如何查找超高压单芯交联聚乙烯电缆外护套故障方法解析


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主要产品》交联电缆外护套故障测试仪
如何查找超高压单芯交联聚乙烯电缆外护套故障方法解析
交联聚乙烯（XLPE）电缆以其优越的电气性能、良好的热性能和机械性能及便于敷设等优点得到了广泛的应用。目前，我国XLPE电缆的用量及电压等级正在逐年上升，但因有的电缆敷设现场环境极其恶劣，加上大规模基建开挖地面，因而容易造成电缆绝缘护套破损现象。而电缆护套一旦破损，一方面会使电缆金属套（或金属屏蔽层）形成接地回路，产生环流，从而使电缆金属套发热，降低电缆输送容量；另一方面由于破损处空气及水分的侵入，会加速电缆金属套腐蚀，而腐蚀处产生的电场集中，易于产生局部放电和引发电树枝，对电缆的短期运行安全造成威胁；此外破损处水分的侵入还会使主绝缘产生水树老化的几率增加，严重影响电缆寿命。因此对护套破损处进行及时定位和修补非常重要。
1.交联电缆外护套绝缘故障的预定位法由于电缆结构的特点，其外护套故障不能采用回波反射法原理进行预定位，因此电缆外护套绝缘破损后，可先用电桥法或压降比较法来进行预定位。 1.1 直流电桥法图1为直流电桥法预定位原理图。图中：R1为电桥的标准电阻，L为电缆长度，x为测量处与故障点的距离。设单位长度电缆金属层电阻为R0，调节电阻R2使检流计指示为0，此时电桥平衡，有： [ L +（L－x）] R0 / x R0 = R1 / R2（1）解得： x = 2L / （1 + R1 / R2 ）（2）电桥法的优点是操作简单、使用方便,要求短路线电阻低，在已竣工的电缆线路上容易实现如利用终端尾管上的接地端，或在交叉互联箱内，用铜排短路接地线端子。其缺点是需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。详见本公司生产的GDZ-08电线电缆高阻故障定位仪(高压电桥法)。但电桥法易受干扰。构成桥路的两根电缆包含很大的面积，附近正在运行的电缆，汽车火花塞的干扰，化学电势等等，使电桥无法平衡。此时，用电阻（电压）比较法粗测定位更为实用。	GDZ-08电线电缆高阻故障定位仪(高压电桥法)
1.2电压降比较法接线图如下，在测试端的芯线和外护套上接毫伏表（万用表毫伏档），表笔直接与芯线和外护套接紧，不要接到仪器输出线的夹子上，避免接触电阻影响毫伏表的测量结果；仪器设置在连续输出档，调整输出电压，使输出电流达到A1（最好是整数如100.0mA），这时读取毫伏表上的读数V，由于电压表输入电阻很高，因此，流经项线的电流很小，可以认为毫伏表的电位测量端到故障点的电位，因此，该读数即为测量端到故障点两点的电位差V1。再将仪器移到电缆的另一侧（末端）进行测量，让输出电流值与始端测量时的数值一致，这时毫伏表的读数为V2；故障点距离始端的距离Lx=（V1×L）/（V1＋V2）；也可以用比例来表示故障点的距离（V1×100）/（V1＋V2）；　采用这种预定位的本公司的代表产品主要有：WHT-08交联电缆外护套故障测试仪压降比较法的缺点：需要电缆全长数据，需要在另一端短接电缆，多点故障的无法测试。	WHT-08交联电缆外护套故障测试仪
