电缆故障定位技术的应用

我国城乡电网中电力电缆投运数量已超过80000km，特别是高压、超高压电力电缆已在电网中占据非常重要的地位。因此确保电力电缆运行可靠、减少停电维护次数和时间、实现状态检修以提高电力电缆供电可靠性是保障电网安全可靠运行的重中之重。一旦电力电缆出线故障，将直接危及电力系统的安全可靠供电和系统稳定，因此针对电力电缆故障展开定位技术的科学研究显得尤为重要。
处于恶劣环境中运行的电缆，点化与绝缘破坏的例子屡见不鲜。交联聚乙烯电缆在电、热、机械外力、水、油、有机化合物、酸、碱、盐及微生物作用下，常常发生老化。随着时间的推移，如今运行的部分高压电缆已逐渐进入电缆及其附件预期寿命的“中年期”，时有应用较早的电缆绝缘在运行中被击穿并造成停电事故的报道。地下电缆一旦发生故障，寻找起来十分困难，不仅要浪费大量人力物力，而且还将带来难以估计的停电损失。
此外，电力电缆在安装敷设过程中的机械损坏，接头或端头安装错误，运行后材料老化、受潮和外电缆沟工作都能引起电缆损坏。电缆在投入运行后就会发生闪络等故障，这样必须对电缆进行修复处理，电缆的修复处理必须知道电缆的故障点，针对电力网络内新敷设电缆和投入运行的电缆中进行试验，并总结出电缆故障定位的一套可靠的方法，以达到提高供电可靠性、减少线路修理工作量和减低生产成本的目的。
电力电缆故障定位系统整体装置的功能组成包括1：电力电缆辨识。2：电力电缆故障定位。3：电力电缆路径测寻。4：电力电缆故障精确定点。同时为了确保每个功能尽可能完善，采用分体式的结构。
由于要求的定位系统装置需要用于电气设备的现场试验，因此，设备重量、体积的轻便化、小型化是个重要的条件。第二，由于现场测试处于强电场、磁场等强干扰环境，因此要求系统装置应具备相当的抗干扰能力。第三，故障探测现场工作过程中需要对整个电缆路径展开工作，单靠人工操作将会有较大难度。因此，系统装置的测试过程也要求具有一定的自动化、智能化、以降低操作的复杂性和提高测试的可靠性、准确性。
冲击放电发生器必须确保其安全可靠，同时方便携带，便于现场工程应用。第二，能有效选择冲击电压，设置脉冲间隔，并要求较好解决现场测试环境中仪器灵敏性与抗干扰能力的矛盾。第三，能够有效采用弧反射模式，方便脉冲测试设备在燃弧期间进行脉冲反射测试。
根据设计目标，冲击放电发生器配合相应的仪器，通过声音测量法可进行精确故障定位，还可以进行高达32kV的直流试验。同时采用基于弧反射模式的脉冲反射对电缆进行故障预定位。
电力电缆故障点的粗测，所谓粗测，就是测出故障点到电缆任一端的距离，故又出称之为定位或故障测距。粗测的方法可以分为电桥法和脉冲反射法两类。电桥法适用于低阻故障的探测，如果是高阻故障，则需要经过烧穿后变成低阻故障，然后再用电桥法或低压脉冲反射法进行粗测。而用脉冲反射法时，不再将高阻故障烧穿，可以直接于故障点处加直流高压或冲击高压，使之闪络，然后再通过闪络脉冲反射测出故障点的位置。
在粗测的过程中，由于仪表本身的误差、测量接线造成的误差以及线路资料不准确造成的长度误差等都会给测量结果带来误差。为了确切判定故障的实际位置，需要进行电缆故障的精测，既定点。定点的方法有很多，诸如声测法、音频感应法。声测法灵敏可靠，处接地电阻特别低的接地故障外，都能使用。至于金属性接地故障，则根本不能使用声测法进行测量，必须采用音频感应法，并切合使用差动电感探头。
声测法的原理接线与高压脉冲反射法类似。当粗测了电缆故障点到测试端的距离之后，在故障电缆的一端上加冲击电压，使故障点放电。然后在粗测范围内，沿已知故障电缆的路径，用定点一的压电晶体探头接收故障点的放电声波，并将此声波在接收器中经放大器放大，当耳机中听到声响大时，探头所处的地面位置，即为对应于电缆故障点的准确位置。由于断线和闪络性故障常发生在中间接头中，故用声测法定点时，应着重检查中间接头。
音频感应法一般用于探测故障电阻小于10Ω的低阻故障。用音频感应法对两相短路或两相短路并接地故障进行测寻都能获得满意的效果，一般测寻所得的故障点位置误差为1-2m，测寻时，用1kHz的脉冲发生器向短路芯线通以音频电流，在地面上用接收线圈接收信号，并将其送入接收机进行放大；然后再用耳机测听信号的变化，直至信号中断，此时探头的地面位置即对应于实际故障点位置。
从脉冲发生器的信号连接方式可分为直连法、磁感应法和夹钳法。直连法是将脉冲发生器一端接地，另一端接到被测电缆上，即信号直接加到被测电缆。此方法具有信号强、传输距离远、抗干扰性好、精度高和易分辨相邻电缆，适用于已停电的电力电缆。磁感应法是利用发射线圈磁场，将信号直接感应到脉冲发生器下面的被测电缆上，使电缆产生感应电流及二次场，从而对电缆进行定位。因信号感应到被测电缆时，也能感应到邻近的电缆上，所以此方法适用于电缆埋深2m左右，且电缆不能过于密集或相邻太近，否则可能出现误测。夹钳法：利用夹钳套住电缆，把信号施加在电缆上。此方法感应信号强于磁感应法而弱于连接法，因该方法操作简单，不需停电而经常采用。