天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司 陳懷軍

1.引言

隨著電力電纜在各行各業(yè)的大量使用，電纜故障率明顯提高，如何在很短的時(shí)間里快速、準(zhǔn)確的尋測(cè)出故障點(diǎn)是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題，尤其是對(duì)重要的線路或用戶，長(zhǎng)期停電將造成重大隱患或損失。因而盡快確定故障位置，恢復(fù)正常供電往往成為一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。

2.電纜故障分類及形成故障的原因

2.1 電纜故障分類

電纜的故障按其狀態(tài)可分為：接地故障、短路故障、斷線故障、閃絡(luò)性故障；按故障的類別可分為：?jiǎn)蜗喙收?、兩相故障和三相故障等；按故障性質(zhì)分，主要有低阻故障和高阻故障。

2.2 形成電纜故障的原因

致使電纜發(fā)生故障的原因是多方面的，現(xiàn)將常見的幾種主要原因歸納如下：

(1)機(jī)械損傷

機(jī)械損傷類故障比較常見，其故障形式比較容易識(shí)別，大多造成停電事故。很多故障是由于電纜安裝時(shí)不小心造成的機(jī)械損傷或安裝后靠近電纜路徑作業(yè)造成的機(jī)械損傷而直接引起的。有些電纜故障是電纜熱脹冷縮使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷造成的。鐵路軌道下運(yùn)行的電纜，由于劇烈的震動(dòng)導(dǎo)致電纜外皮產(chǎn)生彈性疲勞而破裂，形成故障。

(2)絕緣受潮

由于電纜長(zhǎng)期在潮濕的環(huán)境中運(yùn)行導(dǎo)致電纜絕緣層受潮，電纜絕緣性能降低，電纜絕緣層長(zhǎng)期受電化腐蝕的作用引發(fā)電纜接地或相間短路。

(3)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或施工質(zhì)量缺陷

電纜及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?jī)?yōu)劣，直接影響著電纜線路的安全線路。

(4)過(guò)熱

電纜過(guò)熱有很多的因素，主要為以下原因：電纜長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷工作；火災(zāi)或鄰近電纜故障的燒傷；靠近其它熱源，長(zhǎng)期接受熱輻射。

3.電纜故障的定位步驟

3.1 診斷故障，判斷故障類型

當(dāng)對(duì)某一故障電纜進(jìn)行故障測(cè)試時(shí)，首先要做的就是確定故障性質(zhì)，掌握其故障是接地、短路、斷線；是單相、兩相，還是三相故障；是高阻、低阻，還是泄漏性或閃絡(luò)性故障。

3.2 故障預(yù)定位（粗測(cè)）

確定故障性質(zhì)后，接著才能選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法測(cè)出故障點(diǎn)到測(cè)試端或末端的距離，這項(xiàng)工作稱為粗測(cè)距離。粗測(cè)是電纜故障測(cè)試過(guò)程中最重要的一步，這項(xiàng)工作的優(yōu)劣，決定著電纜故障測(cè)試整個(gè)過(guò)程的效率和準(zhǔn)確性。

電橋法及波反射法為預(yù)定位的二種主要手段。目前波反射法定位儀較普及，其缺點(diǎn)為：部分儀器現(xiàn)場(chǎng)連線復(fù)雜，有定位盲區(qū)。波形不典型時(shí)，要求定位人員熟練掌握儀器，并富有經(jīng)驗(yàn)才能分辯脈沖波形。利用故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成電橋，是經(jīng)典的電纜故障定位方法。

3.3 路徑測(cè)尋或鑒別電纜（如果需要時(shí)）

精確定位故障點(diǎn)之前，需要知道地下電纜的位置與走向，對(duì)于直接埋設(shè)在地下的電纜，相關(guān)的資料往往不夠精確，必要時(shí)需要測(cè)尋電纜的位置與走向。對(duì)于并排敷設(shè)著多根電纜情況，則需要從許多電纜中挑選出故障電纜，即為鑒別電纜。

3.4 精測(cè)定點(diǎn)

精測(cè)定點(diǎn)是電纜故障測(cè)試工作的至關(guān)重要的一步。因?yàn)榇譁y(cè)出的故障距離有一定的誤差，故障距離的丈量也有誤差，所以要精確定出故障點(diǎn)所在位置，就必須要精測(cè)定位。一般采用聲測(cè)定點(diǎn)法、感應(yīng)法。電纜溝和隧道中的裸露電纜的故障點(diǎn)定位，可以結(jié)合故障性質(zhì)選用電纜局部過(guò)熱法、偏芯磁場(chǎng)法或跨步電壓法。

4.高壓電橋原理

電橋法的使用前提是必須已知被測(cè)電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度；電橋法不能測(cè)量電纜線路的三相短路故障。電橋法的依據(jù)是線芯（或屏蔽層）電阻均勻，與長(zhǎng)度成比例。圖1為典型用法：

圖1 電橋定位接線圖

圖2 電橋的電路原理

因此，L1=2·P‰·L。

5.高壓電橋在地鐵環(huán)網(wǎng)電纜故障測(cè)尋中的實(shí)踐

地鐵某變電站10kV饋線電纜，其型號(hào)為WL-YJP2E 8.7/10kV 1*300，電纜全長(zhǎng)約2750米；運(yùn)行中上級(jí)開關(guān)212保護(hù)跳閘，對(duì)A、B、C分別進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，發(fā)現(xiàn)A相對(duì)地短路。

在故障點(diǎn)的測(cè)尋中，首先使用了進(jìn)口的波反射原理儀器進(jìn)行了測(cè)尋，但波形不典型，無(wú)法定位；接下來(lái)，使用GZD-2A高壓電橋電纜故障定位儀對(duì)故障電纜點(diǎn)進(jìn)行初步定位，在首尾兩端測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 測(cè)試數(shù)據(jù)

結(jié)論：電纜故障點(diǎn)距A站距離約153米；試驗(yàn)儀器的標(biāo)稱誤差在電纜長(zhǎng)度的±(0.2%＋1)*L米，大約為7米。由于電纜敷設(shè)路徑為地鐵區(qū)間電纜橋架，相對(duì)比較方便故障點(diǎn)的檢查，很快找到了短路點(diǎn)，進(jìn)行了修復(fù)。

6.結(jié)語(yǔ)

采用高壓電橋?qū)﹄娎|絕緣擊穿點(diǎn)定位具有測(cè)量原理簡(jiǎn)單、定位準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單，不要求操作人員具有豐富的數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗(yàn)，地鐵運(yùn)營(yíng)管理單位中的電纜運(yùn)行維護(hù)人員容易上手使用。在地鐵環(huán)網(wǎng)電纜故障測(cè)尋中，高壓電橋能夠發(fā)揮快速初步定位的作用。

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[3]王永紅,陳慶國(guó),魏新勞.采用高壓電橋方法對(duì)電纜擊穿點(diǎn)定位[J].電線電纜,2006(4).