2.破损点的精确定位破损点精确定位主要有直流冲击法、跨步电压法和音频法等，其定位原理相似，都是在电缆端部金属屏蔽层接入信号源（如高压脉冲放电源、音频信号源等），然后通过探测在故障处的多频谱放电信号来对电缆故障点进行精确定位。 2.1直流冲击法直流冲击法是比较原始的方法，其定位原理如图3。首先利用球隙放电产生脉冲电压，该电压在护套绝缘破损处产生多频谱放电电流、声、光及磁场等放电信号，然后通过现场检测放电信号来对故障点进行精确定位。该方法的特点是试验装置简单、操作方便，主要适用于新敷设的电缆，特别适用于尚未填埋的电缆，这时利用裸耳即能听到故障点放电声，在深夜效果更明显。但由于此法的冲击电压及能量较高，长时间放电时对电缆金属护套及外护套都有破坏性，且会将正常运行时不必处理的薄弱点击穿扩大为故障点，因此对已投运的高压电缆不提倡使用此法。采用这种定位的本公司的代表产品主要有“DZY-2000电缆故障测试仪”、“KC-900三次脉冲电缆故障测试仪”等。	KC-900三次脉冲电缆故障测试仪
2.2跨步电压法跨步电压法是目前应用最为广泛且非常有效的高精度定位方法，其基本装备为一高压系列脉冲发生器和一套带有探针的电位差计或毫伏表。其原理如图4（a），在电缆金属套与地之间施加一高压脉冲电流，用电位差计沿电缆路径探测，根据不同的情况，可分别采用以下2种检测方法。（1）当知道电缆走向时，可用探针沿电缆方向探测，在故障点附近时，电位差迅速增加，在故障点前达到最大值；在故障点正上方，电位差为零；过故障点后，指针反偏且又达最大值，其电位差计沿电缆走向的电位差值分布如图4（a）。根据电位差值的这些特征就可对故障点进行定位。（2）当受电缆长度方向的地面情况限制不易测量时，可利用放电电流在故障点上方环形发散的特点来定位，电位方法如图4（b），在不同方向分别寻找2个等电位点，然后找出2组等电位点的垂直平分线的交点，即为故障点。此法在故障较严重时使用效果较好。跨步电压法的优点是原理简单、易操作、抗干扰好、破坏性少、定点直观准确，适用于敷设于泥土地面内的电缆。其不足之处有：（1）易受地下金属管线（如水管、天然气管等电位体）的干扰，特别在变电站或电缆接头井周围的干扰更为严重；（2）在干燥地面或马路上接受信号很弱，需采取措施，否则可能很难测到信号。采用这种精定位的本公司的代表产品主要有：WHT-08交联电缆外护套故障测试仪	WHT-08交联电缆外护套故障测试仪
2.3音频定位法当地面干燥、水泥路面无法感应信号时，可采用音频法对电缆护套故障点进行定位。其原理如图5。将音频信号发生器一端与金属套连接，另一端通过地钎接地，将步进电压探头接在音频接收器上，沿电缆长度方向移动探头，在故障点附近将会收到很强的信号，而在故障点处接收到音频信号最弱，根据此特点，即可找到故障点。　或在电缆端部接入音频信号发生器，采用高灵敏度音频探头沿线路查找，当信号增至最大，然后又消失时所对应的位置即为电缆护套故障位置，其沿线信号强度分布如图所示。音频发生器的容量和接收器（定位仪）的灵敏度是测试成败的关键指标。此方法的优点是所用电压不高，但判别故障点方向时不如跨步电压法直观，实际应用时也会受金属管道干扰。采用这种精定位的本公司的代表产品主要有：DTY-2000地下电缆探测仪	DTY-2000地下电缆探测仪
3.结束语单根敷设高压XLPE电缆的绝缘护套的完整性对于保证电缆的设计容量，保证电缆短期运行安全和长期寿命具有非常重要的作用，无论是新敷设电缆还是旧电缆都必须对护套破损处进行及时修补，以维护电网的运行可靠性。　　电缆护套破损可采用两步法进行测距和定位。第1步先采用直流法：先用电桥法或压降比较法进行，尽可能获知故障位置，测距精度与接线方式及线路接头电阻密切相关。第2步采用直流冲击法对故障点精确定位。对未回填新敷设电缆可采用直流冲击法进行；对已回填电缆和旧电缆，可综合采用可采用跨步电压法、直流冲击法和音频信号法进行。

