低压脉冲法和冲闪法对电缆故障测试的分析

1、精选优质文档-倾情为你奉上低压脉冲法和冲闪法对电缆故障测试的分析白晓斌曹宝秦赵克壮卢广坤高纪安 （陕西宝鸡供电局，陕西宝鸡）摘要介绍了低压脉冲法、冲击高压闪络法对电缆的故障定位时产生的波形进行分析，并结合工作实际经验，对波形的识别进行总结，并对实例进行了介绍。 关键词电力电缆故障低压脉冲法冲击高压闪络法波形 随着电力电缆网络结构迅速发展，电力电缆的数量日益增多，电缆故障也在不断增加，如何快速准确的找出电缆故障点，测出故障点距离，这就要求测试人员首先要用好闪测仪，正确识别波形，目前国内外广泛使用低压脉冲法和冲闪法检测波形1，低压脉冲波对导体阻抗敏感性高，而冲闪法的高压冲击波对波阻抗敏感性高，掌握

2、波形的形成过程，并能准确识别是电缆故障测试的关键。1低压脉冲波形的识别及形成原理分析低压脉冲反射法2，又叫雷达法，主要用于电缆的低阻、短路故障及断路故障的测距，此方法比较简单直观，通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测距。不同的故障性质具有不同的反射波，如果发射脉冲是正极性的，回波脉冲是正极性的脉冲，表示是断路故障或终端头开路，即电压不能馈至另一端的故障；回波是负极性脉冲，则是短路接地故障，表示电缆故障点绝缘电阻低于该电缆的特性阻抗，甚至为零的故障，对低压脉冲法产生波形的分析如图1所示。1、终端反射波形分析：t1时刻是闪测仪的发射脉冲，t2时刻为电缆的接头反射脉冲，T3时刻为全长反射，T4

3、时刻为全长反射的二次反射。t1到t3或t3到t4所显示的距离就是全长。2、开路故障测试波形分析： t1时刻是发射脉冲，t2时刻为接头反射脉冲，t3时刻为开路故障的反射脉冲，t4时刻为开路故障点二次反射。开路故障距离为t1到t3或者t3到t4所显示的距离。3、低阻（短路）故障测试波形分析： t1时刻是发射脉冲，t2时刻为接头反射脉冲，t4时刻为低阻故障反射脉冲，t5时刻为终端反射，t7时刻为低阻故障点二次反射。故障点距离为t1到t3或者t3到t5所显示的距离。对于低压脉冲法波形的分析，要把握住三点：极性、幅度、时间。图1低压脉冲产生波形分析时间t发射脉冲发射脉冲发射脉冲时间t幅度U终端反射波形短

4、路故障波形低阻故障波形t1t1t1t2t2t2t3t3t3t4t4t4t5接头反射全长反射全长二次反射接头反射接头反射断路故障反射断路故障二次反射低阻故障反射终端反射低阻故障二次反射时间t短路接 头断 路幅度U0幅度U0电缆故障测试仪终 端2高压冲击闪络波形的识别及形成原理分析就大部分电缆故障本质来说，基本都属于绝缘体的损坏，其中高阻故障是由于绝缘介质的击穿强度下降所致，因为故障点的阻值高，应用脉冲法，由于故障点等效阻抗几乎等于电缆特性阻抗，所以反射系数几乎等于零，因得不到反射脉冲而无法测量。而冲击高压闪络法可以测试电缆的高阻泄漏故障、高阻闪络性故障、低阻短路故障和断线故障，是一种高效可靠、适

5、应性较广的电缆故障测寻方法。冲击高压闪络法1，又称冲闪法，是几乎所有的电缆故障都可以采用的方法。冲击高压闪络法测试原理是在故障电缆的始端施加一个冲击高压，将故障点电弧击穿，利用故障点击穿瞬间的电压突跳作为测试信号，观察此信号在故障点和电缆始端之间往返一次的时间进行测距。冲击高压闪络法的信号取样方法有多种，常用的方法有电压取样法电流取样法。目前，虽然电压取样法安全性较电流取样法差，但是笔者认为它抗干扰性好，测试更准确，所以许多地方依然采用此方法，冲闪法（电压取样）的工作原理如图2所示。电缆故障智能测试仪mA220VVTPTDCJSL高压组件箱R1R2被测电缆图2冲闪法（电压取样）线路图理图在工作

6、实际中，应用冲闪法测试时，对于故障点在电缆的不同位置所形成的波形往往不相同，冲闪法测试波形如图所示1：图A故障点在测试始端的波形 图B故障点在中间段的波形 电缆全长图C故障点在测试终端的波形 图D故障点没有放电的波形图3冲闪法测试波形图从上述波形中可以看出，冲闪法测试波形整体像一个衰减的余弦振荡及叠加在余弦振荡上的快变化脉冲。从图中的波形可以看出，正脉冲前还有一个负尖峰，后面的波形也有相应的变化。这是因为电缆在加冲击负高压时，故障点处负高压上升有一个过程，故障点的电离放电也有一段迟延时间，所以在故障点放电之前，冲击电压波已经在终端头被反射，并越过故障点传向测试端。在此之后故障点才被电离击穿，形

