高 峰，楊靜林

(1.內(nèi)蒙古電力黨校(內(nèi)蒙古電力技能培訓(xùn)學(xué)院)；2.內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

1 系統(tǒng)開(kāi)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(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)，需快速查找并消除故障。而當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)電纜維護(hù)人員排查故障能力整體水平較低，急需對(duì)電纜技術(shù)人員進(jìn)行合理有效的培訓(xùn)，以提升電纜技術(shù)人員排查故障的能力。開(kāi)發(fā)建設(shè)一套電力電纜故障查巡培訓(xùn)系統(tǒng)，已是迫在眉睫。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

內(nèi)蒙古電力培訓(xùn)中心從生產(chǎn)實(shí)際需求出發(fā)，開(kāi)展電力電纜故障查巡培訓(xùn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，進(jìn)行電力電纜故障查找、路徑查找、識(shí)別及交流耐壓試驗(yàn)等方面的專業(yè)技能培訓(xùn)。這些功能的測(cè)試貼近實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)際故障環(huán)境。培訓(xùn)系統(tǒng)包括土建部分和故障測(cè)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(gè)電壓等級(jí)電纜，共敷設(shè)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(shè)包括直埋、溝道、穿管等方式。電纜終端采取真實(shí)電纜分接箱連接。

2.2 故障測(cè)試儀及配套軟件

先進(jìn)故障測(cè)試儀器及配套軟件包括一套采用世界先進(jìn)技術(shù)穩(wěn)定弧反射測(cè)試方法的電纜故障測(cè)試儀器(見(jiàn)圖1)及配套研發(fā)的培訓(xùn)流程、波形測(cè)試、分析軟件，能涵蓋0.4kV～500kV所有電纜電壓等級(jí)的主絕緣故障的測(cè)試。

圖1 電纜故障測(cè)試儀

3 系統(tǒng)設(shè)置及功能

3.1 常見(jiàn)故障設(shè)置

3.1.1 設(shè)計(jì)要求。①對(duì)于電纜故障點(diǎn)應(yīng)具備能模擬近端距離、遠(yuǎn)端距離與中段某個(gè)位置等3種不同位置的故障，同時(shí)每個(gè)位置又能分別設(shè)置斷線開(kāi)路、低阻短路、高阻泄漏性、高阻閃絡(luò)性等4種類(lèi)型的故障。②故障性質(zhì)要穩(wěn)定。③針對(duì)故障探測(cè)的特點(diǎn)，故障點(diǎn)需要至少承受不小于15kV高壓脈沖的沖擊。④故障點(diǎn)便于修復(fù)。

3.1.2 設(shè)計(jì)原理。用電阻與間隙配合，設(shè)計(jì)各種類(lèi)型的故障點(diǎn)，有選擇地和電纜組裝到一起。

3.1.3 電纜故障點(diǎn)的設(shè)置。故障類(lèi)型包括電纜主絕緣遠(yuǎn)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(luò)、單相穿管故障、橋架故障、單芯外護(hù)套故障。基本涵蓋了電纜主絕緣及外護(hù)套故障的常見(jiàn)故障類(lèi)型，共設(shè)置13個(gè)故障點(diǎn)(見(jiàn)圖2、圖3、表1、表2、表3)。

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

圖2 現(xiàn)場(chǎng)電纜路徑走向及故障點(diǎn)設(shè)置情況

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

表3 35kV電纜故障點(diǎn)設(shè)置情況(YJLV62-26/35kV-1×50)

圖3 故障點(diǎn)設(shè)置情況

3.2 電纜故障探測(cè)技能分析

電纜故障探測(cè)一般分為故障性質(zhì)判斷、故障預(yù)定位、電纜路徑查找與故障精確定點(diǎn)4步。

3.2.1 步驟一。故障性質(zhì)判斷是通過(guò)兆歐表、萬(wàn)用表判斷出電纜發(fā)生了哪種類(lèi)型的故障。

3.2.2 步驟二。故障的預(yù)定位又稱故障測(cè)距。在電纜一端通過(guò)故障測(cè)距設(shè)備測(cè)量故障點(diǎn)距測(cè)試點(diǎn)的波形。因電纜絕緣介質(zhì)不同，測(cè)試方法與所測(cè)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(yuǎn)端故障。

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

3.2.4 步驟四。故障精確定點(diǎn)。依據(jù)故障預(yù)定位的結(jié)果，到相應(yīng)位置處精確探測(cè)故障的位置。

3.3 電力電纜主絕緣故障的測(cè)距方法

現(xiàn)在電力電纜主絕緣故障的測(cè)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(cè)電纜上加上一脈沖電壓，當(dāng)發(fā)射脈沖在電路上遇到故障點(diǎn)、電纜終端或中間接頭時(shí)，由于該處阻抗的改變，而產(chǎn)生向測(cè)試端運(yùn)動(dòng)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(shí)間差T，即發(fā)射脈沖在測(cè)試端與故障點(diǎn)之間往返一次所需要的時(shí)間。

低壓脈沖法主要用于測(cè)量電纜的斷線、短路和低阻故障的故障距離，還可用于測(cè)量電纜的長(zhǎng)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(guò)電流耦合器可自動(dòng)記錄故障點(diǎn)擊穿后的脈沖電流波形，找到故障點(diǎn)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(diǎn)距電纜測(cè)試端的距離(見(jiàn)圖4)。

圖4 脈沖電流法測(cè)試波形

實(shí)際測(cè)試時(shí)，脈沖電流的波形是比較復(fù)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(shí)別和分析測(cè)試所得的波形是比較困難的，需要一定的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。

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

圖5 穩(wěn)定電弧法高壓?jiǎn)卧?/p>

圖6 穩(wěn)定電弧測(cè)試高阻電纜故障波形

4 結(jié)束語(yǔ)

電力電纜故障查巡培訓(xùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)本著功能完整、操作簡(jiǎn)單、貼近真實(shí)故障的原則，涵蓋電力電纜所有常見(jiàn)故障，配合先進(jìn)儀器進(jìn)行貼近實(shí)際故障現(xiàn)場(chǎng)的科學(xué)合理的電纜故障查找技能培訓(xùn)，電纜故障探測(cè)技能培訓(xùn)提供了一種超前的培訓(xùn)模式，起到了事半功倍的效果。