主要产品》交联电缆外护套故障测试仪

如何查找超高压单芯交联聚乙烯电缆外护套故障方法解析

交联聚乙烯（XLPE）电缆以其优越的电气性能、良好的热性能和机械性能及便于敷设等优点得到了广泛的应用。目前，我国XLPE电缆的用量及电压等级正在逐年上升，但因有的电缆敷设现场环境极其恶劣，加上大规模基建开挖地面，因而容易造成电缆绝缘护套破损现象。而电缆护套一旦破损，一方面会使电缆金属套（或金属屏蔽层）形成接地回路，产生环流，从而使电缆金属套发热，降低电缆输送容量；另一方面由于破损处空气及水分的侵入，会加速电缆金属套腐蚀，而腐蚀处产生的电场集中，易于产生局部放电和引发电树枝，对电缆的短期运行安全造成威胁；此外破损处水分的侵入还会使主绝缘产生水树老化的几率增加，严重影响电缆寿命。因此对护套破损处进行及时定位和修补非常重要。

1.交联电缆外护套绝缘故障的预定位法

由于电缆结构的特点，其外护套故障不能采用回波反射法原理进行预定位，因此电缆外护套绝缘破损后，可先用电桥法或压降比较法来进行预定位。
1.1 直流电桥法
图1为直流电桥法预定位原理图。图中：R1为电桥的标准电阻，L为电缆长度，x为测量处与故障点的距离。设单位长度电缆金属层电阻为R0，调节电阻R2使检流计指示为0，此时电桥平衡，有：
[ L +（L－x）] R0 / x R0 = R1 / R2（1）
解得： x = 2L / （1 + R1 / R2 ）（2）

直流电桥法预定位原理图

电桥法的优点是操作简单、使用方便,要求短路线电阻低，在已竣工的电缆线路上容易实现如利用终端尾管上的接地端，或在交叉互联箱内，用铜排短路接地线端子。其缺点是需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。详见本公司生产的GDZ-08电线电缆高阻故障定位仪(高压电桥法)。
但电桥法易受干扰。构成桥路的两根电缆包含很大的面积，附近正在运行的电缆，汽车火花塞的干扰，化学电势等等，使电桥无法平衡。此时，用电阻（电压）比较法粗测定位更为实用。

GDZ-08电线电缆高阻故障定位仪(高压电桥法)

1.2电压降比较法
接线图如下，在测试端的芯线和外护套上接毫伏表（万用表毫伏档），表笔直接与芯线和外护套接紧，不要接到仪器输出线的夹子上，避免接触电阻影响毫伏表的测量结果；仪器设置在连续输出档，调整输出电压，使输出电流达到A1（最好是整数如100.0mA），这时读取毫伏表上的读数V，由于电压表输入电阻很高，因此，流经项线的电流很小，可以认为毫伏表的电位测量端到故障点的电位，因此，该读数即为测量端到故障点两点的电位差V1。再将仪器移到电缆的另一侧（末端）进行测量，让输出电流值与始端测量时的数值一致，这时毫伏表的读数为V2；
故障点距离始端的距离Lx=（V1×L）/（V1＋V2）；
也可以用比例来表示故障点的距离（V1×100）/（V1＋V2）；

电压降比较法

采用这种预定位的本公司的代表产品主要有：WHT-08交联电缆外护套故障测试仪

压降比较法的缺点：需要电缆全长数据，需要在另一端短接电缆，多点故障的无法测试。

WHT-08交联电缆外护套故障测试仪

2.破损点的精确定位
破损点精确定位主要有直流冲击法、跨步电压法和音频法等，其定位原理相似，都是在电缆端部金属屏蔽层接入信号源（如高压脉冲放电源、音频信号源等），然后通过探测在故障处的多频谱放电信号来对电缆故障点进行精确定位。
2.1直流冲击法
直流冲击法是比较原始的方法，其定位原理如图3。首先利用球隙放电产生脉冲电压，该电压在护套绝缘破损处产生多频谱放电电流、声、光及磁场等放电信号，然后通过现场检测放电信号来对故障点进行精确定位。该方法的特点是试验装置简单、操作方便，主要适用于新敷设的电缆，特别适用于尚未填埋的电缆，这时利用裸耳即能听到故障点放电声，在深夜效果更明显。但由于此法的冲击电压及能量较高，长时间放电时对电缆金属护套及外护套都有破坏性，且会将正常运行时不必处理的薄弱点击穿扩大为故障点，因此对已投运的高压电缆不提倡使用此法。

