高 峰，楊靜林

(1.內蒙古電力黨校(內蒙古電力技能培訓學院)；2.內蒙古電力勘測設計院有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010020)

1 系統(tǒng)開發(fā)目的

電力電纜在城市及工礦企業(yè)配電網(wǎng)中已基本普及，電纜發(fā)生故障的概率也隨之增多。當電纜發(fā)生故障時，需快速查找并消除故障。而當前現(xiàn)場電纜維護人員排查故障能力整體水平較低，急需對電纜技術人員進行合理有效的培訓，以提升電纜技術人員排查故障的能力。開發(fā)建設一套電力電纜故障查巡培訓系統(tǒng)，已是迫在眉睫。

2 系統(tǒng)構成

內蒙古電力培訓中心從生產實際需求出發(fā)，開展電力電纜故障查巡培訓系統(tǒng)的開發(fā)，進行電力電纜故障查找、路徑查找、識別及交流耐壓試驗等方面的專業(yè)技能培訓。這些功能的測試貼近實際現(xiàn)場及實際故障環(huán)境。培訓系統(tǒng)包括土建部分和故障測試儀及配套軟件。

2.1 土建部分

總占地1 500m2，涵蓋0.4kV、10kV、35kV 3個電壓等級電纜，共敷設12根電纜：包括2根0.4kV四芯低壓電纜、4根10kV三芯交聯(lián)聚乙烯電纜、6根35kV單芯交聯(lián)聚乙烯電纜。

電纜敷設包括直埋、溝道、穿管等方式。電纜終端采取真實電纜分接箱連接。

2.2 故障測試儀及配套軟件

先進故障測試儀器及配套軟件包括一套采用世界先進技術穩(wěn)定弧反射測試方法的電纜故障測試儀器(見圖1)及配套研發(fā)的培訓流程、波形測試、分析軟件，能涵蓋0.4kV～500kV所有電纜電壓等級的主絕緣故障的測試。

圖1 電纜故障測試儀

3 系統(tǒng)設置及功能

3.1 常見故障設置

3.1.1 設計要求。①對于電纜故障點應具備能模擬近端距離、遠端距離與中段某個位置等3種不同位置的故障，同時每個位置又能分別設置斷線開路、低阻短路、高阻泄漏性、高阻閃絡性等4種類型的故障。②故障性質要穩(wěn)定。③針對故障探測的特點，故障點需要至少承受不小于15kV高壓脈沖的沖擊。④故障點便于修復。

3.1.2 設計原理。用電阻與間隙配合，設計各種類型的故障點，有選擇地和電纜組裝到一起。

3.1.3 電纜故障點的設置。故障類型包括電纜主絕緣遠近端高低阻、單相高低阻、相間短路、斷線、中間接頭穩(wěn)定型高阻、閃絡、單相穿管故障、橋架故障、單芯外護套故障?；竞w了電纜主絕緣及外護套故障的常見故障類型，共設置13個故障點(見圖2、圖3、表1、表2、表3)。

表1 0.4kV電纜故障點設置情況(ZR-YJLV-0.6/1kV-3×50+1×25)

圖2 現(xiàn)場電纜路徑走向及故障點設置情況

表2 10kV電纜故障點設置情況(YJLV22-8.7/15kV-3×50)

表3 35kV電纜故障點設置情況(YJLV62-26/35kV-1×50)

圖3 故障點設置情況

3.2 電纜故障探測技能分析

電纜故障探測一般分為故障性質判斷、故障預定位、電纜路徑查找與故障精確定點4步。

3.2.1 步驟一。故障性質判斷是通過兆歐表、萬用表判斷出電纜發(fā)生了哪種類型的故障。

3.2.2 步驟二。故障的預定位又稱故障測距。在電纜一端通過故障測距設備測量故障點距測試點的波形。因電纜絕緣介質不同，測試方法與所測的波形就不同。故障一般可分為3種：①近端故障；②電纜線路中間故障；③遠端故障。

3.2.3 步驟三。電纜路徑查找即用電纜故障定點儀或電纜管線儀把待測電纜的具體走向和埋深測試出來，以便于故障點的精確定位。

3.2.4 步驟四。故障精確定點。依據(jù)故障預定位的結果，到相應位置處精確探測故障的位置。

3.3 電力電纜主絕緣故障的測距方法

現(xiàn)在電力電纜主絕緣故障的測距方法主要為低壓脈沖反射法、脈沖電流法、脈沖電壓法與二次脈沖法、穩(wěn)定電弧法、行波反射法。其中脈沖電壓法由于存在安全隱患已逐漸不再使用。

3.3.1 低壓脈沖反射法。根據(jù)傳輸線理論，在被測電纜上加上一脈沖電壓，當發(fā)射脈沖在電路上遇到故障點、電纜終端或中間接頭時，由于該處阻抗的改變，而產生向測試端運動的反射脈沖，利用記錄儀記錄下發(fā)射脈沖與反射脈沖的時間差T，即發(fā)射脈沖在測試端與故障點之間往返一次所需要的時間。

低壓脈沖法主要用于測量電纜的斷線、短路和低阻故障的故障距離，還可用于測量電纜的長度、波速度，也可用于區(qū)分電纜中間頭、T型接頭和終端頭。

3.3.2 脈沖電流法。配合電纜故障定位電源，通過電流耦合器可自動記錄故障點擊穿后的脈沖電流波形，找到故障點一次和二次或二次和三次反射脈沖之間的距離，即為故障點距電纜測試端的距離(見圖4)。

圖4 脈沖電流法測試波形

實際測試時，脈沖電流的波形是比較復雜的，不同的電纜、不同的故障，得到的脈沖電流波形是不同的，正確識別和分析測試所得的波形是比較困難的，需要一定的技術與經驗。

3.3.3 穩(wěn)定電弧法。首先利用低壓脈沖反射法測試電纜高阻故障波形，然后配合穩(wěn)定電弧電源在故障點擊穿瞬間自動觸發(fā)波反射儀，波反射儀立即自動發(fā)射、記錄并顯示故障擊穿后的低壓脈沖波形，通過查找兩個波形的分叉點，容易找到故障點，此種方法波形簡單易識別(見圖5、圖6)。

圖5 穩(wěn)定電弧法高壓單元原理

圖6 穩(wěn)定電弧測試高阻電纜故障波形

4 結束語

電力電纜故障查巡培訓系統(tǒng)開發(fā)建設本著功能完整、操作簡單、貼近真實故障的原則，涵蓋電力電纜所有常見故障，配合先進儀器進行貼近實際故障現(xiàn)場的科學合理的電纜故障查找技能培訓，電纜故障探測技能培訓提供了一種超前的培訓模式，起到了事半功倍的效果。