電纜故障檢測(cè)方法

　　在機(jī)電設(shè)備安裝工程的施工及維護(hù)過程中，將會(huì)面對(duì)各種原因造成的電纜故障。所以必須具有適用的理論及方法來解決各類故障，本文就傳統(tǒng)的檢測(cè)方法進(jìn)行了闡述，

　　對(duì)于電纜的故障點(diǎn)檢測(cè)一般都要經(jīng)過故障類型的診斷、故障點(diǎn)測(cè)距、精確定點(diǎn)三個(gè)主要步驟。故障類型診斷主要是確定電纜故障點(diǎn)的故障相別，屬于高阻接地或者低阻接地，以便于測(cè)試人員選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法。故障點(diǎn)測(cè)距也叫預(yù)定位，故障電纜芯線上施加測(cè)試信號(hào)或者在線測(cè)量、分析故障信息，初步確定故障的距離，盡量縮小故障范圍，以方便精確定點(diǎn)的進(jìn)行。

　　預(yù)定位方法一般可歸納為兩大類，即經(jīng)典法，如電橋法等;現(xiàn)代法，如低壓脈沖法、高壓閃絡(luò)法等。精確定點(diǎn)是預(yù)定位距離的基礎(chǔ)上，精確地確定故障點(diǎn)所在實(shí)際位置。精確定點(diǎn)方法主要有聲測(cè)定點(diǎn)法、感應(yīng)定點(diǎn)法、時(shí)差定點(diǎn)法以及同步定點(diǎn)法等。

　　電纜故障的傳統(tǒng)檢測(cè)方法

　　電纜敷設(shè)為機(jī)電安裝施工中經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大的分項(xiàng)施工，同時(shí)也是保證設(shè)備正常運(yùn)行重要設(shè)施，在實(shí)際施工及維護(hù)運(yùn)行過程中，往往因敷設(shè)方式設(shè)計(jì)不合理、施工人員操作不當(dāng)、蟲鼠等小動(dòng)物的破壞等各種因數(shù)的影響，造成電纜的損壞而引起故障。在大量的工程實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)電纜故障為高阻電流泄露故障（電阻值大于等于1Ω），其原因往往為因絕緣層破壞而造成的。低電阻故障一般為相間或?qū)Φ囟搪方?jīng)常出現(xiàn)在電纜分歧頭位置，是由于施工時(shí)絕緣手段未充分引起的，但出現(xiàn)的幾率很小，主要是預(yù)防為主，在施工階段就嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)減少事故的出現(xiàn)。

　　電纜故障可能出現(xiàn)在配電線路施工、調(diào)試、維護(hù)等任何階段，施工、除了少量的電纜故障出現(xiàn)在施工、調(diào)試階段外，更多的電纜故障出現(xiàn)在維護(hù)運(yùn)行期間，這類故障一般隨著整個(gè)配線系統(tǒng)的老化而逐漸顯現(xiàn)，造成設(shè)備頻頻跳閘給用戶帶來困擾。因此使用單位必須熟練的掌握電纜檢測(cè)方法。

　　在電纜故障檢測(cè)過程中因采用高壓或低壓手段分為高壓檢測(cè)或低壓檢測(cè)兩類，其中高壓檢測(cè)使用于低阻、斷路、高阻等各種情況的電纜故障，低壓檢測(cè)方式只適用于低阻、斷路情況，因此實(shí)際檢測(cè)中多采用高壓檢測(cè)方法。

　　電纜故障的常用檢測(cè)方法

　　電橋法，電橋法是一種較為傳統(tǒng)的電路故障檢測(cè)方式而且效果較佳。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便、精確度高。其缺點(diǎn)是不適用于檢測(cè)高阻與閃絡(luò)性故障，因?yàn)楣收想娮韬芨叩那闆r下，電橋的電流很小，一般靈敏度的儀表很難探測(cè)的。

