电力电缆故障探测
一、本章概述
本章学习电力电缆故障探测知识。通过学习了解电缆故障探测所使用的仪器设备，掌握电缆故障探测方法。
二、知识点
第一节故障探测常用仪器仪表
1故障测距仪
测距又叫粗测，当前主要使用行波法测距仪，用来在电缆的一端测量故障距离，还可以用来测量电缆全长、接头或T接点的位置、校正波速度等。
2故障定点仪
故障定点仪用来在测距仪确定的故障点大体范围内，用放置于地面的拾音器传感电缆故障点放电发出的爆破声，通过用耳机监听来判断故障点的精确位置。声磁同步定点仪还通过磁场传感器来接收电缆放电瞬间发出的强烈电磁场，来对声音信号进行同步，以提高抗干扰能力。声磁波形显示型的定点仪还通过显示磁场和声音的波形来辅助判断，以进一步提高抗干扰能力，提高效率;还能通过测量声磁延时来判断故障点的距离以提高定点精度。
3直流高压脉冲发生器
直流高压脉冲发生器用来对故障电缆施加高压直流脉冲信号，以使故障点击穿来复现故障。只有在故障点击穿的情况下，测距仪和定点仪才能正确进行工作。
直流高压脉冲发生器可以用分立的调压器、高压变压器、高压脉冲电容器、球间隙等组装，也可以用集成的专用电缆测试直流高压脉冲发生器。相比起来，专用的集成设备方便性和安全性大为提高。
集成的直流高压脉冲发生器
电缆故障探测的步骤
首先应判断故障性质，在此阶段主要使用兆欧表和万用表。
故障测距：在电缆的一端粗测故障距离，在此阶段主要使用行波测距仪和脉冲高压发生器。
路径探测：如果对电缆的路径十分清楚，测距后可以进行定点，否则还要进行电缆的路径探测，当明确探知电缆的路径走向后才能进行定点。
精确定点：在测距确定的大体范围内精确探测故障点的位置以便于开挖和修复，在此阶段主要使用定点仪和脉冲高压发生器。
故障测距
(使用CD-71电力电缆故障测距仪和CD-63电缆测试高压发生器)
1。低压脉冲法
(1)适用范围：
低阻故障、断线故障、全长测量、波速度校准等。仪器可以独立使用，无需其他设备配合。
(2)低压脉冲法基本原理：
利用时域反射原理(TDR)，在电缆的一端由仪器向电缆发射一个宽度极窄的低电压脉冲信号，此信号在电缆的传播过程中若遇到阻抗不匹配点(故障、端头、接头等)会发生反射而传回仪器端，仪器记录发射和接收信号的时间差，此时间差和脉冲信号的传播速度乘积的一半即为故障点的距离。
(3)测试步骤：
1)
接线：使用低压脉冲测试线，两个线夹接电缆的一条相线和金属护层(或两相)。
2)选择测试范围：范围即为量程，应根据电缆全长选择范围，初次测试选择的范围应至少大于全长几百米，若观察到的可疑点较近，再将范围减小。
3)设定波速：行波的波速度主要由电缆的绝缘材料决定，而与电缆芯线的金属类型(铜或者铝)即直径无关。最常用的交联聚乙烯电缆的波速为170-172m/μs，油浸纸绝缘电缆的波速为160m/μs。
4)调整增益：按测试键，观察波形并且调整增益旋钮，使得发射脉冲足够大而且不失真。
5)光标定位：旋转光标旋钮移动光标，将虚光标移动到反射脉冲的起始处，显示的距离即为故障(或全长)的距离。
2。脉冲电流法
(1)适用范围：
高阻故障、闪络故障。仪器不能独立使用，必须与直流高压脉冲发生器配合使用。
(2)脉冲电流法基本原理：
由直流高压脉冲发生器向故障电缆施加直流高压脉冲，故障点击穿放电，产生一个脉冲电流向电缆两端传播，其中一个到达高压发生器后被储能电容(对行波来说相当于短路)反射回故障点，又被故障点(故障点的电弧对行波来说也相当于短路)反射回仪器端，测距仪通过挂接于高压发生器测试地线上的脉冲电流耦合器接收来回反射的脉冲电流，测量其来回反射的时间差，通过时间差和波速度即可计算得到故障距离。
(3)
测试步骤：
