1概述
　　脈沖法和直流電橋法是目前應(yīng)用較廣的電力電纜故障點(diǎn)查找方法。石家莊熱電廠在幾次電力電纜故障點(diǎn)查找中，采用脈沖法在較短時(shí)間內(nèi)找到了故障點(diǎn)，而用傳統(tǒng)直流電橋法卻無(wú)法找到。
　　直流電橋法在實(shí)際應(yīng)用中存在著許多不便之處，如對(duì)斷線故障不可測(cè)；受故障點(diǎn)電阻影響較大，測(cè)量誤差大；當(dāng)電纜為三相短路故障，需另鋪設(shè)臨時(shí)線等。脈沖法特別是低壓脈沖法對(duì)電力電纜的短路故障和開路故障查找具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)量誤差小的優(yōu)點(diǎn)。
　　低壓脈沖測(cè)量故障點(diǎn)的過(guò)程分粗測(cè)和定點(diǎn)2個(gè)步驟。粗測(cè)是將故障點(diǎn)定位在一較小的范圍內(nèi)，正確讀取脈沖波形，該步是脈沖法的重要步驟，也是本文分析的重點(diǎn)。
　　石家莊熱電廠電力電纜故障情況如下。
　　a.2001-12-22，水源地10kV電纜故障，斷路器跳閘在測(cè)試中用2500V搖表測(cè)試電纜三相絕緣對(duì)地及相間均為50MΩ，直流耐壓值為16kV。而后在水源地將電纜三相短路，在測(cè)試端測(cè)試任意兩相芯線環(huán)流電阻，兩芯線均不通，初步判斷為電纜開路。
　　b.2001-12-26，#7～#9深井電纜故障，斷路器跳閘用2500V搖表測(cè)試電纜A相絕緣對(duì)地為0，B、C兩相分別為600MΩ和800MΩ，初步判斷為A相短路接地。
　　2脈沖法介紹
　　開路和短路故障的接線方式相同，如圖1所示。測(cè)試設(shè)備是西安四方機(jī)電信息研究所生產(chǎn)的SDCA—2型閃測(cè)儀，該閃測(cè)儀對(duì)查找電纜開路和短路故障比較有代表性。起始脈沖波由閃測(cè)儀發(fā)生，并由閃測(cè)儀的示波器采集顯示并記錄電纜波形。
　　
　　
　　
　　3波形分析根據(jù)
　　脈沖波形分析根據(jù)波在導(dǎo)線中的折反射原理而定，波的折反射公式為：
　　
　　
　　式中α——波的折射系數(shù)
　　β——波的反射系數(shù)
　　Z1——電纜本身波阻，這里為10～50Ω
　　Z2——電纜故障點(diǎn)波阻
　　Uq2——折射波電壓
　　Uf1——反射波電壓
　　U0——起始入射波電壓
　　4故障波形分析
　　4.1開路故障
　　按圖1所示將閃測(cè)儀接入電纜線路中，示波儀記錄波形如圖2所示。
　　
　　
　　
　　4.1.1脈沖波極性
　　SDCA—2型閃測(cè)儀起始脈沖波頭為波頭向下的負(fù)極性波，如圖2中t1時(shí)刻。
　　當(dāng)脈沖波到達(dá)開路點(diǎn)后，電纜因開路點(diǎn)波阻Z2近似于∞，由公式(2)可知β≈1，Uf1=βU0≈U0，這一結(jié)果說(shuō)明起始脈沖波U0到達(dá)開路點(diǎn)將發(fā)生全反射，且極性同起始脈沖波頭U0相同。圖2中t2時(shí)刻為脈沖波的反射波，極性同起始脈沖波t1時(shí)刻相同，t3是t2的反射波,t4是t3的反射波且極性都相同,即可初步判定t2、t3、t4是故障點(diǎn)的反射波。
　　4.1.2反射波幅度和陡度
　　當(dāng)閃測(cè)儀以一個(gè)如圖2中t1直角波入射電纜，脈沖波在電纜中發(fā)生多次折反射。直角波多次經(jīng)過(guò)導(dǎo)線電感和接在導(dǎo)線與大地之間的電容，電感和電容使脈沖波頭陡度降低。在波的前行中，脈沖波的部分能量將消耗在線路電阻R中，使脈沖波幅度在多次折反射中逐漸下降。這就是t2、t3、t4時(shí)刻反射波幅度小于t1時(shí)刻起始脈沖波U0的原因。
　　4.1.3脈沖波在電纜中的傳播速度
　　脈沖波在不同介質(zhì)電纜中的傳播速度不同，不同介質(zhì)電纜中單位距離電感L0和單位距離電容C0不同，傳輸速度公式如下：
　　
　　式中μr——介質(zhì)相對(duì)磁導(dǎo)率
　　εr——介質(zhì)相對(duì)介電系數(shù)
　　C——光速，300m/μs
