電纜故障測試相關(guān)技術(shù)與設(shè)備綜述

更新時間：2024-11-14

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在現(xiàn)代電力系統(tǒng)以及各類涉及電纜應(yīng)用的領(lǐng)域中，電纜的安全可靠運行至關(guān)重要。然而，由于電纜長期處于復(fù)雜的環(huán)境、面臨各種電氣應(yīng)力以及自然老化等因素影響，難免會出現(xiàn)故障。準(zhǔn)確、高效地檢測電纜故障并定位故障點，對于快速恢復(fù)供電、減少經(jīng)濟(jì)損失有著重大意義。

電纜故障測試儀.jpg

電纜故障測試相關(guān)技術(shù)

（一）低壓脈沖反射法

低壓脈沖反射法是一種較為基礎(chǔ)且常用的電纜故障測距技術(shù)。其原理基于傳輸線的電波反射理論，當(dāng)在電纜一端注入一個低壓脈沖信號后，該脈沖會沿著電纜向另一端傳播。如果電纜存在故障點（比如開路、短路或低阻故障等情況），脈沖信號在遇到故障點時就會產(chǎn)生反射，反射信號會沿著電纜反向傳播回到信號注入端。通過精確測量發(fā)射脈沖與故障點反射脈沖之間的時間差，并結(jié)合已知的電波在電纜中的傳播速度，就能計算出故障點距離測試端的距離。

例如，在一條已知電波傳播速度為 160m/μs 的電纜中，若測得發(fā)射脈沖與反射脈沖的時間差為 5μs，根據(jù)距離計算公式（距離 = 傳播速度 × 時間差 ÷2，除以 2 是因為脈沖往返的原因），可算出故障點距離測試端的距離為 400 米。這種方法操作相對簡單，測量精度較高，特別適用于測定電纜中的低阻、開路故障，同時也常用于測量電纜的全長，為后續(xù)其他測試提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。不過，它對于高阻故障和閃絡(luò)故障往往無能為力，因為高阻故障點對脈沖信號的反射不明顯，難以準(zhǔn)確獲取反射信號進(jìn)行測距。

（二）脈沖電壓法

脈沖電壓法主要針對電纜的高阻與閃絡(luò)故障檢測。其操作過程是先向故障電纜施加直流或脈沖高壓信號，使電纜故障點在高電壓作用下被擊穿，形成瞬間的放電通道。在這個過程中，故障點會產(chǎn)生電磁波或聲波等信號，利用相應(yīng)的傳感器去捕捉這些信號，并根據(jù)信號傳播的時間、特征等來確定故障點的位置。

比如在檢測一段高壓電纜的高阻故障時，通過高壓發(fā)生器對電纜施加足夠高的脈沖電壓，待故障點被擊穿放電，檢測設(shè)備接收到放電產(chǎn)生的電磁波，記錄從放電開始到接收到信號的時間，再結(jié)合電磁波在電纜周圍介質(zhì)中的傳播速度，就能大致推算出故障點的距離。不過，該方法對閃絡(luò)故障的測距精度相對有限，因為閃絡(luò)故障的放電具有隨機(jī)性和瞬間性，較難精準(zhǔn)捕捉和分析相關(guān)信號。

（三）聲磁同步法

聲磁同步法結(jié)合了電磁信號和聲波信號的特點來進(jìn)行電纜故障測距。當(dāng)電纜故障點發(fā)生放電時，會同時產(chǎn)生電磁波和聲波信號，這兩種信號在電纜周圍介質(zhì)中的傳播速度有著較大差異（電磁波傳播速度極快，接近光速，而聲波傳播速度相對較慢，例如在空氣中約為 340m/s）。通過在電纜周圍布置相應(yīng)的傳感器，分別接收電磁波和聲波信號，并精確測量兩者到達(dá)傳感器的時間差，利用速度差的原理就可以準(zhǔn)確計算出故障點的距離。

例如，在某電纜溝內(nèi)的電纜出現(xiàn)故障，采用聲磁同步法檢測時，先接收到電磁波信號，經(jīng)過一小段時間后接收到聲波信號，根據(jù)兩者的時間差以及預(yù)先設(shè)定的聲波在該環(huán)境下的傳播速度，便能精準(zhǔn)確定故障點的具體位置。這種方法對各種類型電纜故障的測距精度都比較高，但需要配備較為復(fù)雜的儀器設(shè)備，并且要求操作人員有一定的專業(yè)知識和操作經(jīng)驗，以確保能準(zhǔn)確捕捉和分析兩種信號。

（四）跨步電壓法

跨步電壓法常用于單相接地故障或兩相、三相短路并接地故障以及外護(hù)套故障的檢測定位。其操作方式是在故障相與地之間加上負(fù)極性的直流電源，這樣從故障點流入土壤的電流會在土壤表面形成類似漏斗狀的電位分布。檢測人員使用探棒在土壤表面移動，尋找電勢MAX低點，該點對應(yīng)的位置就是電纜故障點所在之處。

