淺析電纜故障產(chǎn)生原因、性質(zhì)、測試方法、波形分析及準確定位。電纜在煤礦使用量較多，特別是井下。長時間運行的電纜，故障也容易出現(xiàn)故障，且越來越多。鑒于電纜線路的隱蔽性及其測試設(shè)備的局限性等原因，使得故障的查找也非常困難。如何合理地選擇故障測試設(shè)備，做到準確、快速地查找故障，縮短故障停電時間，減少損失與事故，是值得研究的問題。
2 故障原因
?、贆C械損傷。這是電纜故障的主要原因，包括電纜受震動或沖擊性負荷等影響造成電纜的鉛（鋁）包絕緣等裂損，有時即使輕微的損傷也會造成故障。②絕緣老化變質(zhì)。由于電熱化學作用或地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，電纜絕緣整體下降；鉛包外皮受腐后出現(xiàn)的麻點、開裂或穿孔，造成故障。③施工拙劣電纜接頭。不按操作程序施工或不按安全要求敷設(shè)電纜。④過壓作用。大氣或內(nèi)部過壓作用，使絕緣擊穿，形成故障。
3 故障性質(zhì)
電纜故障點可用圖1所示的電路等效來表示。圖中：Rf為絕緣電阻，G是擊穿電壓為Vf的擊穿間隙，Cf局部分布電容。Rf、G、Cf值隨不同的故障情況變化很大，且互相無必然聯(lián)系。間隙擊穿電壓Vf的大小取決于放電通道的距離。電阻Rf的大小取決于電纜介質(zhì)的碳化程度。Cf值很小，一般可忽略。根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況，可分開路、低阻、高阻與閃絡(luò)性故障。
4 故障測試
1）測試步驟。測試步驟一般為：①確定故障性質(zhì)；②粗測―測出故障點到電纜任意一端的距離；③精測―確定故障點的精確位置。
2）測距方法。70年代之前，通常使用電橋法和低壓脈沖反射法測試電力電纜故障。①電橋法：將被測電纜的故障相與一根非故障相在電纜終端處短接，在電纜始端用單臂電橋接至故障相與被短接的非故障相，測得非故障相的電阻加上故障相故障點后的電阻之和與故障相故障點之前電阻之比，根據(jù)長度就可算出終端至故障點的距離。②低壓脈沖反射法：測試時向電纜的故障相注入低壓脈沖，沿電纜傳播到阻抗不匹配點（故障點）時，產(chǎn)生反射回波送測試點由儀器記錄下來。根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的往返時間差和脈沖在電纜中傳播的波速度，可算出故障點離測試點的距離。該二法對低阻故障很準確，對高阻故障不適用。而后用直流閃測法和沖擊閃測法，測試間歇故障和高阻故障，均可用電流與電壓閃測法。電壓法可測率高，波形清晰易判，盲區(qū)比電流法少一倍，但接線復雜，分壓過大時對人及儀器有危險；電流法則相反。該兩種方法為國產(chǎn)高阻故障測試的主流，基本解決了電纜高阻故障測試問題。但儀器也有盲區(qū)，且波形有時不夠明顯，需人為判斷，誤差相對較大。
3）國外進展。國外的二次脈沖法，即結(jié)合高壓發(fā)生器沖擊閃絡(luò)技術(shù)，在故障點起弧的瞬間通過內(nèi)部裝置觸發(fā)，發(fā)射一低壓脈沖。在故障點閃絡(luò)處發(fā)生短路反射，并記憶在儀器中。電弧熄滅后，復發(fā)測量脈沖通過故障處直達電纜末端并發(fā)生開路反射，比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點位置。如奧地利Baur公司和德國Seba公司的產(chǎn)品等。
