一．概述：
電纜與架空線相比有下列優(yōu)點(diǎn)：
1．占地面積小，地下敷設(shè)不占地面空間，可避免在地面設(shè)電桿、導(dǎo)線，有利于安全和市容美觀。
2．運(yùn)行可靠，不受外界環(huán)境的影響，可避免風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、風(fēng)箏、鳥類等造成的短路與接地故障。
3．人身安全可靠，地下敷設(shè)可有效的避免線路斷線造成的人身觸電事故。
4．電纜的電容量大，有利于提高電網(wǎng)的功率因素。
由于電纜埋入地下，而且有些傳輸電纜還比較長（幾公里），所以當(dāng)電力電纜發(fā)生故障而影響正常供電時(shí)也給查找電纜故障點(diǎn)帶來一定的困難。其主要原因在于電纜埋入地下，看不見，摸不著，有時(shí)在電纜敷設(shè)位置不清時(shí)將更難處理。過去在沒有*的測試設(shè)備的情況下，查找一個(gè)電纜故障點(diǎn)往往需要幾天或十幾天時(shí)間。并會造成難以估量的停電損失。因此電纜故障的查找是多年來捆擾供電部門的重要問題之一。
二．
電纜故障的原因分析：
電力電纜發(fā)生故障的原因是多方面的，但常見的故障原因主要有以下幾種：
1．機(jī)械損傷：很多故障是由于電纜安裝時(shí)不小心造成的、或靠近電纜附近施工作業(yè)造成的。
2．電纜外皮的電腐蝕：如果電力電纜埋設(shè)在有強(qiáng)力地下電場的地面下（如大型航車，電力機(jī)車軌道附近），往往出現(xiàn)電纜的鉛包外皮腐蝕致穿，導(dǎo)致潮氣侵入，絕緣破壞。
3．化學(xué)腐蝕：如電纜路徑穿過酸、堿性的地區(qū)，煤氣站的苯蒸氣往往造成電纜的鎧裝和鉛皮大面積和長距離的被腐蝕。
4．地面下沉：此現(xiàn)象往往發(fā)生在電纜穿越公路、鐵路、林區(qū)及建筑群時(shí)，由于地面的下沉、樹根的生長而造成電纜垂直受力變形。導(dǎo)致電纜鎧裝、鉛皮破壞甚至折斷而造成各種類型的故障。
5．電纜絕緣物的流失：電纜敷設(shè)時(shí)地溝凹凸不平，或處在電桿上的戶外頭，由于電纜的起伏、高低落差懸殊，高處電纜的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。
6．長期過荷運(yùn)行：由于過荷運(yùn)行，電纜的溫度會隨之上升，尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導(dǎo)致電纜薄弱處首先被擊穿，在夏季，電纜故障多的原因正是如此。
7．震動破壞：鐵路軌道下運(yùn)行的電纜，由于劇烈規(guī)律的運(yùn)動導(dǎo)致電纜外皮產(chǎn)生彈性疲勞而破裂，形成故障。
8．拙劣的技工：拙劣的接頭與不按技術(shù)要求敷設(shè)電纜往往是形成電纜故障的主要原因。
9．在潮濕的氣候條件下作接頭，使接頭的封裝物內(nèi)混人水蒸氣而耐不住試驗(yàn)電壓，往往形成閃絡(luò)性故障。
10．外力損傷：近年來由于城市建設(shè)施工，大型施工機(jī)械的使用，而施工人員又不了解施工現(xiàn)場的地下情況而造成的電力電纜被鏟斷或挖壞。
當(dāng)欲快速定位故障時(shí)，所有的這些資料都是重要的。由于制造缺陷而造成的電纜故障是不多見的。因而，對電纜故障的分析，如果考慮到上述的情況和細(xì)節(jié)，將使電纜維修技術(shù)人員得到巨大的好處。
三．脈沖法測試原理：
幾個(gè)基本的概念：
動力電纜在高頻運(yùn)用狀態(tài)下的傳輸特性：
高頻電波在電纜傳輸過程中，其幅度、相位和速度等參數(shù)將有規(guī)律的發(fā)生變化，而非我們正常所想象中的情況。所以我們將利用電波在電纜中傳播的微觀變化規(guī)律，利用雷達(dá)測距原理來確定電纜故障點(diǎn)的距離。因此我們必須樹立起長線理論、阻抗概念與反射系數(shù)的概念。
長線概念：
長線是指導(dǎo)線的幾何長度比其所傳輸?shù)碾姶挪ǖ牟ㄩL還長或者與之相近似的傳輸線。一般認(rèn)為線長L>λ/10既可認(rèn)為是長線。
長線的特性參數(shù)：
1、特性阻抗Z0：電纜的特性阻抗與電纜的截面積、尺寸及周圍的介質(zhì)有關(guān)。同軸電纜的特性阻抗一般為40—100歐姆，電力電纜一般為10—50歐姆。
2、傳播速度：Vp電波在電纜中傳播時(shí)，將以一定的速度向前傳播，而傳播速度與電纜的介質(zhì)材料有關(guān)。