(1)接线：
a.相对铠装故障：高压发生器的输出线接电缆故障相线和金属护层。
b.相间故障：高压发生器的输出线接两故障相。
测距仪的脉冲电流耦合器挂接在测试地线上。
(2)选择测试范围。CD-71在脉冲电流法默认12km范围，在放电触发后自动调整显示比例，在当前屏幕上显示有效波形，若比例不合适，可人工调整。12km范围可解决大多数故障，若电缆超长或放电延时太长，可以人工增大范围。
(3)设定波速度。
(4)调整增益：按测试键，仪器等待故障点击穿放电，触发后显示波形，观察波形并且调整增益，再次按测试键等待放电，直至波形足够大而且不失真。
(5)光标定位：
仪器触发后能够自动定标，若不合适需手动调整。实光标定位于第一个放电脉冲的起始点，虚光标定位第二个脉冲的起始点。显示的距离即为故障的距离。
第五节故障定点
(使用CD-81电力电缆故障定点仪和CD-63电缆测试高压发生器)
如果事先对电缆的路径十分清楚，或已经进行过探测，则进行故障定点，否则应进行路径探测，再进行故障定点。
1。适用范围：
高阻、闪络故障，以及非金属型直接短路的低阻故障，可以用来解决绝大多数电缆故障的精确定点。
2。定点原理：
高压发生器对故障电缆周期性冲击放电，故障点击穿，发出爆破声，仪器拾取故障点放电声音，由耳机监听，一般声音最强点为故障点的正上方。CD-81还通过通过磁场传感器来接收电缆放电瞬间发出的强烈电磁场，来对声音信号进行同步，以提高抗干扰能力。还通过显示磁场和声音的波形来辅助判断，真实放电的磁场和声音波形均较特殊，而且一致性很好，将人工判断转瞬即逝的声音转变为可以仔细观察的波形，进一步提高抗干扰能力，降低工作强度和对经验的要求，提高了效率;同时因为磁场传播速度快(光速30万公里/秒),传播时间可以忽略不计，而声音传播速度慢(土壤中,约1000m/s)，故磁场/声音信号到达探头有时间差(类比:闪电和雷声)-声磁延时，声磁延时的大小代表探头距故障点的斜距，所以能通过测量声磁延时来判断故障点的距离以提高定点精度。考察同类仪器的发展过程，只有波形显示和分析,才能正确测量声磁延时;不显示波形,而由仪器自动测量不太成功(干扰影响)。
3。定点步骤：
(1)CD-63高压信号发生器接线和操作：
a.相对铠装故障：高压发生器的输出线接电缆故障相线和金属护层。
b.相间故障：高压发生器的输出线接两故障相。
定点时，高压信号发生器工作于自动周期放电模式，周期约6s。
(2)CD-81定点仪调整：
1)调整同步增益旋钮，使同步指示灯闪烁时间与高压信号发生器放电时间一致，闪烁1次/5-8秒。
2)调整信号增益旋钮，使声音信号波形能基本满屏而不会失真。
(3)故障点查找：
1)探测区域主要根据测距结果选择，例如通过测距仪得到故障距离为1000m，则探测区域应选在950m～1050m之间。
2)以大约1m的间隔移动传感器位置,如果发现连续几次放电,均没有看到典型声音波形,则应继续向前移动,直至观察到多次放电的声音波形与典型波形非常相似,而且非常稳定,基本上每次都能看到(除非当时有很大的噪声出现),说明已经到了故障点的附近，收到了真正的放电声音信号。这时，用耳机监听，会在放电瞬间，同步指示灯亮的同时，听到较沉闷的一声“啪”。一般来说，靠分辨声音波形得到的响应范围大于听声音的响应范围，而且单纯听声较难分辨。当需要长时间观察分析声音波形时，可以按暂停键，仪器将暂停同步触发采样，需要重新采样时，再按一次暂停键即恢复。
3)声磁延时测量：看到放电声音波形后，移动光标，将其移动到声音波形的起始点上，此时的声磁延时值能代表故障点的远近，不断改变传感器的位置，并测量声磁延时，声磁延时最小的点，其正下方即是故障点。