由于城市化的迅猛發(fā)展，電纜在配電線路中的應(yīng)用日益頻繁。電纜故障探測(cè)技術(shù)的發(fā)展也日新月異，筆者結(jié)合自己在日常工作中查找電纜故障的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電纜故障查找的過(guò)程和具體事項(xiàng)進(jìn)行了一些探討。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，電力電纜在全國(guó)的各工礦企業(yè)、事業(yè)單位得到了廣泛的應(yīng)用，特別是近幾年城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)改造以來(lái)，城市美化日益突出，大量的架空線路下地，使得電纜的用量進(jìn)一步加大。但是在供用電力電纜過(guò)程中，一旦發(fā)生故障，很難較快地尋測(cè)出故障點(diǎn)的確切位置，不能及時(shí)排除故障恢復(fù)供電，往往造成停電停產(chǎn)。對(duì)于配電運(yùn)行維護(hù)人員而言，如何快速查找電纜故障點(diǎn)是一項(xiàng)必備的技能，以下是筆者根據(jù)電纜故障發(fā)生后分析查找故障點(diǎn)的順序進(jìn)行的一些討論。
1.電纜故障巡視
按筆者實(shí)際電纜急修經(jīng)驗(yàn)，在電纜故障發(fā)生后，運(yùn)行人員若對(duì)于電纜走向較為清晰，熟悉電纜中間接頭位置，一般會(huì)采取先對(duì)故障電纜進(jìn)行巡視的方式，從外觀上初步看能否判斷到電纜的故障點(diǎn)。重點(diǎn)巡視包括：一是電纜路徑上是否有人開(kāi)挖施工。二是電纜路徑上路基是否有塌陷或明顯地形變化。三是檢查有中間接頭位置，中間接頭是否異常等等。若能發(fā)現(xiàn)異常，基本能確認(rèn)電纜的故障點(diǎn)。若無(wú)法發(fā)現(xiàn)異常，則只能使用儀器輔助定位電纜故障。
2.電纜故障初步判斷
10kV電纜故障類型概括而論有接地、短路和斷線三種，主要包括以下類型：（1）三芯電纜一芯或兩芯接地；（2）二相相間短路；（3）三相芯線完全短路；（4）一相或多相斷線。初步判斷電纜的故障可使用兆歐表或萬(wàn)用表或做交流耐壓試驗(yàn)。比如使用兆歐表測(cè)量某相絕緣電阻，測(cè)得零值則代表該相已完全接地。
3.電纜故障探測(cè)方法及討論
初步判定電纜類型后，一般會(huì)采用電纜故障探測(cè)儀對(duì)故障進(jìn)行粗探和定位。目前國(guó)內(nèi)外，故障探測(cè)儀種類繁多，但原理及方法多相似。電纜故障點(diǎn)粗探，使用電橋法通常簡(jiǎn)單有效，因電纜運(yùn)行環(huán)境及故障種類千奇百怪，通常也結(jié)合脈沖法測(cè)量電纜具體長(zhǎng)度及確定故障點(diǎn)，下面是對(duì)電橋法、脈沖法及用以精確定位的聲探定位法進(jìn)行的一些探討。
3.1 電阻電橋法
此方法，可以粗略判斷1相電纜芯完好，另外1相或2相低阻接地的電纜故障，原理圖如1-1：
電阻電橋法顧名思義，即利用電橋平衡原理，以電纜某一好相為臂組成電橋并使其達(dá)到平衡，測(cè)量出故障點(diǎn)兩側(cè)段電纜的直流電阻值，同時(shí)將電纜視為“均勻的傳輸線”，那么電阻的比值與電纜長(zhǎng)度的比值成正比，即：
R1/（RL+ RL0） =R2/RLx RL = RLx + RL0-
以此推導(dǎo)出故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離RLx=2RL/（1+R2/R1），因此，可以得出：
使用電阻電橋法時(shí)，步驟如下：
（1）短接三芯電纜中完好的一相及故障接地相。
（2）電橋通電后，調(diào)節(jié)電橋平衡，調(diào)節(jié)電阻使電橋平衡，記下K（R2/R1）值。
