电缆故障测试技巧(中性).ppt

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电缆故障测试技巧讲座一、动力电缆故障测试原理简述电缆故障测试仪发射的测试脉冲电波在无故障电缆中传播时，是以行波的形式传播的，不会有反射波发生。

但是，如果电缆存在故障，由于故障点的等效阻抗发生变化（故障点芯线断路时等效阻抗为无穷大，故障点芯线与外屏蔽层短路时等效阻抗为零），电波传到故障点时就会产生反射波，等效阻抗与特性阻抗的差别越大（特性阻抗一般很小，只有几十欧姆），反射波就越强。

人们就可根据发射波和反射波之间的时间差和电波在该电缆中的传播速度计算出故障点距测试端的距离来。

这就是电缆故障测试仪能测出故障距离所根据这就是电缆故障测试仪能测出故障距离所根据的最基本的原理。

有的地方称作雷达测距原理。

的最基本的原理。

有的地方称作雷达测距原理。

二、电力电缆故障测寻步骤二、电力电缆故障测寻步骤电力电缆的故障一般发生在运行过程中和预预防性试验过程中。

只要电缆发生故障，必然要退出运行，并与母线和负载完全脱离。

进而采用各种手段和方法尽快查寻出发生故障的具体位置，重新做头恢复供电。

而一个科学严谨的故障寻测步骤是把电缆故障停电损失降低到最小限度的关键。

第一步：

确认已发生故障的电缆已从高压电源母线上断开（电源闸刀在断位），电缆终端头已经脱离负载。

将始端头和终端头的三叉脱离开关，并将三相线头分开足够的距离，保证在做冲击高压闪络测试时相间和相地之间不会被击穿。

现场设置安全警戒线和高压警示牌。

第二步：

电缆故障性质的确定测试故障之前要确定：

利用兆欧表判断故障电缆是低阻还是高阻故障；是闪络性还是泄漏型型故障；是开放性的还是封闭型的；是接地、短路、断线还是它们的混合；是单相、两相还是三相故障。

用兆欧表判断为短路或低阻接地故障时，最好再用万用表确定高阻还是低阻故障。

一般用万用表测得故障电阻在200欧姆以上，可以确定为高阻泄漏故障，200欧姆以下为低阻接地故障。

05欧姆为金属性短路故障。

接地电阻在200欧姆以上一般采用冲击高压闪络法或高压电桥法测试故障距离。

接地电阻在200欧姆以下仅采用低压脉冲法就可以直接测试出电缆的故障距离。

第三步：

粗测利用低压脉冲法先测定被测电缆的全长和短路、断路故障的距离。

对于高阻故障，可用高压智能电桥，高压闪络法（电流取样法、电压取样法、二次脉冲法）测出故障点距测试端的距离。

之所以称为粗测，是因为无论何种方法和何种高读数分辨率仪器测出的数值仅表示被测电缆（故障）的地下长度。

所谓读数分辨率为0.1米的仪器的故障距离读数没有任何实际意义。

由于各电缆头在地下的预留长度不能精确估计，此长度读数不能代表地面的距离。

只能算是故障点的大致范围。

第四步：

测寻电缆的埋设路径和故障点附近的埋设深度，便于在电缆的正上方利用声测法进行精确定位和预测处理故障时的土方工作量。

第五步：

精确定点对电缆施加冲击高压（或脉动高压），利用故障点被击穿时的放电声波，在粗测故障距离范围内的地面上，用声测法（声磁同步法）或跨步电压法进行精确故障点定位。

三、电缆故障测试方法的分类三、电缆故障测试方法的分类1、低压脉冲法：

此方法是利用电缆故障测试仪向电缆故障相发射一个幅度大约在300V左右的宽度极窄的测试脉冲，通过屏幕观察发射脉冲和回波脉冲之间的的时间差和电波在该电缆内的传播速度来计算故障点到测试端的距离。