對于油浸紙電纜其傳播速度為160M/us，不同的電纜介質(zhì)其傳播速度也不同。
3、反射系數(shù)：反射系數(shù)與負(fù)載阻抗有著密切的，根據(jù)分析可知終端反射系數(shù)K2為
K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）
其中ZL為負(fù)載阻抗。
由上述公式我們可以得出以下結(jié)論：
當(dāng)故障點(diǎn)短路時(shí)，故障點(diǎn)阻抗ZL=0
K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=-1出現(xiàn)負(fù)反射，幅度等于入射幅度。
當(dāng)故障點(diǎn)開路時(shí)，故障點(diǎn)阻抗為無窮大ZL=∝
K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=1出現(xiàn)正反射，幅度等于入射幅度。
當(dāng)故障點(diǎn)的阻抗等于或接近于電纜的特性阻抗時(shí)ZL=Z0
K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=0無反射。
而故障點(diǎn)阻抗介于0-Z0之間時(shí)
K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=-1~0
出現(xiàn)負(fù)反射，幅度小于入射幅度。
而故障點(diǎn)阻抗介于Z0~∝之間時(shí)
K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=0~1
出現(xiàn)正反射，幅度大于入射幅度。
總結(jié)電纜故障測試原理要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
1、電波在長線傳播中是以一定的速度進(jìn)行的，并且各點(diǎn)的幅度不同。
2、電波傳播中如發(fā)生阻抗不匹配將發(fā)生反射，低阻或短路時(shí)反射系數(shù)為－1~0之間，高阻或開路反射系數(shù)為0~1之間。
3、不同的電纜的傳播速度不同。
4、障距離由S=T×V/2計(jì)算得出。
前面講了電纜故障測試的原理，總結(jié)了4條基本的概念，這是測試電纜故障的基本思想，下面所講的是前面所講內(nèi)容的延伸。
首先討論一下電纜故障的性質(zhì)和分類：
電纜故障一般可分為短路故障、低阻故障、高阻故障和開路故障。
短路故障比較容易理解，既電纜*短路，電纜故障點(diǎn)阻抗為零。
低阻故障一般可認(rèn)為100歐姆以下的故障為低阻故障，注意：該分類是以電纜的特性阻抗而區(qū)分的。
高阻故障則指故障點(diǎn)電阻大于100歐姆的情況。
開路故障則指電纜*斷開的情況。
而高阻故障中又可分為泄露和閃絡(luò)型故障。
泄露故障是指故障點(diǎn)存在一定的電阻，幾K到幾百兆之間，高壓實(shí)驗(yàn)時(shí)泄露超標(biāo)或高壓根本就加不上去的情況。
閃絡(luò)性故障則是故障點(diǎn)的電阻為無窮大，但在做高壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)電壓加高到某一數(shù)值時(shí)，泄露突然增加，產(chǎn)生放電，高壓表指針擺動，而當(dāng)電壓調(diào)低后泄露又恢復(fù)正常的情況。
了解了電纜故障的情況以后，就可以對癥下藥的解決問題了。
高壓沖閃測試中一些特殊的情況：
一．靠近終端的故障：
當(dāng)故障點(diǎn)在終端附近時(shí)，會出現(xiàn)故障點(diǎn)在未擊穿之前已有中斷反射波形出現(xiàn)，故在我們的儀器上會看到在上升脈沖之前有一個(gè)小的負(fù)向反射脈沖，這個(gè)負(fù)向脈沖就是電纜終端的反射脈沖。此脈沖的形成機(jī)理為：當(dāng)球間隙放電而產(chǎn)生的高壓負(fù)向脈沖到達(dá)終點(diǎn)的瞬時(shí)，而此時(shí)故障點(diǎn)還未被擊穿，電纜終端呈高阻狀態(tài)，根據(jù)前面講的反射理論，高阻的反射系數(shù)為+1，所以會產(chǎn)生一同相脈沖并向電纜端頭反射，從而形成在電纜故障點(diǎn)被擊穿前的負(fù)向脈沖，所以我們在電纜故障測試中一般看到在故障波前沿有負(fù)向波存在，可判斷該故障點(diǎn)距電纜的終端不遠(yuǎn)。
二．故障點(diǎn)在始端附近的情況：
