電纜故障測(cè)試相關(guān)技術(shù)與設(shè)備綜述

更新時(shí)間：2024-11-14

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在現(xiàn)代電力系統(tǒng)以及各類涉及電纜應(yīng)用的領(lǐng)域中，電纜的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。然而，由于電纜長(zhǎng)期處于復(fù)雜的環(huán)境、面臨各種電氣應(yīng)力以及自然老化等因素影響，難免會(huì)出現(xiàn)故障。準(zhǔn)確、高效地檢測(cè)電纜故障并定位故障點(diǎn)，對(duì)于快速恢復(fù)供電、減少經(jīng)濟(jì)損失有著重大意義。

電纜故障測(cè)試儀.jpg

電纜故障測(cè)試相關(guān)技術(shù)

（一）低壓脈沖反射法

低壓脈沖反射法是一種較為基礎(chǔ)且常用的電纜故障測(cè)距技術(shù)。其原理基于傳輸線的電波反射理論，當(dāng)在電纜一端注入一個(gè)低壓脈沖信號(hào)后，該脈沖會(huì)沿著電纜向另一端傳播。如果電纜存在故障點(diǎn)（比如開路、短路或低阻故障等情況），脈沖信號(hào)在遇到故障點(diǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生反射，反射信號(hào)會(huì)沿著電纜反向傳播回到信號(hào)注入端。通過精確測(cè)量發(fā)射脈沖與故障點(diǎn)反射脈沖之間的時(shí)間差，并結(jié)合已知的電波在電纜中的傳播速度，就能計(jì)算出故障點(diǎn)距離測(cè)試端的距離。

例如，在一條已知電波傳播速度為 160m/μs 的電纜中，若測(cè)得發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差為 5μs，根據(jù)距離計(jì)算公式（距離 = 傳播速度 × 時(shí)間差 ÷2，除以 2 是因?yàn)槊}沖往返的原因），可算出故障點(diǎn)距離測(cè)試端的距離為 400 米。這種方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度較高，特別適用于測(cè)定電纜中的低阻、開路故障，同時(shí)也常用于測(cè)量電纜的全長(zhǎng)，為后續(xù)其他測(cè)試提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。不過，它對(duì)于高阻故障和閃絡(luò)故障往往無能為力，因?yàn)楦咦韫收宵c(diǎn)對(duì)脈沖信號(hào)的反射不明顯，難以準(zhǔn)確獲取反射信號(hào)進(jìn)行測(cè)距。

（二）脈沖電壓法

脈沖電壓法主要針對(duì)電纜的高阻與閃絡(luò)故障檢測(cè)。其操作過程是先向故障電纜施加直流或脈沖高壓信號(hào)，使電纜故障點(diǎn)在高電壓作用下被擊穿，形成瞬間的放電通道。在這個(gè)過程中，故障點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生電磁波或聲波等信號(hào)，利用相應(yīng)的傳感器去捕捉這些信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)傳播的時(shí)間、特征等來確定故障點(diǎn)的位置。

比如在檢測(cè)一段高壓電纜的高阻故障時(shí)，通過高壓發(fā)生器對(duì)電纜施加足夠高的脈沖電壓，待故障點(diǎn)被擊穿放電，檢測(cè)設(shè)備接收到放電產(chǎn)生的電磁波，記錄從放電開始到接收到信號(hào)的時(shí)間，再結(jié)合電磁波在電纜周圍介質(zhì)中的傳播速度，就能大致推算出故障點(diǎn)的距離。不過，該方法對(duì)閃絡(luò)故障的測(cè)距精度相對(duì)有限，因?yàn)殚W絡(luò)故障的放電具有隨機(jī)性和瞬間性，較難精準(zhǔn)捕捉和分析相關(guān)信號(hào)。

（三）聲磁同步法

聲磁同步法結(jié)合了電磁信號(hào)和聲波信號(hào)的特點(diǎn)來進(jìn)行電纜故障測(cè)距。當(dāng)電纜故障點(diǎn)發(fā)生放電時(shí)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生電磁波和聲波信號(hào)，這兩種信號(hào)在電纜周圍介質(zhì)中的傳播速度有著較大差異（電磁波傳播速度極快，接近光速，而聲波傳播速度相對(duì)較慢，例如在空氣中約為 340m/s）。通過在電纜周圍布置相應(yīng)的傳感器，分別接收電磁波和聲波信號(hào)，并精確測(cè)量?jī)烧叩竭_(dá)傳感器的時(shí)間差，利用速度差的原理就可以準(zhǔn)確計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。

例如，在某電纜溝內(nèi)的電纜出現(xiàn)故障，采用聲磁同步法檢測(cè)時(shí)，先接收到電磁波信號(hào)，經(jīng)過一小段時(shí)間后接收到聲波信號(hào)，根據(jù)兩者的時(shí)間差以及預(yù)先設(shè)定的聲波在該環(huán)境下的傳播速度，便能精準(zhǔn)確定故障點(diǎn)的具體位置。這種方法對(duì)各種類型電纜故障的測(cè)距精度都比較高，但需要配備較為復(fù)雜的儀器設(shè)備，并且要求操作人員有一定的專業(yè)知識(shí)和操作經(jīng)驗(yàn)，以確保能準(zhǔn)確捕捉和分析兩種信號(hào)。

（四）跨步電壓法

跨步電壓法常用于單相接地故障或兩相、三相短路并接地故障以及外護(hù)套故障的檢測(cè)定位。其操作方式是在故障相與地之間加上負(fù)極性的直流電源，這樣從故障點(diǎn)流入土壤的電流會(huì)在土壤表面形成類似漏斗狀的電位分布。檢測(cè)人員使用探棒在土壤表面移動(dòng)，尋找電勢(shì)MAX低點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置就是電纜故障點(diǎn)所在之處。