7、成正向阶跃电压向测试端传输，因此在第一回波的正脉冲前出现了负尖峰。如果两个回波的时间差从第一回波正脉冲前的负尖峰下降拐点算起的话，将会造成相当大的测量误差，只能从第一回波的正突跳拐点算起直到第二回波的负突跳拐点这段时间才是正确的。3实例分析例1：宝鸡某单位的一条电缆发生接地故障，该电缆已运行45年，总长度1792米，电缆型号ZQ2-3×150mm2，电缆从宝鸡发电厂10kV配电室出线，穿过水渠、宝成铁路，跨越清姜河，穿过川陕公路，进入长岭公司，走径非常复杂，所以粗测就成为关键的一步。该电缆经测试A、B两相阻值为500M，C相为2。首先用低压脉冲法进行测量全长，接好相A，波形呈水平，波

8、的拐点变化明显，其中对终端共有两次反射，极性相同，笔者量取两次反射的间距，再除以2就是全长，即1792米。如图4所示：图4应用低压脉冲法测量全长的波形闪测仪接故障相C相，测量故障距离。低压脉冲发所看到的波形极性相反，二次反射波形幅度减小，而且两次反射的时间间隔相同，故障距离为1036米，如图5所示。图5应用低压脉冲法测量低阻故障的波形本着“一个故障，多法测量，相互印证”的电缆故障测试原则，为了进一步验证，应用高压冲闪法进行测试，波形如图6所示，由于高压脉冲波的衰减，所以波形整体像一个衰减的余弦振荡，t0到t1表示故障点电离击穿延时。测试端到故障点的距离为t1到t2或者是t3到t4所显示的距离。

9、测得故障距离为1075米，与低压脉冲法波形分析的距离相差29米，最后在这粗测的范围内进行精确定位,找到了故障点。图6应用冲闪法测量故障距离通过例1说明了应用低压脉冲法测试时，低压脉冲波对导体阻抗敏感性高，波形的产生是由于电缆不同的绝缘阻抗对脉冲信号的不同反射而形成，不同的故障性质具有不同的反射波；而冲闪法的高压冲击波对波阻抗敏感性高，冲闪法波形的产生3，是由于当故障点闪烙放电时，瞬间整条线路都为地电位，电缆和球间隙之间串接的电感线圈对突跳电压有较大的阻抗，就形成了一些尖齿脉冲（拐点），叠加在衰减的余弦振荡上形成。应用冲闪法（电压取样）进行，只要从第一回波的正突跳拐点算起直到第二回波的负突跳拐点

10、这段距离就是故障点距离，也就是找出波形相临两个脉冲的上突跳的拐点到下突跳拐点的间隔。例2：在冲闪法测试中的一个关键的问题是判断故障点是否击穿放电，其中例2这项工作使我们从中吸取了很深刻的教训。宝鸡某厂电缆（ZLQ21-3*240mm28.7/10kV）发生接地故障，电缆长度为1975米，经测量三相阻值均为5M，应用冲闪法进行测距，电压在15kV左右，波形如图7。图7应用冲闪法测量故障距离（电压低，故障点未放电，显示全长）“t0至t1”与“t1至t2”的距离均为1973米，接近电缆全长。于是应用声测法精确定位时，确实在电缆的另一侧户内电缆终端头处听到了很小的声音，和球间隙放电声同频率，就对户内电

11、缆终端头处产生了怀疑。但是通过撒沙看有无振动、手摸有无发热、以及声音幅度、频率的辨别，确认这是干扰定位的“异响”现象，不是故障点放电的声音，原来是接地线接触不好，形成电位差造成的放电现象。再次将电压升高至26kV时，出现了标准的冲闪法波形，故障点距离显示675米，且容易识别，如图8所示，定点挖出后，发现是电缆中间头爆炸。图8应用冲闪法测量故障距离（升高电压，故障点击穿放电）对例2的分析：原来第一次测试的波形是电缆故障点没有被击穿，如果电缆没有故障或冲击电压过低或储能电容C过小，电缆就不会出现闪络现象。而电缆故障点能否被击穿仅取决于电缆上得到的冲击电压的高低，球间隙太小，击穿时加到电缆上的电压可

12、能低到无法电离击穿故障点，这种情况下，球间隙看来是被击穿了，但是电缆故障点并没有被击穿，因此就无阶跃电压反射回来，在屏幕上仅能看到负高压在传到电缆终端被反射的终端反射波，代表了电缆全长，无法测出故障距离。4结束语总之，电力电缆故障探测是一项技术性和经验性都很强的工作，处处留心皆学问，只有掌握波形的形成原因，分析波形的突变拐点，及时准确的进行预定位，为故障的迅速处理赢得宝贵时间。参考文献1 张栋国.电缆故障分析与测试M.北京：中国电力出版社，2005.2 张栋国，孙雷.电力电缆及其故障分析与测试M.西安：陕西科学技术出版社，1994：121159.3 毕国轩等.电力电缆故障原因分析及探测方法探讨J.山西电力，2005，（4）：1618作者简介白晓斌（1972-），男，工程师，西安交通大学工程硕士，研究方向：电缆故障测寻，宝鸡供电局电缆工程公司工作。曹宝秦（1958-），男，电缆高级技师，宝鸡供电局电缆专业技术专家，现任宝鸡供电局电缆工程公司经理。赵克壮（1965-），男，高级工程师，大学本科，任宝鸡供电局电缆工程公司副经理。