當(dāng)故障點(diǎn)在電纜的始端附近時(shí)，采集的波形將出現(xiàn)以下特點(diǎn)：
1采集波形在開始就迅速上沖。
2在前部出現(xiàn)密集的小波，這是由于*個(gè)脈沖還沒有完成而后續(xù)波形擠壓所至而形成連續(xù)小幅度脈沖。
3在一群小波之后基本上為一條直線，一般沒有余弦大震蕩存在。這是由于在整個(gè)回路中感抗太小所至。當(dāng)采集到具有以上特點(diǎn)的波形時(shí)可基本判斷故障點(diǎn)在端頭附近。距離可采用經(jīng)驗(yàn)公式累計(jì)計(jì)算。在密集小波中選取3-5個(gè)波，看一下顯示距離，再用所選波的數(shù)目去除以距離，可得出故障點(diǎn)的距離。這種測量一般誤差較小，適用于故障距離小于50米的故障點(diǎn)判斷。
三．故障點(diǎn)不放電的情況：
當(dāng)放電球間隙調(diào)的太小或電容能量不足時(shí)有時(shí)可能會出現(xiàn)球間隙放電而故障點(diǎn)不放電的情況。故障點(diǎn)不放電則故障點(diǎn)就沒有反射波形，也就無法測出電纜故障點(diǎn)的距離，采集的波形特點(diǎn)為逐步上升的拋物線充電波形，在此上升的曲線中疊加有一些小的負(fù)向脈沖，此負(fù)向脈沖為電纜終端的反射波形。
造成電纜故障點(diǎn)不放電的一般可分為以下幾種情況：球間隙調(diào)節(jié)太小，導(dǎo)致在電壓不高的情況下球間隙被擊穿，而此電壓不足以擊穿電纜的故障點(diǎn)。解決的辦法通常采用拉大球間隙、提高工作電壓的辦法來解決。但應(yīng)注意提高電壓應(yīng)根據(jù)被測電纜的絕緣耐壓來確定，一般zui高電壓應(yīng)小于被測電纜耐壓的2.5倍。
高壓沖閃測試中儲能電容的容量對有效的將電纜的故障點(diǎn)的擊穿有著重要的意義。如果儲能電容的容量不足，在電容所儲能量不足以使電纜故障點(diǎn)有效擊穿，故障點(diǎn)將沒有反射波形，而形成不放電波形。根據(jù)測試經(jīng)驗(yàn)，對于1000米以下的電纜，電容的容量應(yīng)在1.5微法左右，zui小不得小于1微法。對于1000米以上的電纜可考慮按每1000米/1微法增加。而對于380伏特的低壓電纜。由于電壓限制，可考慮按每1000米4-8微法配置。
四．安全性問題：
在采用高壓沖閃法測試電纜故障時(shí)由于測試電壓等級較高，所以在測試應(yīng)特別注意現(xiàn)場的安全性，在測試中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：
1.地線的接線問題：由于本系統(tǒng)在放電過程中電流極大（大約為2萬伏特等級的短路電流），所以系統(tǒng)的接地線應(yīng)可靠。
2.由于放電回路的電流極大，容易在接觸不良的狀態(tài)下產(chǎn)生地線電位抬高，造成設(shè)備損壞或人員觸電，所以放電回路的地線應(yīng)與測量回路的地線應(yīng)分別接地。
3.在所有接線完成后應(yīng)仔細(xì)復(fù)查后，再通電實(shí)驗(yàn)。
4.在做高壓沖閃電壓采樣時(shí)，在接好高壓系統(tǒng)后先不接入測試儀，做高壓空打?qū)嶒?yàn)，在進(jìn)一步檢查地線系統(tǒng)無放電現(xiàn)象、高壓系統(tǒng)正常的情況下再接入電纜故障測試儀進(jìn)行高壓采樣。
5.在使用高壓組件箱中球間隙做定點(diǎn)放電時(shí)應(yīng)將輸出端直接接到球間隙的放電端，并將線圈和分壓電阻斷開。
6.其他高壓操作的安全問題可參閱國家有關(guān)高壓電氣實(shí)驗(yàn)的安全標(biāo)準(zhǔn)。
下面要討論的是另一種新的測試方法，叫高壓沖閃電流采樣法。
高壓沖閃脈沖電流采樣的過程，就是利用電流傳感器將電纜故障測試中故障點(diǎn)擊穿放電的瞬態(tài)電磁波的傳輸過程記錄下來。并根據(jù)故障點(diǎn)放電脈沖在測試端與故障點(diǎn)來回反射時(shí)間計(jì)算出電纜故障的距離。
所需設(shè)備配置為高壓電壓發(fā)生器（俗稱高壓PT），一般電纜故障測試配置為3KV左右，控制保護(hù)器，高壓脈沖電容，放電球間隙，電流采樣器DL等組成。電流傳感器的作用是通過空間的電磁耦合，將測試過程中電容C放電回路中的瞬間電流變化信號傳導(dǎo)電纜故障測試儀中去。
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