?。?）跟據(jù)電纜全長(zhǎng)計(jì)算出故障點(diǎn)距離測(cè)量點(diǎn)大概距離為：
3.2 電容電橋法
如果電纜是開(kāi)（斷）路故障時(shí)，若再采用測(cè)量電阻電橋法將無(wú)法測(cè)出故障點(diǎn)的距離，因?yàn)橹绷麟姌驕y(cè)量臂未能構(gòu)成直流通道。在此只能采用交流電源，根據(jù)電橋平衡原理測(cè)量出電纜好相及故障相的交流阻抗值。測(cè)量圖及原理圖如2-1及2-2所示：
由于電纜被視為“均勻的傳輸線”，其上分布電容與電纜長(zhǎng)度成正比，以此推算出故障點(diǎn)的距離，依然得出：
用電容電橋法測(cè)量時(shí)，除不用短接電纜另一端外，方法與電阻電橋法類似。
實(shí)際上，許多電纜接地為閃絡(luò)高阻接地或泄漏電阻，有時(shí)人們會(huì)直接使用高壓直流電壓將故障點(diǎn)擊穿，形成瞬間短路，以測(cè)出直流電阻值，推算出故障點(diǎn)初步位置（原理同電橋法）。在日常急修工作中，我們發(fā)現(xiàn)，因電纜路徑不完全清楚、電纜中盤圈長(zhǎng)度無(wú)法估計(jì)電纜全長(zhǎng)及電纜電阻不可能完全均勻等原因，導(dǎo)致測(cè)量時(shí)電纜故障點(diǎn)誤差較大。有時(shí)得到的誤差值會(huì)達(dá)到10米，此時(shí)，若進(jìn)行開(kāi)挖，工作量會(huì)很大，因此需要使用其他方法對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位，目前，較為普遍的是采用聲測(cè)定點(diǎn)法。
3.3 脈沖法的應(yīng)用
實(shí)際上，電纜故障千期百怪，多數(shù)時(shí)候電纜埋深及敷設(shè)方式、敷設(shè)環(huán)境各異，種類也多種多樣，三相全壞情況也時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致電纜故障探測(cè)困難。脈沖法可確定電纜長(zhǎng)度，并根據(jù)不同波形判斷故障點(diǎn)位置，目前應(yīng)用了微波傳輸（雷達(dá)測(cè)距）理論，即脈沖法來(lái)測(cè)量的儀器也已大規(guī)模應(yīng)用。基本原理如下：
無(wú)論低壓脈沖法還是高壓脈沖法均是依據(jù)微波在“均勻長(zhǎng)線（電纜）”傳輸中，因其某處（故障點(diǎn)）特性阻抗發(fā)生變化對(duì)電波的影響來(lái)微觀地分析電波相位、極性及幅度等物理量的變化，來(lái)測(cè)得電波傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)的時(shí)間再計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。比如利用電磁波和聲波信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的儀器，是由于電磁波在空氣中的傳輸速度比聲波快，通過(guò)計(jì)時(shí)電路記錄兩者到達(dá)的時(shí)間再經(jīng)邏輯運(yùn)算給出故障點(diǎn)距離。即：
S=（t電磁波—t聲波）×V聲波= t×V聲波
另一種方法則是通過(guò)對(duì)瞬時(shí)電磁波及聲波信號(hào)進(jìn)行整理后顯示出波形，在二者波形起點(diǎn)重合時(shí)即認(rèn)為此處為故障點(diǎn)位置，如圖4-1。
脈沖法目前應(yīng)用較廣、精度也較電橋要高，但使用不同頻率脈沖來(lái)測(cè)試電纜故障，及使用波形判斷故障點(diǎn)等對(duì)使用人員的經(jīng)驗(yàn)、要求等比較高。
3.4 聲測(cè)定點(diǎn)法
此方法用于電纜故障點(diǎn)的精確定位，主要使用的儀器包括拾音器和脈沖發(fā)生器。通過(guò)脈沖發(fā)生器向電纜輸入脈沖，后在故障點(diǎn)放電，使用拾音器（聽(tīng)筒）記錄定位。原理如圖所示：