利用低压脉冲法能够直接测出故障电缆的短路、断路和低阻接地故障。

但低压脉冲法仅能测试电缆的短路、断路和低阻故障（一般故障相的直流电阻小于200欧姆时称之为低阻故障）。

对于高阻泄漏故障（一般故障相的直流电阻远大于200欧姆），由于故障点的反射回波非常弱，低压脉冲法无法观察到故障点的回波信号。

因此对于高阻泄漏故障，低压脉冲法将失效。

应改用冲击高压闪络法测试高阻故障。

22、冲击高压闪络法、冲击高压闪络法

（1）弧反射法对于高阻泄漏故障，由于故障点的等效抗阻非常接近电缆的特性阻抗，使用低压脉冲法测试时，故障点的反射波极小或根本就没有。

只能用冲击高压闪络法来完成故障距离的测试。

冲击高压闪络法的原理是通过瞬时对故障电缆施加一个足够高的冲击高压，强迫故障点产生电弧，使故障点瞬时短路。

在故障点发生电压的跃变。

相当于故障点成为一个信号源，此跃变电压在故障点和测试端来回反射，直到能量衰耗完为止。

电缆故障测试仪将此波的反射过程记录下来，根据两次回波间的时间差就可计算出故障距离。

利用跃变电压在故障点和测试端来回反射的波形来判断故障距离的方法简称为弧反射法。

现在世界各国所研制生产的各型电缆故障测试仪即是根据上述原理实现的。

在这个原理的基础上发展了各种测试方法。

如直流高压闪络法、冲击高压电流取样法、冲击高压电压取样法。

11）直流高压闪络法）直流高压闪络法直流高压闪络法是一种行之有效的高阻故障测试方法（国外常称此法为衰减法）。

（国外常称此法为衰减法）。

直流高压闪络法同样属于弧反射法中的一种，能够应用这种方法是有条件的，即电缆故障点必须是闪络性故障。

在升高试验电压时，试验电压在某数值以下，泄漏电流值很小，也许能达到数百兆欧的正常值。

一旦超过此值，回路泄漏电流突然增大，此泄漏电流在高压变压器的高压线圈内阻和整流硅堆上形成很大的电压降，故障点的击穿电压减小，不能维持故障点的短路电弧，导致泄漏电流消失。

回路又重新回到高阻状态。

P.T输出的直流高压又开始对电缆的分布电容充电，随着故障点的电压上升，直到将故障点击穿，再次形成泄漏电流。

如此往复不断。

故障点的电压一旦升高到击穿数值，立即发生电弧短路，故障点电压发生突变。

此次突变电压波在故障点和测试端来回反射。

直流高压闪络法就是利用故障点发生闪络时的突变电压波在故障点和测试端来回反射过程，测试两次反射波之间的时间差来确定故障点距测试端的距离。

直流高压闪络法又分直流高压电流取样和电压取样两种方法。

直流高压闪络电流取样法的接线图如图所示直流高压闪络法的接线图图中隔直耦合电容C：

1微法/35KV直流高压闪络法测试测试波形的分析直流高压闪络法电流取样法的测试波形如图所示直流高压闪络电流取样法的波形分析和故障距离波形直流高压闪络电压取样法的接线图如图所示直流高压闪络电压取样法的测试波形如图所示直流高压闪络法的测试波形非常清晰，回波特征拐点明显，几乎没有盲区。

应该说直流高压闪络法的测试波形比冲击高压闪络法和多次脉冲法的波形更便于分析定位。

在实际电缆故障测试中使用直流高压闪络法的机会并不多。

在对电缆进行预防性直流耐压试验时发生的故障现象初期多数是闪络性故障。

但是，往往没想到采用直流高压闪络法来采集故障波形，而是直接采用冲击高压闪络法或其他的方法。

况且，故障点的闪络性故障会在多次升压过程中被高压大电流进一步扩大，其闪络性质消失，最终形成高阻泄漏故障。

从而失去采用直流高压闪络法的机会。

22）冲击高压电流取样法）冲击高压电流取样法冲击高压闪络法（国外有的人称之为电捶法或弧反射法）可以测试电缆的高阻泄漏故障、高阻闪络性故障、低阻短路故障和断线故障。