直流冲击法原理图

采用这种定位的本公司的代表产品主要有“DZY-2000电缆故障测试仪”、“KC-900三次脉冲电缆故障测试仪”等。

KC-900三次脉冲电缆故障测试仪

2.2跨步电压法
跨步电压法是目前应用最为广泛且非常有效的高精度定位方法，其基本装备为一高压系列脉冲发生器和一套带有探针的电位差计或毫伏表。其原理如图4（a），在电缆金属套与地之间施加一高压脉冲电流，用电位差计沿电缆路径探测，根据不同的情况，可分别采用以下2种检测方法。

跨步电压法原理图
（1）当知道电缆走向时，可用探针沿电缆方向探测，在故障点附近时，电位差迅速增加，在故障点前达到最大值；在故障点正上方，电位差为零；过故障点后，指针反偏且又达最大值，其电位差计沿电缆走向的电位差值分布如图4（a）。根据电位差值的这些特征就可对故障点进行定位。

（2）当受电缆长度方向的地面情况限制不易测量时，可利用放电电流在故障点上方环形发散的特点来定位，电位方法如图4（b），在不同方向分别寻找2个等电位点，然后找出2组等电位点的垂直平分线的交点，即为故障点。此法在故障较严重时使用效果较好。
跨步电压法的优点是原理简单、易操作、抗干扰好、破坏性少、定点直观准确，适用于敷设于泥土地面内的电缆。其不足之处有：（1）易受地下金属管线（如水管、天然气管等电位体）的干扰，特别在变电站或电缆接头井周围的干扰更为严重；（2）在干燥地面或马路上接受信号很弱，需采取措施，否则可能很难测到信号。

采用这种精定位的本公司的代表产品主要有：WHT-08交联电缆外护套故障测试仪

WHT-08交联电缆外护套故障测试仪

2.3音频定位法
当地面干燥、水泥路面无法感应信号时，可采用音频法对电缆护套故障点进行定位。其原理如图5。将音频信号发生器一端与金属套连接，另一端通过地钎接地，将步进电压探头接在音频接收器上，沿电缆长度方向移动探头，在故障点附近将会收到很强的信号，而在故障点处接收到音频信号最弱，根据此特点，即可找到故障点。
音频法定为原理图

或在电缆端部接入音频信号发生器，采用高灵敏度音频探头沿线路查找，当信号增至最大，然后又消失时所对应的位置即为电缆护套故障位置，其沿线信号强度分布如图所示。音频发生器的容量和接收器（定位仪）的灵敏度是测试成败的关键指标。

音频法定为原理图
此方法的优点是所用电压不高，但判别故障点方向时不如跨步电压法直观，实际应用时也会受金属管道干扰。
采用这种精定位的本公司的代表产品主要有：DTY-2000地下电缆探测仪

DTY-2000地下电缆探测仪

3.结束语
单根敷设高压XLPE电缆的绝缘护套的完整性对于保证电缆的设计容量，保证电缆短期运行安全和长期寿命具有非常重要的作用，无论是新敷设电缆还是旧电缆都必须对护套破损处进行及时修补，以维护电网的运行可靠性。
　　电缆护套破损可采用两步法进行测距和定位。第1步先采用直流法：先用电桥法或压降比较法进行，尽可能获知故障位置，测距精度与接线方式及线路接头电阻密切相关。第2步采用直流冲击法对故障点精确定位。对未回填新敷设电缆可采用直流冲击法进行；对已回填电缆和旧电缆，可综合采用可采用跨步电压法、直流冲击法和音频信号法进行。