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單芯電纜結構

二、電纜線路故障分類及性質診斷

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故障分類

1. 接地故障：電纜一芯主絕緣對地擊穿故障（最常見）。

2. 短路故障：電纜兩芯或三芯短路（統包電纜）。

3. 斷線故障：電纜一芯或數芯被故障電流燒斷或受機械外力拉斷，造成導體完全斷開。

4. 閃絡性故障：一般發生于耐壓試驗擊穿，多出現在中間接頭或終端頭。

5. 混合性故障：同時具有上述接地、短路、斷線中兩種及以上性質的故障。

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故障原因

1. 外力損傷：

（1）直接外力故障

（2）因外力損傷後來發生電纜隐性外力故障。

2. 絕緣受潮（附件密封不良或本體有小孔）。

3. 絕緣老化變質（過熱）。

4. 過電壓。

5. 制造質量、設計質量、施工質量。

6. 外護層受地下酸堿腐蝕。

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故障機理

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性質診斷

1. 試驗擊穿性質确定

（1）單相接地：對分相屏蔽電纜均為單相接地。

（2）相間短路：統包型電纜。

（3）閃絡性故障：電壓升至某值，絕緣水平下降，擊穿放電；電壓降低，絕緣恢複，擊穿放電停止。

2. 常見運行故障

3. 運行故障性質确定

（1）單相接地故障：用絕緣電阻表測量A-地、B-地及C-地絕緣電阻值，測量時另外兩相不接地。

（2）相間短路故障：測量A-B、B-C及C-A絕緣電阻值，判斷有無相間短路。

（3）斷線故障：

1）故障電纜對端将A、B、C三相短接且不接地，測試端用萬用表低阻擋測量相間電阻是否為零。

例：

①若各相間均為零，則三相無斷線；②若AB為零，BC、CA不為零，則C相斷線；③若AB、BC、CA均不為零，則兩相或三相斷線。

2）故障電纜對端分别将A、B、C三相接地，測試端用萬用表分别測量A、B、C三相接地電阻。

例：在故障搖纜時，應在故障電纜線路挑開側，用搖表及萬用表搖測三相電纜，判斷有無斷線，然後再挑開對端電纜或要求變電拉開地刀進行接地故障診斷。

4. 高阻、低阻故障确定

所謂的電纜高阻、低阻故障的區分，不能簡單用某個具體的電阻值來界定，而是要根據故障查找設備的靈敏度确定。

三、電纜線路故障初測

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電橋法

1. 原理

将被測電纜故障相與非故障相短接，電橋兩臂分别接故障相與非故障相，調節電橋兩臂上的一個可調電阻，使電橋平衡，利用比例關系和已知的電纜長度就能得出故障距離。

2. 适用範圍及限制條件

• 單相低阻接地故障。
• 兩相短路故障。
• 斷線故障不适用。
• 故障電纜至少要求有一相線芯與絕緣良好。
• 要有電纜全長。
• 高壓電橋徹底解決了電橋法用于高阻定位的局限性。
• 測量精度高，但易受變電站電磁場信号幹擾。

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脈沖法

1.低壓脈沖法（低壓脈沖比較法）

（1）原理

在測試時，從測試端向電纜中輸人一個低壓脈沖信号，該脈沖信号沿着電纜傳播，當遇到電纜線路中的波阻抗不匹配點時，如：電纜斷線故障點、低阻短路故障點、電纜接頭和電纜終端頭等，均會産生波反射，反射波則傳回測試端，被儀器記錄下來。

（2）基本數據

• 波速度隻與電纜的絕緣介質材質有關，而與電纜的線芯截面、線芯材料及絕緣厚度幾乎無關。
• 紙絕緣波速度一般為160m/μs。
• 交聯聚乙烯電纜波速度一般在170-172m/μs。
• 聚氯乙烯電纜波速度一般為184m/μs 。

（3）實測波形

（4）适用範圍

• 低壓脈沖法可以測低阻接地故障。
• 低壓脈沖法可以測斷線故障。
• 低壓脈沖法可以測電纜全長。

2. 二次脈沖法（多次脈沖法）

（1）原理

通過高壓發生器給故障電纜施加高壓脈沖，使故障點産生弧光放電，實現故障點的降阻。此時，向電纜注入低壓脈沖信号，在故障電弧熄滅後，再向故障電纜注入低壓脈沖信号，通過前後兩個低壓脈沖反射波形的比較，波形的明顯分歧點所在距離即為故障距離。

（2）實測波形

（3）适用範圍及小結：

• 适用于高阻故障的測距（1kΩ及以上）。
• 低阻故障測試波形，分别對應低阻斷線和低阻接地，二次脈沖法低壓脈沖的電壓值高于低壓脈沖法的電壓值，因此用低壓脈沖法未必能測出。
• 二次脈沖法燃弧時間短、燃弧不易穩定，現場測試時要通過多次實測波形的觀察，選擇合适的延遲時間，選出最适合判讀的測試波形。
• 故障點發生在電纜始端或近始端時，波形稍複雜一些，精确讀數會引入一定誤差。