5 故障定位
電纜故障點的定位可采用聲磁法或音頻感應(yīng)法：①聲磁法：用脈沖高壓使電纜故障點擊穿放電，利用故障間隙放電產(chǎn)生機械聲音對發(fā)生高阻故障和閃絡(luò)故障的電纜定位。②音頻感應(yīng)法：對電纜短路故障，由于無放電聲就不能采用聲磁法，只能采用音頻感應(yīng)法對故障點進行準確定位。在電纜故障點附近的地面上用探頭沿被測走向接收電磁場變化的信號，放大后送人耳機或指示儀表檢測信號的變化情況，直至信號消失。
6 波形分析
1）波形分析。①理想故障波形似如低壓脈沖擊法測得的電纜波形（見圖2③）變化明顯，且波形呈水平。應(yīng)用閃測法，波形將隨故障類型、加壓高低、電容量大小、測量電路組成和波衰減而變化。②直閃法波形（見圖2②）。閃絡(luò)性故障采用直閃法，即直流高壓閃絡(luò)法進行測量。測試中儀器通過直流高壓電路對故障點逐步升壓，當外加電壓升至一定值時，故障點被擊穿而產(chǎn)生電壓突變，產(chǎn)生一個極性相反的電壓波沿電纜向測試端傳播，從而形成在測試端與故障點之間來回反射，直至損耗衰減。③沖閃法波形?；舅泄收想娎|都可用沖閃法，即沖擊高壓閃絡(luò)法進行測量。其波形隨加壓高低、電容量大小、取波方法、故障性質(zhì)和部位而不同。常用的是電感沖閃法，能在不太高的電壓下，使故障點擊穿放電，且易讀取波形（圖2③）。
2）特殊故障分析?？捎觅A能示波管觀測波形，能清楚地顯示故障點是否擊穿，便于分析判斷。就故障波形分析：①故障點在測試端附近。故障波形出現(xiàn)緊密的余弦振蕩衰減波形（見圖2④），要從故障波形中精確地讀取故障點的距離非常困難。但此波形說明故障點在測試端附近，由于距離較近，產(chǎn)生一次反射的時間也很短，只能用數(shù)微秒內(nèi)的周期數(shù)測算。一般需將測試設(shè)備移至另一端而進行，這可避免因球間隙放電聲影響定位。②故障點在終端附近。從實測故障波形（圖2⑤）可看出，在第1個正脈沖前還有1個負脈沖，這是因為故障點的擊穿放電有一段延遲時間△t所造成。即在故障點放電之前，沖擊電壓波已越過故障點達到終端被反射，且反射波反射回后也越過故障點移向測試端，在此之后故障點才被擊穿放電。這可采用延長終端跨接線的方法消除終端反射波的影響，使讀取更準確。③低壓脈沖波形。利用低壓脈沖對電纜每一相測量全長，作為粗測的第一步；保證測試精確度，從每一相低壓脈沖波形的微小變化進行測試故障點。如圖2⑥所示的實例低壓脈沖波形，全長為ad間距。但在全長波形中，出現(xiàn)b、c兩點波形的變化，現(xiàn)場測量驗證得b點為中間接頭，c點為故障點。產(chǎn)生如此現(xiàn)象是由于低壓脈沖波對導體阻抗敏感性高，閃測法的高壓沖擊波對波阻抗敏感性高所致。
3）測試經(jīng)驗。①測試需提供電纜完整的資料。②主絕緣故障預定位較易，精定位很難；外護套故障預定位較難，精定位非常準確、容易。③低壓電纜接頭施工時地線連接不規(guī)范，測試時應(yīng)分開。一端測不到明顯波形時，換另一端。④所測電纜較長預定位測不出波形時，可加大沖擊電壓或調(diào)節(jié)觸發(fā)時延以得到波形。
在電纜故障準確定位上，既需要一定技術(shù)設(shè)備，又需要理論探索、摸索經(jīng)驗試。國內(nèi)的電纜故障診斷儀器和技術(shù)，與國外相比，還有一定的差距。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，此差距逐步在縮小。