是一种高效可靠、适应性较广的电缆绝缘故障测寻手段。

目前，由于安全原因电压取样法日趋淘汰。

在国内外，电流取样法已得到广泛应用。

电流取样法利用电磁感应原理，用电流互感器拾取地线上的电流信号来获得电缆中的电波电流反射信号。

与高压发生器、市电没有电气上的关系，所以特别安全。

电流取样法所得波形周期多，反射波形特征拐点清晰，特别有利于故障距离分析和定位。

电流取样法的电原理线路如图所示：

图中D为整流硅堆反向耐压大于100KV正向电流应大于100mAC储能电容，电容量大于1F耐压大于30KV冲击高压电流取样法常见的典型故障波形

（2）二次脉冲测距法由于电流取样法的测试波形较为复杂，不同类型、不同长度、不同故障距离、不同的冲击高压所得的波形千变万化，往往与标准波形相差甚远。

很多人掌握不了波形规律，常常发生误判错判。

二次脉冲法的先进之处，在于将冲击高压闪络法中的复杂波形变成极其简单最易掌握的低压脉冲法短路故障测试波形。

可以说任何人稍加培训就能识别回波的拐点，达到快速准确测得故障距离的目的。

二次脉冲法与冲击高压电流取样法的不同之处在于：

二次脉冲法避开了故障点被高压击穿瞬间所产生的跃变电压反射波（此种多次反射的阶跃波形在多次脉冲法中被视为干扰波形）的影响。

利用短路电弧持续期间故障点所呈现的低阻电弧短路现象，而在低压脉冲法的基础上发送一个低压测试脉冲，并获得极易判断的短路故障波形。

短路电弧熄灭后再发射一个低压测试脉冲（二次）测得电缆开路全长的波形，并将这两次采集到的波形同时显示在屏幕上重叠比较，不会出现误判错判现象。

所以，二次脉冲法和多次脉冲法是当前电缆故障测试方法中的最高境界。

二次脉冲法的基本测试原理众所周知，低压脉冲法无法测试电缆的高阻故障（无故障回波）。

然而，如果在足够高的冲击电压作用下故障点被电弧击穿的同时，能发送一个低压测试脉冲，即可在短路点得到一个短路反射的回波。

即反射回波的极性与发射脉冲的极性相反。

当故障点短路电弧熄灭后，再发射一个低压测试脉冲（二次脉冲），可测得电缆的开路全长波形。

前后两次采集到的波形同时显示在一个屏面上。

开路全长波形与发射脉冲同极性，故障反射波形的极性与发射脉冲极性相反，且一定在全长距离以内。

所以故障波形极好区别判断。

在利用二次脉冲法测试电缆故障时必须考虑到的一个因素是：

二次脉冲法实质仍然是冲击高压闪络法。

故障点被冲击高压击穿时必然会产生余弦大振荡波和击穿时故障点所产生的阶跃电压波形和阶跃电流波形。

这些波形对于一般冲击高压闪络法电流取样法判断故障点击穿与否和标定故障距离是非常有用的。

但是对于二次脉冲法的波形观察却是一种干扰波形，如果二次测试脉冲的发射时间不能避开大振荡波形，其叠加后的复杂波形将增加故障距离的判读难度。

所以必须对二次测试脉冲的发射时机给以适当延迟。

延迟时间太短，不能完全避开大振荡周期。

延迟时间太长，又可能因为电缆故障点电弧熄灭，重新呈现高阻状态，测不到故障回波。

这也是二次脉冲法稍显不足的地方。

二次脉冲法测试系统接线图如图所示。

作为采用二次脉冲法的电缆故障测试系统，全套仪器包括可以产生单次冲击高压的“一体化高压发生器”、“二次脉冲信号处理器”、“二次脉冲自动触发装置”和测试波形分析处理的“二次脉冲法电缆故障测试仪”。

在二次脉冲测试方法的应用中，关键一点是冲击高压击穿故障点后，必须在故障点电弧持续时间内发送故障测试脉冲，同时还必须避开冲闪形成的余弦大振荡，以保证测试波形平直，没有大振荡和故障闪络回波的干扰。

下图是二次测试脉冲发送时机的示意图。

二次脉冲法波形分析二次脉冲法波形分析二次脉冲法的各种实际测试波形如图所示：

有大震荡干扰的波形二次脉冲法测试的操作技巧二次脉冲法测试的操作技巧尽管二次脉冲法测试波形极易判断、准确性也较高，但要获得一个较为理想、方便判读的波形还需掌握一定的技巧才能应用自如。

1冲击高压的幅度一定要高，必须保证故障点充分击穿。

否则采集不到故障回波的。

这时只能看到上下两个相同的终端开路全长波形。

故障点击穿后，屏幕上显示的两个波形是有区别的。

上半部波形是用低压脉冲法测得的电缆开路全长波形。

下半部波形是故障点被高压击穿电弧短路时用低压脉冲法测得的短路故障波形。

故障回波的极性一定向上，与开路全长的故障回波的极性一定向上，与开路全长的终端反射回波的极性相反终端反射回波的极性相反。

且标定的距离一定小于电缆全长。

如下图2按照电缆长短和故障距离的远近选择“短距离”（1Km以内）、“中距离”（2Km以内）、“长距离”（大于2Km）三种测试脉冲。

对于远距离故障，由于回波较弱，其回波前沿拐点变化园缓，判断故障拐点的起始点有一定困难。

此时应将两次测得的脉冲基线重合起来将两次测得的脉冲基线重合起来。

其故障回波基线的前沿与全长波形的基线分叉处，用游标卡在该处，也可较精确测得故障距离。

如图所示：

3有时电缆故障点就在始端或近始端，二次回波脉冲极端靠近发射脉冲前沿，要精确读出故障距离也有一定困难。

值得注意的是，二次脉冲基线上没有电缆全长信息。

可以说明此次测试的波形是可信的。

故障回波与发送的测试脉冲靠得很近，此时应进行波形扩展，必须将上下两个波形严格重叠才能读出故障距离来。

所以，追求精确的故障距