聲測(cè)定點(diǎn)法是利用直流高壓設(shè)備，向電容器充電、儲(chǔ)能，當(dāng)電容器電壓達(dá)到球間隙擊穿值時(shí)，電容器通過(guò)球間隙放電，向被測(cè)電纜的故障線芯施加沖擊電壓，當(dāng)故障點(diǎn)擊穿時(shí)，電容器中儲(chǔ)蓄的電能將通過(guò)等效故障間隙Ja或故障電阻R1放電，于此同時(shí)，將產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)波和電磁波，然后利用拾音器，在粗測(cè)的故障距離附近，沿電纜進(jìn)行聽(tīng)測(cè)，地面上振動(dòng)最大、聲音最響處，即為故障點(diǎn)的實(shí)際位置。
聲測(cè)定點(diǎn)法簡(jiǎn)便、易行，準(zhǔn)確性好，其絕對(duì)誤差不大于±0.4m。
?。?）有時(shí)因?yàn)榄h(huán)境干擾大，土質(zhì)或電纜具體損壞不同等因素，故障點(diǎn)閃絡(luò)放電傳給探頭的機(jī)械振動(dòng)波很弱（塑料電纜易發(fā)生這種情況），定點(diǎn)比較困難，這時(shí)可以利用電纜故障點(diǎn)閃絡(luò)放電時(shí)即發(fā)射電磁波又有機(jī)械振動(dòng)波這一現(xiàn)象，使用兩臺(tái)定點(diǎn)儀在同一時(shí)刻，都接收到“啪！啪！”的聲響信號(hào)時(shí)，說(shuō)明該音響信號(hào)確為故障點(diǎn)發(fā)出的放電信號(hào)（電磁波和機(jī)械振動(dòng)波），在找出最響點(diǎn)，即可定出準(zhǔn)確的故障點(diǎn)。
?。?）尋找最響點(diǎn)的方法是：在定點(diǎn)過(guò)程中，如果聽(tīng)到有規(guī)律的“啪！啪！”的機(jī)械振動(dòng)聲（放電聲）以后，故障點(diǎn)就在離此不遠(yuǎn)的地方，此時(shí)應(yīng)沿電纜走向，前后移動(dòng)定點(diǎn)儀進(jìn)行比較測(cè)量，同時(shí)減小定點(diǎn)儀的輸出音量，逐漸縮小聽(tīng)測(cè)范圍，最后集中于一個(gè)最響點(diǎn)。
?。?）對(duì)于極少數(shù)的（5%以下）金屬性接地或故障電阻極低（Rm<10Ω）的電纜故障，由于故障點(diǎn)根本不放電或放電電能量太小，不產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)波或機(jī)械振動(dòng)波極其微弱，也就無(wú)法聽(tīng)到信號(hào)，此時(shí)用聲測(cè)定點(diǎn)法以不能確定故障點(diǎn)，應(yīng)改用音頻感應(yīng)法精測(cè)定點(diǎn)。
使用聲測(cè)法，有時(shí)對(duì)于埋深過(guò)深或電纜穿管敷設(shè)且管中注滿水時(shí)依然可能無(wú)法精確定位。但絕大多數(shù)時(shí)候，可以確定到故障點(diǎn)。
上面使用儀器探測(cè)電纜故障的方式，基本都包括兩類：粗測(cè)和精測(cè)。粗測(cè)的方法很多，主要有電橋法、低壓脈沖法、高壓閃絡(luò)測(cè)量法等，測(cè)量出故障點(diǎn)的大概范圍。精測(cè)主要是查找清楚電纜的路徑和埋深，進(jìn)而找出故障點(diǎn)的精確位置，比如聲測(cè)定點(diǎn)法等，若對(duì)電纜路徑、埋深不清楚時(shí)，可能還需要使用到電纜路徑探測(cè)儀等工具。
結(jié)束語(yǔ)
利用電纜故障測(cè)試儀的分析與查找，需要具體問(wèn)題具體分析，在目前電纜種類繁多，敷設(shè)方式多樣的情況下，只有認(rèn)真掌握好基本原理和各類電纜故障探測(cè)儀器的作用及適用范圍，并不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，才能在遇到電纜故障時(shí)，得心應(yīng)手的快速找到故障點(diǎn)。