　　此次被測(cè)試電纜為不滴流電纜，其μr=1、εr=3.5。由公式(3)可知v≈160m/μs。閃測(cè)儀光標(biāo)移動(dòng)速度設(shè)定為160m/μs，移動(dòng)光標(biāo)測(cè)試從波頭t1到t2之間的距離為3650m，即從測(cè)試端到開路故障點(diǎn)的電纜距離為3650m。
　　在實(shí)際線路查找中發(fā)現(xiàn)在距測(cè)試端3620m處電纜因他人施工被挖斷。實(shí)際測(cè)量距離與測(cè)試距離誤差0.8%。
　　4.2短路故障
　　同樣按圖1所示將閃測(cè)儀接入電纜線路中，閃測(cè)儀記錄波形如圖3所示。
　　
　　
　　
　　4.2.1脈沖波極性
　　當(dāng)脈沖波到達(dá)短路點(diǎn)后，波阻變?yōu)閆2，Z2<Z1，根據(jù)公式(2)可知-1<β<0，Uf1=βU0即反射波Uf1同起始脈沖波U0極性相反。圖3中t1時(shí)刻起始脈沖波頭為負(fù)極性，t3為反射波且極性同t1極性相反為正極性；t4為t3的再次反射且同t3極性相反為負(fù)極性，符合短路反射波特性。圖3中t2時(shí)刻為電纜中間頭的反射波形，這是因?yàn)殡娎|中間頭的波阻大于電纜的波阻，但中間頭的波阻小于開路波阻，所以t2時(shí)刻極性同t1時(shí)刻極性相同。不是短路點(diǎn)的反射波，這在實(shí)際判斷波形中常出現(xiàn)誤判。由t3、t4即可初步判定為故障點(diǎn)反射波形。
　　4.2.2反射波幅度和陡度
　　同開路故障分析相同。中間頭的波阻雖大于電纜的波阻，形成正反射，但小于開路波阻，所以反射波的幅度非常小，不同于開路和短路反射波。
　　4.2.3脈沖波在電纜中的傳播速度
　　與開路故障分析相同。將閃測(cè)儀光標(biāo)速度設(shè)定為160m/μs，測(cè)量t1與t3間距離為473m，即短路點(diǎn)到測(cè)試端的距離為473m。在實(shí)際線路查找中發(fā)現(xiàn)在距測(cè)試端480m處電纜對(duì)地放電擊穿，外護(hù)套已碳化。實(shí)際測(cè)量距離與測(cè)試距離誤差1.5%。
　　5測(cè)試誤差分析
　　誤差分析就是確定電纜粗測(cè)不能精確定位的原因，定位還需要定點(diǎn)測(cè)量，即用聲測(cè)法或感應(yīng)法在粗測(cè)距離兩側(cè)一定范圍內(nèi)查找。2次電纜故障查找中的測(cè)試距離與用皮尺的測(cè)量距離有一定差距，原因如下。
　　5.1SDCA—2型閃測(cè)儀本身誤差
　　a.設(shè)備本身相對(duì)誤差≤±2%。電纜故障點(diǎn)在1km以下，設(shè)備本身絕對(duì)誤差≤15m；電纜故障點(diǎn)在1km以上，設(shè)備本身絕對(duì)誤差≤20m。
　　b.讀數(shù)最小分辨率。測(cè)試儀本身的最小分辨率為3.2m，即顯示屏上光標(biāo)每移動(dòng)一點(diǎn)，讀數(shù)最小變化3.2m（油浸紙）。
　　5.2傳輸速度
　　脈沖波在電纜中的傳輸速度受到電纜新舊程度影響，如油浸紙電力電纜波速為154～165m/μs。
　　5.3讀取誤差
　　讀取誤差見圖4。因波形的選取點(diǎn)有誤，t2和t3的距離不同。
　　5.4丈量誤差
　　因電纜埋于地下，在路面上沿電纜路徑丈量距離，本身就帶來(lái)一定誤差。
　　
　　
　　
　　6總結(jié)
　　脈沖波形判斷是根據(jù)波在線路中折反射原理進(jìn)行的。在判斷實(shí)際故障點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遵循波形分析3要素，即波的極性、幅值和陡度、波速。根據(jù)3要素可判斷波形反射周期，排除線路的雜波如中間頭反射波，再根據(jù)反射周期之間的距離來(lái)確定故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離。

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文章名稱：《直埋高壓電纜故障點(diǎn)查找分析初探》

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