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解决方案：电力电缆故障查找方法

单位：乌鲁木齐铁路局库尔勒供电段作者：刘影昕

　　乌鲁木齐铁路局库尔勒供电段管辖着吐鲁番至和田铁路，其中电力电缆长度近618公里，担任着吐鲁番至和田间各站区用电设备供电重任。由于电缆长度过长、分布广、地理环境复杂、且埋于地下，发生故障后电缆故障点查找困难，严重影响铁路运输和行车安全。近年来，面对严酷的自然环境下发生的电力电缆故障，该段广泛开展调研论证，多次与电缆故障查找仪厂家技术人员进行沟通，互相探讨学习，不断积累电缆故障查找经验，最终在该段内形成了一套适合地理环境复杂的南疆铁路长大电缆故障查找方法。

　　1.电力电缆故障原因

　　1.1绝缘老化

　　电缆绝缘老化主要是树枝状老化、电热老化及附件材料老化。电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、硝鼓等化学生物，腐蚀绝缘层；绝缘层中的水分使绝缘纤维产生水解，造成绝缘强度下降。可引起电缆老化主要原因有：

　　（1）电缆选型不当，致使电缆长期在过电压下工作。

　　（2）电缆周围靠近热源，使电缆局部长期受热而过早老化。

　　1.2机械损伤

　　机械损伤故障比较常见，所占故障率最大，其故障形式比较容易识别，大多造成停电故障。主要分为：直接受外力破坏、施工损伤和自然损伤。

　　1.3绝缘受潮

　　主要是电缆中间头或电缆终端头部位安装不良或分接箱密封不严导致进水，电缆制造不良有小孔或裂缝，电缆金属护套被外物刺伤或腐蚀穿孔等造成。

　　1.4施工工艺不达标

　　主要是电缆中间头、电缆终端头制作工艺不达标，重点是电缆铜屏蔽层、主绝缘、半导体层截留尺寸不标准，应力管与铜屏蔽层搭接尺寸不规范，未起到应力扩散作用，造成电缆击穿。

　　2.电缆故障类型与判断

　　电缆故障分位接地故障、短路故障、断线故障三类，其故障类型主要有以下几方面：单相接地故障、两相相间短路故障、三相相间短路故障和一相断线或多相断线。

　　对于直接短路或断线故障，用万用表可直接测量判断，对于非直接短路和接地故障，用兆欧表遥测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻，根据其阻值可判断故障类型。故障类型确认后，查找故障点并不是一件很容易的事情，下面介绍两种查找故障点的有效方法。

　　3.闪测仪法

　　我单位目前使用的是HT-C002X型闪测仪。

　　（1）HT-C002X闪测仪组成框图，如图1所示：

图1闪测仪组成

　　（2）低压脉冲测试的基本原理，如图2所示。

　　测量电缆故障时，电缆可视为一条均匀分布的传输线，根据传输线理论，在电缆一端加上脉冲电压，该脉冲按一定的速度（决定于电缆介质的介电常数和导磁系数）沿线向远端传输，当脉冲遇到故障点（或阻抗不均匀点）均会产生反射，闪测仪记录下发脉冲和反射脉冲之间的传输时间ΔT，则可按已知的传输速度V来计算出故障点的距离LX，LX=VΔT/2。如图2所示。

　　测全长则可利用终端反射脉冲：L=VT/2；同样已知全程可测出传输速度V=2L/T。

图2低压脉冲测试的基本原理

　　低压脉冲测试接线方法，如图3所示：

图3低压脉冲测试接线图

　　脉冲法测故障示例：

　　图为2013年某10KkV自闭线电缆波形，由波形得出故障距离为426米，找出故障点后实际长度为412米，误差3.3%，在正常误差允许范围内。如图4所示：

图4低压脉冲法测低阻故障示例

　　高压冲闪测法接线原理图，如图5所示：

图5冲闪法接线图

　　图为2014年某10kV贯通线电缆时的波形，由波形可得出故障距离为652米，找出故障点后实际长度为630米，误差3.5%，对于冲闪法来说，该误差是可以接受的。如图6所示：

图6高压冲闪法测电缆故障示例

　　由于距离测量总是会有误差的，因此距离测出来以后，还要进行定点，就是按冲闪法接线，对故障相电缆加压后，当电容器C充电到一定电压值时，球间隙对电缆故障芯线放电，在故障处电缆芯线对绝缘层放电会产生"啪、啪、啪"的火花放电声，对于电缆沟内的明敷电缆可凭听觉在故障点附近直接查找，若为地埋电缆，则首先要确定并标明电缆走向，再借助定点仪在故障点附近进行查找。查找时，将定点仪贴近地面，沿电缆走向慢慢移动，当听到"啪、啪、啪"放电声最大时，该处即为故障点。使用该方法一定要注意安全，在试验设备端和电缆末端应设专人监视。

　　4.电桥法

　　电桥法就是用四壁电桥测出电缆芯线的直流电阻值，再准确测量电缆实际长度，按照电缆长度与电阻的正比例关系，计算出故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路误差一般不大于1%，对于故障点接触电阻大于100kΩ的故障，可采用加高电压烧穿的方法使电阻值下降，再按此方法测量。

图7电桥法测电缆接地故障原理图

　　测量电力如图7所示，RK为二个双十进电阻盘和一个滑线电阻组成，总阻抗为100Ω，连接成一个差动桥臂，AO为完好一相芯线，BO为有接地故障的一相芯线。

　　当电桥平衡时RK：（1-RK）=LX：（2L-LX）

　　LX=RX×2L

　　LX为故障点距离；L为电缆全长；RK为100等分的比列刻度标示。

　　采用电桥法时应保证测量精度，电桥连接线要尽量短，线径要足够大，与电缆芯线连接要采用压接或焊接方法，过程中小数位要全部保留。

图8电桥法测电缆接地故障接线图

　　上图为QF1-B型电缆探伤仪实际接线图，我单位使用该型号电缆探伤仪比较多，对于低电阻故障，其测得比较准，误差很小。

　　例：2014年某贯通线电缆故障时，RK=0.342，电缆全长L=680米，LX=RK×2×680=465米，找出故障点后，实际丈量长度为463米，误差0.43%，该误差算是非常小的。

　　用电桥法测电缆故障有使用简单、误差小的优点，但其使用有如下的限制：

　　（1）必须要有一相电缆芯是完好的，如三相皆对地短路，则无法测量。

　　（2）必须是低阻故障，如果接地电阻较高，也无法测量。

　　（3）电缆的另一端必须能短接起来，如果电缆头的一端在配电室内，一时又无法短接，则无法测量。

　　5.结束语

　　新建投产的铁路电力贯通、自闭线路电力电缆故障频发，查找难度大。面对困难问题，库尔勒供电段不等不靠，认真研判风险，通过多次论证试验，形成了适合该段的两种电缆故障查找方法。在实际应用中根据实际情况，灵活选用，大大缩短了查找故障时间，提高了抢修工作效率，提升了南疆铁路大动脉的供电保障能力，保证了干线运输组织有序。

　　6.参考文献

　　[1]崔江静，梁芝培，孙延玺.电力电缆故障测试技术及应用的概述.高电压技术.2001.2.7。

　　[2]文武，韩伯锋.再论电力电缆故障的测试方法.高电压技术.2004.4第30卷第136期.58-60。

　　[3]张栋国.电缆故障分析与测试.北京：中国电力出版社，2005。

　　[4]黄福臣.电力电缆故障测试的一种新方法.厦门科技，2004（3）。