　　此外，電橋法檢測(cè)時(shí)，需要知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度等原始資料，當(dāng)電纜線路由不同截面的電纜組成時(shí)，還需要進(jìn)行換算，電橋法也不能測(cè)量三相短路或斷路故障。但是其也存在一定弊端，因?yàn)殡姌虻碾妷阂约皺z流計(jì)靈敏性相對(duì)較差，因此其僅僅只適合于直流電阻低于100K、電阻相對(duì)較低的電纜故障。而對(duì)于高電阻設(shè)備、斷路故障電流泄露等問題則不能使用這種方法。

　　低壓脈沖檢測(cè)法，使用低壓脈沖反射電纜故障檢測(cè)法時(shí)應(yīng)在具體運(yùn)作中對(duì)損害線路注射低壓脈沖。當(dāng)脈沖沿著電纜線路傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)即電流運(yùn)輸過程中所遇到的阻抗不符合的時(shí)候，將反射脈沖顯示到檢測(cè)設(shè)備上，通過設(shè)備反映數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算出發(fā)射和反射脈沖來回時(shí)間差值以及其在電纜中的波速度運(yùn)算，從而得到故障點(diǎn)距離測(cè)試點(diǎn)的實(shí)際距離。這種方法是較為簡(jiǎn)便，測(cè)試結(jié)果直觀而顯著，在無法確定故障資料的情況下可以直接進(jìn)行檢測(cè)。但是其也有弊端即必須在了解電纜設(shè)置走向，對(duì)于高阻抗以及閃絡(luò)性電纜故障則不能適用。

　　脈沖電壓法及脈沖電流法，脈沖電壓法包括直流高壓閃絡(luò)法，與沖擊高壓閃絡(luò)法。脈沖電壓法的基本原理是，利用直流（或沖擊）高壓信號(hào)擊穿電纜的故障點(diǎn)，記錄放電電壓脈沖在測(cè)試點(diǎn)與故障點(diǎn)間的往返時(shí)間，依此計(jì)算故障點(diǎn)的位置。脈沖電壓法的優(yōu)點(diǎn)在于由于是直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號(hào)，測(cè)試速度較快。其缺點(diǎn)在于，在故障放電時(shí)，尤其是沖擊閃絡(luò)測(cè)試時(shí)，通過電容（電阻）分壓器測(cè)量電壓脈沖信號(hào)，分壓器耦合的電壓波形難以分辨。脈沖電流法的基本原理是，將電纜的故障點(diǎn)擊穿，測(cè)量擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，根據(jù)電流行波在測(cè)試點(diǎn)與故障點(diǎn)間的往返時(shí)間來計(jì)算故障點(diǎn)的位置。

　　脈沖電流法的局限性在于它是用互感器將脈沖電流耦合出來，其波形比較復(fù)雜，由于線芯絕緣介質(zhì)損耗引起的行波信號(hào)衰減及中間接頭等的反射和其他干擾因素，故障波形往往誤差很大。

　　電纜短路速查法

　　如有電纜短路，可用機(jī)械式萬用表確定此段電纜短路兩段的電阻值。阻值大的一端為首端A，阻值為RA；另一端為B，阻值為RB；設(shè)電纜總長(zhǎng)為L(zhǎng)，短路點(diǎn)至首端的距離為L(zhǎng)A，短路點(diǎn)至尾端的距離為L(zhǎng)B，為此得出：

　　（RA+RB）/RB=（LA+LB）/LB，從上式可導(dǎo)出 LB=（ LA+LB）*RB/（RA+RB） （1）

　　例：某廠配電室至泵房的電纜線經(jīng)檢查有短路故障。此段電纜長(zhǎng)約400m。萬用表測(cè)電纜兩段阻值分別為l0Ω和4Ω。

　　將兩阻值帶入（1）式可得：LB=400×4/（10+4） =1 600/14≈114m。

　　這種方法只使用低阻故障的明敷電纜，優(yōu)點(diǎn)是不依賴設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)，普通電工都能熟練掌握。在渝懷鐵路園梁山隧道照明工程的施工中，我單位負(fù)責(zé)對(duì)園梁山隧道及平導(dǎo)的照明線路進(jìn)行施工及維護(hù)，由于施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)空氣中濕度很大，因此纜分歧接頭制作時(shí)絕緣效果受到了影響，在長(zhǎng)期使用后多處出現(xiàn)了短路跳閘故障。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)由于處于運(yùn)行中的鐵路隧道或著浸泡在水中的平導(dǎo)，長(zhǎng)度達(dá)11公里，維修中無法利用車輛設(shè)備，只能依賴步行的方法進(jìn)入故障位置負(fù)重能力受到限制，因此電纜短路速查法為理想的檢測(cè)方法。