在一些地下電纜鋪設(shè)區(qū)域，如果懷疑電纜出現(xiàn)接地故障，利用跨步電壓法，通過沿著電纜路徑附近的地面進(jìn)行電位探測(cè)，當(dāng)探棒探測(cè)到電位突然降低的位置時(shí)，基本就可以鎖定故障點(diǎn)，不過這種方法受土壤電阻率等環(huán)境因素影響較大，在不同地質(zhì)條件下需要對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析和判斷。

電纜故障測(cè)試相關(guān)設(shè)備

（一）電力電纜故障測(cè)距儀

電力電纜故障測(cè)距儀是集多種先進(jìn)技術(shù)于一體的專業(yè)測(cè)試設(shè)備。它通常采用了諸如低壓脈沖反射和脈沖電流等多種測(cè)試方式，能夠應(yīng)對(duì)斷線、低阻、高阻、閃絡(luò)等不同類型的電纜故障進(jìn)行測(cè)距。這類儀器智能化程度較高，具備自動(dòng)判斷故障點(diǎn)是否放電的功能，并且可以自動(dòng)依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算故障距離。

在使用時(shí)，操作人員只需按照儀器的操作說明，將相應(yīng)的測(cè)試線連接到電纜的測(cè)試端，選擇合適的測(cè)試模式，儀器就能快速進(jìn)行信號(hào)采集、分析，最終在顯示屏上直觀地顯示出故障距離等關(guān)鍵信息。同時(shí)，它采用電流傳感器測(cè)量流過地線的脈沖電流信號(hào)，這種接線方式不僅簡(jiǎn)單方便，而且安全性良好，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的效率和安全性。

（二）電纜故障綜合測(cè)試系統(tǒng)

故障智能測(cè)試儀：作為電纜故障綜合測(cè)試系統(tǒng)的核心部件之一，它有著強(qiáng)大的故障檢測(cè)能力，能夠測(cè)試各類電纜上的開路、短路、接地故障以及高阻泄漏性和高阻閃絡(luò)性故障。它集成了低壓脈沖法和高壓閃絡(luò)法等先進(jìn)技術(shù)，可以在無須燒穿高阻故障的情況下，直接對(duì)電力電纜的閃絡(luò)及高阻故障進(jìn)行測(cè)試。而且當(dāng)配合專門的聲點(diǎn)儀使用時(shí)，能夠更加精準(zhǔn)地測(cè)定故障點(diǎn)的位置，為維修人員快速找到故障點(diǎn)提供有力支持。
尋跡及故障定位儀：該儀器由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、感應(yīng)式探頭和電位差式探測(cè)架組成。在進(jìn)行電纜路由尋跡時(shí)，利用電磁感應(yīng)原理，發(fā)射機(jī)向電纜發(fā)送特定頻率的信號(hào)，接收機(jī)通過感應(yīng)式探頭接收電纜輻射出的信號(hào)，從而確定電纜的走向和位置，同時(shí)還能測(cè)量電纜的埋深。而在故障定位測(cè)試方面，則可以通過電位差方法，檢測(cè)電纜故障點(diǎn)處的電位變化，進(jìn)而精準(zhǔn)定位故障所在位置，無論是在地下直埋電纜還是在電纜橋架中的電纜，都能發(fā)揮良好的尋跡和定位作用。
直流高壓發(fā)生裝置：它是電纜故障檢測(cè)系統(tǒng)中常備的組成部分，主要作用是為電纜故障檢測(cè)提供輔助高壓電源，尤其是在使用沖擊閃絡(luò)法檢測(cè)高阻故障時(shí)，能夠輸出足夠高且穩(wěn)定的直流高壓，使高阻故障點(diǎn)被擊穿放電，以便后續(xù)利用其他設(shè)備捕捉放電信號(hào)進(jìn)行故障定位，保障整個(gè)電纜故障檢測(cè)流程能夠順利進(jìn)行。

（三）電力電纜故障測(cè)試儀

電力電纜故障測(cè)試儀功能也十分全面，可用于電力電纜開路、短路、接地、低阻、高阻閃絡(luò)性及高阻泄漏性故障的測(cè)試，并且對(duì)于同軸通信電纜和市話電纜的開路、短路故障也能進(jìn)行精確測(cè)試。除此之外，它還具備一些拓展功能，比如可以測(cè)試電纜路徑、埋深、電波測(cè)速以及核定電纜長(zhǎng)度等，并可建立電纜檔案以便日常維護(hù)管理。使用者可以通過其友好的操作界面，便捷地選擇不同的功能模塊，完成各項(xiàng)測(cè)試任務(wù)，是電力運(yùn)維人員手中一款較為實(shí)用的多功能電纜檢測(cè)工具。

（四）多次脈沖電纜故障測(cè)試儀

多次脈沖電纜故障測(cè)試儀有著自有的工作原理和優(yōu)勢(shì)。它負(fù)責(zé)向電纜輸入測(cè)量脈沖，并能精準(zhǔn)判斷觸發(fā)電路發(fā)送測(cè)量脈沖的時(shí)機(jī)，同時(shí)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，提取出有用的測(cè)量脈沖。隨后，對(duì)這些測(cè)量脈沖進(jìn)行高速的采樣、記錄和運(yùn)算分析，其最大的特點(diǎn)在于能夠成功地捕捉到電纜高阻故障的低壓脈沖波形，這對(duì)于電纜故障測(cè)試人員分析高阻故障、準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)位置提供了極大的便利，有助于提高高阻故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。

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