā)展起來的一種新型高阻故障定位方法。計(jì)數(shù)器由故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的磁場信號(hào)觸發(fā)，計(jì)數(shù)器由聲信號(hào)終止。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值表示測量點(diǎn)與故障點(diǎn)之間的距離。 ，反復(fù)測量，找到離故障點(diǎn)最近的點(diǎn)，也就是故障點(diǎn)的正上方。圖 3.1 聲學(xué)測量方法示意圖圖 3.2 磁測法示意圖通過檢測電力電纜故障點(diǎn)放電時(shí)產(chǎn)生的磁信號(hào)和電信號(hào)的時(shí)間差來確定故障點(diǎn)的位置。由于磁場信號(hào)傳

51、播速度快，從故障點(diǎn)傳播到放置儀器傳感器探頭的時(shí)間一般可以忽略不計(jì)，而聲音信號(hào)的傳播速度比磁場慢信號(hào)，因此可以使用聲音和磁信號(hào)之間的時(shí)間差。判斷故障點(diǎn)的距離，時(shí)間差最小的點(diǎn)為故障點(diǎn)。3.3 其他方法近年來，電纜故障在線檢測技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感技術(shù)在電纜故障檢測中的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。它不僅能滿足快速定位的要求，而且定位更準(zhǔn)確，因此其應(yīng)用越來越受到重視。光在光纖中傳輸時(shí)，光的特性（如幅度、相位、偏振態(tài)等）會(huì)隨著檢測對象的變化而變化，對光的特性進(jìn)行調(diào)制。通過檢測調(diào)制光，可以感知外部信息。這是光纖傳感器的基本原理。用于電纜故障檢測的分布式光纖溫度傳感器是傳感光纖傳感器。 FODT傳感器的工作原理是拉曼反向散射光的強(qiáng)度隨電纜溫度的變化而變化。拉曼后向散射光由反斯托克斯光（anti - Stokes 1ight ）和斯托克斯光（Strokes light ）組成。兩種光的波長不同，光強(qiáng)的比值可以轉(zhuǎn)化為溫度讀數(shù)，距離可以從激光脈沖開始注入到散射光返回的時(shí)間計(jì)算。光纖中的光速為0 。 2 m/ns，所以從光束注入到后向散射光到達(dá)時(shí)間每10ns可以轉(zhuǎn)換成1米的光纖長度，稱為光纖時(shí)