　　直流沖擊法（沖擊閃絡(luò)法）

　　直流沖擊法利用直流電壓通過球隙放電產(chǎn)生脈沖電壓，該電壓在護(hù)套絕緣破損處產(chǎn)生多頻譜放電電流及聲、光和磁場(chǎng)，利用在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)放電信號(hào)即可獲得故障點(diǎn)的精確定位。放電強(qiáng)度取決于濾波電容器儲(chǔ)存電荷量的多少，而儲(chǔ)存的電荷量與直流電壓和電容量成正比，即Q=CU。該方法試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。檢測(cè)示意圖見圖5。主要適用于新敷設(shè)電纜，特別適于尚未填埋的電纜，利用裸耳即能聽到故障點(diǎn)放電聲，在深夜效果明顯。對(duì)于已填埋電纜需配備聲磁法或聲磁異步法測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量定位。在任何情況下都配備音頻放大器并用耳機(jī)監(jiān)聽放電聲。

　　在廣州新光隧道機(jī)電安裝工程，工程調(diào)試期間電工發(fā)現(xiàn)水泵存在經(jīng)常跳閘的情況，但用萬用表檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電纜未發(fā)生低阻故障，電纜阻值、絕緣電阻均在正常范圍中，在此情況下，通過簡(jiǎn)易的自制濾波電容裝置對(duì)故障電纜進(jìn)行不停的供電，電工在填埋位置沿線聽放電聲，終于在變電房外40米處聽到明顯的脈沖聲，做好標(biāo)記后范圍。然后開挖故障位置，檢查電纜發(fā)現(xiàn)電纜表皮有明顯的破損，修復(fù)后未再發(fā)生故障。

　　此類方法的優(yōu)點(diǎn)是使用方法簡(jiǎn)單，通過簡(jiǎn)單培訓(xùn)普通電工能熟練掌握，是在電纜短路速查法無效外的第一首選。

　　跨步電壓法

　　跨步電壓法是目前應(yīng)用最為廣泛、有效的高精度定位方法，用于對(duì)埋地電纜故障點(diǎn)的判斷。檢測(cè)時(shí)使用的設(shè)備主要為為1臺(tái)高壓系列波脈沖發(fā)生器和1套帶有探針的電位差計(jì)或毫伏表。

　　其中，系列波脈沖發(fā)生器可由直流沖擊法電源改裝而成。其檢測(cè)方法有2種：一是利用故障點(diǎn)正上方跨步電壓為零、在故障點(diǎn)兩側(cè)沿電纜走向跨步電壓極性相反且達(dá)最大值的特征來對(duì)故障點(diǎn)定位，圖2為電位差計(jì)沿電纜走向的電位差值分布示意圖；二是利用放電電流在故障點(diǎn)上方環(huán)形發(fā)散的特征，在不同方向分別尋找2個(gè)等電位點(diǎn)，故障點(diǎn)必然位于2組等位點(diǎn)連線的垂直平分線交叉點(diǎn)上，圖3中AA‘和BB’分別為2組等位點(diǎn)連線。

　　此方法主要是爭(zhēng)對(duì)埋地電纜的故障的判斷，對(duì)故障能夠有效的高精度定位。方法一較易掌握，在廣州克山人防工程的工程維護(hù)過程中，埋地電纜出現(xiàn)高阻泄露故障，工程技術(shù)人員采用該法撅開地面發(fā)現(xiàn)因?yàn)槔鲜罂型獗砥亩斐晒收?br />