在一些地下電纜鋪設(shè)區(qū)域，如果懷疑電纜出現(xiàn)接地故障，利用跨步電壓法，通過沿著電纜路徑附近的地面進(jìn)行電位探測，當(dāng)探棒探測到電位突然降低的位置時，基本就可以鎖定故障點，不過這種方法受土壤電阻率等環(huán)境因素影響較大，在不同地質(zhì)條件下需要對探測結(jié)果進(jìn)行綜合分析和判斷。

電纜故障測試相關(guān)設(shè)備

（一）電力電纜故障測距儀

電力電纜故障測距儀是集多種先進(jìn)技術(shù)于一體的專業(yè)測試設(shè)備。它通常采用了諸如低壓脈沖反射和脈沖電流等多種測試方式，能夠應(yīng)對斷線、低阻、高阻、閃絡(luò)等不同類型的電纜故障進(jìn)行測距。這類儀器智能化程度較高，具備自動判斷故障點是否放電的功能，并且可以自動依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)計算故障距離。

在使用時，操作人員只需按照儀器的操作說明，將相應(yīng)的測試線連接到電纜的測試端，選擇合適的測試模式，儀器就能快速進(jìn)行信號采集、分析，最終在顯示屏上直觀地顯示出故障距離等關(guān)鍵信息。同時，它采用電流傳感器測量流過地線的脈沖電流信號，這種接線方式不僅簡單方便，而且安全性良好，大大提高了現(xiàn)場測試的效率和安全性。

（二）電纜故障綜合測試系統(tǒng)

故障智能測試儀：作為電纜故障綜合測試系統(tǒng)的核心部件之一，它有著強(qiáng)大的故障檢測能力，能夠測試各類電纜上的開路、短路、接地故障以及高阻泄漏性和高阻閃絡(luò)性故障。它集成了低壓脈沖法和高壓閃絡(luò)法等先進(jìn)技術(shù)，可以在無須燒穿高阻故障的情況下，直接對電力電纜的閃絡(luò)及高阻故障進(jìn)行測試。而且當(dāng)配合專門的聲點儀使用時，能夠更加精準(zhǔn)地測定故障點的位置，為維修人員快速找到故障點提供有力支持。
尋跡及故障定位儀：該儀器由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、感應(yīng)式探頭和電位差式探測架組成。在進(jìn)行電纜路由尋跡時，利用電磁感應(yīng)原理，發(fā)射機(jī)向電纜發(fā)送特定頻率的信號，接收機(jī)通過感應(yīng)式探頭接收電纜輻射出的信號，從而確定電纜的走向和位置，同時還能測量電纜的埋深。而在故障定位測試方面，則可以通過電位差方法，檢測電纜故障點處的電位變化，進(jìn)而精準(zhǔn)定位故障所在位置，無論是在地下直埋電纜還是在電纜橋架中的電纜，都能發(fā)揮良好的尋跡和定位作用。
直流高壓發(fā)生裝置：它是電纜故障檢測系統(tǒng)中常備的組成部分，主要作用是為電纜故障檢測提供輔助高壓電源，尤其是在使用沖擊閃絡(luò)法檢測高阻故障時，能夠輸出足夠高且穩(wěn)定的直流高壓，使高阻故障點被擊穿放電，以便后續(xù)利用其他設(shè)備捕捉放電信號進(jìn)行故障定位，保障整個電纜故障檢測流程能夠順利進(jìn)行。

（三）電力電纜故障測試儀

電力電纜故障測試儀功能也十分全面，可用于電力電纜開路、短路、接地、低阻、高阻閃絡(luò)性及高阻泄漏性故障的測試，并且對于同軸通信電纜和市話電纜的開路、短路故障也能進(jìn)行精確測試。除此之外，它還具備一些拓展功能，比如可以測試電纜路徑、埋深、電波測速以及核定電纜長度等，并可建立電纜檔案以便日常維護(hù)管理。使用者可以通過其友好的操作界面，便捷地選擇不同的功能模塊，完成各項測試任務(wù)，是電力運維人員手中一款較為實用的多功能電纜檢測工具。

（四）多次脈沖電纜故障測試儀

多次脈沖電纜故障測試儀有著自有的工作原理和優(yōu)勢。它負(fù)責(zé)向電纜輸入測量脈沖，并能精準(zhǔn)判斷觸發(fā)電路發(fā)送測量脈沖的時機(jī)，同時對采集到的信號進(jìn)行濾波處理，提取出有用的測量脈沖。隨后，對這些測量脈沖進(jìn)行高速的采樣、記錄和運算分析，其最大的特點在于能夠成功地捕捉到電纜高阻故障的低壓脈沖波形，這對于電纜故障測試人員分析高阻故障、準(zhǔn)確判斷故障點位置提供了極大的便利，有助于提高高阻故障檢測的準(zhǔn)確性和效率。

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