关于电力电缆故障测试新技术的分析

发布日期：2020-06-12　点击：1066次

目前电力电缆的故障检测已经受到人们广泛的关注，且是伴随先进的电子技术出现的。电力电缆故障的检测技术发展经历一个比较漫长的历程，20 世纪70 年代，一般是使用低压的脉冲法与电桥法，也就是时域的反射法，低压的脉冲法与电桥法一般是对电缆开路故障与接地故障两个方面进行测量。而在寻测高阻故障的过程中，这种方式还存在诸多缺陷，需要结合其他的测量方式，以便更好地进行电缆故障的检测。

单片机主要用在故障检测的阶段

SFDLG-1006 电缆故障探测仪

在20 世纪90 年代的初期， 我国电力电缆故障的检测仪在整个电路设计过程中主要是使用单片机的编程控制、CPU的处理器与高速A/D 的转换器，且基本实现半自动化的检测。其中连线和基本原理从图1 中可以看出。和第一代电力电缆故障的检测仪比起来， 该阶段电力电缆故障的检测仪对于信号处理的技术有了很大的进步， 其充分使用了微处理器处理庞大数据的功能与各种先进软件。从某种意义上说，这种技术改变了传统使用贮存的示波管来对瞬态模拟的波形进行观察的形式；以及通过人工读取故障波形距的方法，都只是用微处理器可以自动化跟踪故障的波形变化， 并对故障的点距离进行换算，以及自动打印与自动的数字显示等。此外，还能按照各种类型的电力电缆波传输的速度来自动校正测试的距离，可见微处理器基本实现电力电缆故障的测试半智能化与半自动化。

计算机与网络技术的阶段

1.测试波形改变

第一代、第二代电力电缆故障的监测仪仪器通常使用的是高压与分压， 以及电感的取波形方法。当故障点被击穿以后，自然而然形成LC 振荡的电路，因此，故障点的放电电压波形一般会在余弦大的振荡波上进行叠加， 同时被其他波形淹没。但是使用感应法与新一代的监测仪取样之后，波形基本是时保持在同一水平的基线上， 这样可以同时反映出不同的周期，在分析过程中一般选择一个相对理想的波形，也就是测试区域全貌波形与放大的波形，并同时进行记录与显示，再加上现有各种波形比较的功能，利用起来也就会相对快捷与容易。尤其在实时波形打印的功能方面， 可以有效解决测试波形的归档保存问题，便于分析与查阅。

2. 技术进步

技术进步时期关于产品采样频率可以提高到40MHz，这在很大程度上提升了仪器分辨率与响应速度。整个测试过程中测试的距离最大值可以达到40km， 测试的盲区在15m 左右。此外，仪器使用了SMT 技术与高集成化的技术，这样也就更可靠、小巧与便携，而软件方面则是从编程语言发展至高级语言的编程，整个工作平台也上升到Windows 系统，可见软件功能既丰富又强大，可以更好地进行人机对话。也就是因为采样频率加快与信号采集的技术创新，产生了新新取样的方式，达到高压和测试工程安全的隔离，确保工作人员人身安全。

电缆产生故障的主要原因和其分类

1.故障分类

一般情况下电力电缆的故障包含短路故障与断路故障，当下为了可以更好地区分电力电缆的故障原因， 经常按照电缆故障位置绝缘电阻的大小将电缆故障划分成闪络故障、低阻短路的故障与高阻故障三种， 而这三种故障仅仅是笼统的概括，并没有比较明确的界限，其测试过程一般和使用设备测试结果与故障测试的方式相关。

2.产生故障的原因

（1）过压

电力电缆整个运行的过程中， 因为受到内部过压或者是外部大气等因素的影响，会导致绝缘层被击穿，进而出现电力电缆的故障。

（2）机械的损伤

在电缆故障中，比较常见的故障之一就是机械的损伤，且在电力电缆的运行安全性与稳定性方面有着重要影响。事实上，机械损伤就是在电缆的运行过程中，因为冲击性的负荷或者是震动而受到影响，致使电缆结缘皮受到损坏，加之相关工作人员没有及早发现电缆的损伤， 在长时间运行的情况下就会严重影响到电缆运行。

（3）绝缘老化

由于部分电力电缆所处环境比较复杂，因此，在整个运行的过程中会因为外界的环境因素而受到影响， 致使电力电缆的绝缘老化的速度不断加快，渐渐产生绝缘性能减小、绝缘开裂与穿孔等诸多问题，从而出现电缆故障。

测试电缆故障的方法

1.电桥法

通常情况下电桥法是用在完全短路的故障或者是开路故障的测试过程中， 该检测技术可以在高精度的电桥测试基础上精确计算电缆故障的发生点距离。在实际测试的工作中，电桥法虽然操作起来相对简单， 但会因为故障测试的范围受限与电缆材质等因素而受到影响，因此，在电力电缆故障测试的过程中基本不会使用这种测试的方式。

2.烧穿法

烧穿法主要包含大容量高压的直流法、交流法、体育高压的冲击法三种测试方式，因为操作过程相对简单，因此在传统电缆故障的测试过程中比较常用。该种方式在电缆故障测试过程中，主要就是对故障的发生点实行定点测试。这种方式虽然操作比较简单，但是测试效果非常不理想，偶尔还会出现故障点的碳化情况，这在很大程度上加大了电缆的故障。例如：有的时候产生故障点的碳化现象，导致故障阻值不断升高，加上长时间高压运行，会造成部分绝缘出现潜在故障。

3.高压的脉冲法

目前高压的脉冲法能够对各种类型的故障实行测试，特别是测试泄漏高阻情况比较有效。但是电缆所加冲击电压的大小时，选择的故障点需要可以充分进行闪络并放电，以及仪器可以自动记录冲闪波形最好，坚决不可以在开始就把球隙调到很大。一旦故障点的放电比较困难，需要尽可能加大冲击电压或者是提高贮能电容的容量， 不可以加压与冲闪。其中图3 与图4 就是高压的脉冲法初步测试电流故障的接线图和波形图。

4.低压的脉冲法

目前低压的脉冲法主要是按照微波的传输理念， 在电力电缆故障的相上加上脉冲的信号， 一旦电波传送到故障的位置就会反射会部分电波， 然后仔细分析反射波和入射波之间时间的差值，精确计算故障点距离。因为输出信号电力比较低且安全，所以经常将这种测试方式叫做低压的脉冲法，这种方式能够用来测试电缆长度、低阻故障与开路故障等，具体波形的规律从图5 中可以看出。

需要注意的是，电缆只有进行充分放电以后，才可以采用低压脉冲法来测试，通常用于测试的是起始波的同极性、开路与全长的反射波。如果出现低阻短路的故障，整个波形中就不会产生全长的反射波。如果电缆中间接头反射波通常和发射波保持同极，就会产生负性，而脉冲幅度与电缆终端、故障点反射脉冲的幅度比起来相对较小。