3. 脈沖電流法

（1）原理

将電纜故障點用直流高壓閃絡或者沖擊高壓閃絡，使故障點擊穿，采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信号，根據電流行波信号在測試端于故障點的時間差來計算出故障點距離。

（2）實測波形

近距離故障的脈沖電流沖閃波形

（3）适用範圍及小結：

• 測試範圍為高阻故障，二次脈沖法解決不了，可以嘗試用脈沖電流法。
• 測試範圍調整為測試電纜全長的4-6倍。
• 脈沖電流法波形是電流信号，來源于故障點放電産生的電流信号，而不是測試儀器發射的信号。
• 電壓需要一直升壓，直到故障點擊穿或高壓脈沖發生器發出高壓脈沖。
• 隻能被動測量行波，波形依賴行波頻率，有時清楚，有時很難辨認。
• 通過耦合線圈得到波形，準确性降低。
• 使用脈沖電流法時，有時高壓脈沖信号需要幾次反射後，故障點才放電。此時需要把測試範圍調得很大或調整放電延時值才能得到可用的波形。

四、電纜線路的識别

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利用竣工圖測距

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電纜路徑探測

1. 目的

解決城市改造頻繁，圖紙中的參照物消失，用戶沒有電纜資料保管意識，竣工後沒有保存電纜路徑資料等問題。

2. 原理

在待測電纜上加人特定頻率的電流信号，通過接收該電流信号在電纜周圍産生的磁場信号來查找出電纜路徑和識别出被測電纜。

3. 方法

（1）直連法；（2）夾鉗法；（3）感應法。

4. 小結

• 可能的話盡量使用直連法，因為直連法的效果更好。
• 在沒有連接點的情況下可以使用感應法施加信号。
• 夾鉗法是給電纜施加信号的一種很方便的方法，尤其适合電力電纜。不要在沒有絕緣的帶電導體上使用夾鉗法。

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電纜的鑒别

1. 在幾條并列敷設的電纜中正确判斷出已停電的需要檢修或切改的電纜線路，常用的方法為脈沖信号法。

五、電纜故障精确定點

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精确定點

電纜運行或檢修技術人員根據電纜故障預定位的結果，在電纜故障點附近，通過儀器和設備對電纜故障點的位置進行精确定位的過程。這一步驟的結論是在0.1米的範圍内指出故障點位置。

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精确定點的方法

1. 聲測法

利用直流高壓試驗設備向電容器充電、儲能，當電壓達到某一數值時，球間隙擊穿，高壓試驗設備和電容器上的能量經球間隙向電纜故障點放電，産生機械振動聲波，從而用定點儀确定故障點位置。

适用範圍：一般除接地電阻特别低的接地故障外，都能适用。

2. 音頻感應法

主要用于查找金屬性短路故障，在發生金屬性短路的兩者之間加入音頻電流信号後，音頻信号接收器在故障點正上方接收到的信号會突然增強，過了故障點後音頻信号會明顯減弱或者消失，用這種方法可以找到故障點。

适用範圍：短路故障

3. 聲磁同步法

向電纜施加沖擊直流高壓使故障點放電，在放電瞬間電纜金屬護套與大地構成的回路中形成感應環流，從而在電纜周圍産生脈沖磁場。應用感應接收儀器接收脈沖磁場信号和從故障點發出的放電聲信号。儀器根據探頭檢測到的聲、磁兩種信号時間間隔為最小的點即為故障點。

适用範圍：

• 比聲測法抗幹擾性好，目前普遍采用此方法儀器，還帶基本的路徑識别功能。
• 時間差小，數字穩定，放電聲音足來定故障點。

4. 跨步電壓法

給被測電纜施加脈動或脈沖信号，如果電纜故障點處存在破損并接地，在故障點附近就存在由強到弱的有向電場梯度。沿電纜路徑用測量設備可測得信号的幅度和方向。在故障點前後，檢流計指針所指的方向相反，進而找到電纜的故障點。

典型的應用：

• 精确定點低壓電纜故障點，直埋對地故障
• 精确定點電纜外護套破損點

六、常見問題及小結

• 故障測尋最關鍵的步驟還是定點，而關鍵要有耐心。
• 好聽不好測，好測不好聽。放電較好，波形較易出現時，往往不太好聽。
• 水中電纜、工井内電纜、埋深較深電纜，保護管内電纜，放電聲音較低，需耐心聽測。
• 脈沖法實在不放電，沒有典型波形時，采用高壓電橋。
• 要看看調度的保護信息，如果是速斷那麼大概率在出口，如果是過流那麼大概率是末端。
• 要提前看一看調度圖，有時候互感器等器件可能引起誤判。
• 單芯電纜要将交叉互聯去除，再進行測距。
• 電纜故障測尋是理論與實踐結合的專業，在運行檢修實踐中去掌握。

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