目前主要介紹一種針對(duì)低壓電纜及 110Kv 以上電壓等級(jí)的直敷電力電纜護(hù)層故障的故障定向與定位的方法——脈沖跨步法。在故障電纜任一端周期性的施加電壓脈沖信號(hào)，利用電纜沿線的土壤中或地面產(chǎn)生沿電纜走向依次遞減或遞增的“跨步”電壓脈沖，確定故障點(diǎn)的方向和具體位置。根據(jù)了解，該方法是測(cè)試 1Kv 低壓電纜故障點(diǎn)及 110Kv 以上電壓等級(jí)的直敷電力電纜護(hù)層故障的 一種快速有效的方法。
1 概述
電纜用量在整個(gè)電力傳輸線路中所占的比例日益提高，出于施工成本和其他各種因素的考慮，電力電纜特別是 1Kv 低壓電纜目前的主要敷設(shè)方式多選用地下直埋方式。這就造成電纜故障后，電纜故障點(diǎn)的測(cè)尋比較困難的情況，對(duì)于電纜故障點(diǎn)的快速測(cè)定和定位問(wèn)題，一直是困擾著電力行業(yè)有關(guān)技術(shù)人員和維修人員的難題。
目前，電力電纜的故障測(cè)距與定位主要有以下幾種方法：
1. 電橋法：該方法是利用電橋原理，通過(guò)計(jì)算接地電纜的電阻進(jìn)行故障測(cè)距。但該方法對(duì)高阻接地測(cè)距誤差偏大，接線復(fù)雜，電纜對(duì)端需要人員配合。
2. 脈沖測(cè)試法：脈沖測(cè)試儀能直接采用低壓脈沖方式對(duì)電纜的低阻、開(kāi)路故障進(jìn)行測(cè)距。并且與高壓電源設(shè)備配合使用，對(duì)電纜的高阻故障及閃絡(luò)故障進(jìn)行測(cè)距。此方法對(duì)于中高壓等級(jí)的電力電纜故障測(cè)距，由于對(duì)被試品施加足夠高的直流電壓，故障點(diǎn)放電充分，此方法是比較有效的，并且是目前大部分工程技術(shù)人員查找電纜故障的主要方法。但是對(duì)于低壓配電線路中常用的 1Kv 電纜，該方法的應(yīng)用并不是很理想，主要是由于對(duì)被試品所加直流電壓不能過(guò)高，故障點(diǎn)放電往往不充分，測(cè)試到的波形難于分辨，造成確定故障點(diǎn)困難，查找周期長(zhǎng)。并且此方法對(duì)于無(wú)鎧裝電纜的單相對(duì)地故障是無(wú)法測(cè)試的。
3. 聲磁同步法：該方法使用高壓設(shè)備使電纜故障點(diǎn)擊穿放電，利用接收器記錄放電聲音，并用磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)其進(jìn)行同步，通過(guò)分析聲音波形及測(cè)試人員通過(guò)耳機(jī)聽(tīng)聲進(jìn)行故障定點(diǎn)。此方法是目前常用的電力電纜定點(diǎn)的方法，但該方法只能獲得距離故障點(diǎn)附近 2 ～ 3 米左右距離的聲音信號(hào)，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的技術(shù)素質(zhì)要求較高。
利用脈沖跨步方式對(duì)低壓電纜故障進(jìn)行定向與定位的方法是 一種接線簡(jiǎn)單、操作方便的，對(duì)于 直埋電力電纜故障快速定向、定點(diǎn)測(cè)量 的方法。 它是利用電纜沿線的土壤中或地面產(chǎn)生沿電纜走向依次遞減或遞增的“跨步”電壓脈沖，確定故障點(diǎn)的方向和具體位置。因?yàn)楦鶕?jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，低壓（ 1Kv ）電力電纜故障， 90% 以上的故障點(diǎn)電纜護(hù)層都是破損的，這樣即可利用在電纜一端施加一個(gè)周期的脈沖信號(hào)，沿電纜敷設(shè)走向快速確定故障點(diǎn)的方向和確定故障點(diǎn)的位置。一般土壤情況下，在距離故障點(diǎn) 20~30 米，就可以指示故障點(diǎn)方向，在水泥或硬化路面條件下，在距離故障點(diǎn) 10 米，就可以指示故障點(diǎn)方向。
2 、 跨步電壓 法工作原理
負(fù)脈沖在故障電纜任一端的故障芯線或鋼鎧與地之間，設(shè)置一電壓脈沖發(fā)生裝置，周期性的施加電壓脈沖信號(hào)，使之在電纜沿線的土壤中或地面產(chǎn)生一以故障
故障點(diǎn)為中心、沿電纜走向依次遞減“跨步”電壓脈沖；在故障點(diǎn)的兩側(cè)，該 “跨步” 電壓脈沖的性正好 相反，其電壓幅值的大小會(huì)發(fā)生以故障點(diǎn)為中心依次遞減的變化。
具體實(shí)施：
用一脈沖電壓探測(cè)裝置，對(duì)電纜沿線土壤中或地面的 “跨步”電壓脈沖進(jìn)行性和電壓幅值的測(cè)量；“跨步”距離為 50 ～ 100 cm ，通過(guò)檢測(cè)“跨步”電壓脈沖的性和電壓幅值，確定故障點(diǎn)的方向和具體位置；檢測(cè)裝置將反映故障點(diǎn)方向的“跨步”電壓脈沖信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二管束，對(duì)電壓脈沖信號(hào)的電平強(qiáng)度及性進(jìn)行顯示。當(dāng)“跨步”電壓脈沖信號(hào)為正性時(shí)，前向發(fā)光二管束閃亮，說(shuō)明故障點(diǎn)位于故障電纜的電壓脈沖施加點(diǎn)與測(cè)試點(diǎn)之間；當(dāng)“跨步”電壓脈沖信號(hào)為負(fù)性時(shí)，后向發(fā)光二管束閃亮，說(shuō)明故障點(diǎn)位于故障電纜的另一端與測(cè)試點(diǎn)之間，因此可實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的定位。發(fā)光二管束閃亮的電平強(qiáng)度反映了測(cè)試點(diǎn)距離故障點(diǎn)的遠(yuǎn)近程度：測(cè)試點(diǎn)距離故障點(diǎn)越近，發(fā)光二管束閃亮的電平強(qiáng)度越高，反之，測(cè)試點(diǎn)距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，發(fā)光二管束閃亮的電平強(qiáng)度越低。
3、實(shí)例測(cè)試
實(shí)施例：測(cè)試條件：土壤地溫 25° ，濕度中等，脈沖發(fā)生器施加在被測(cè)電纜芯線與大地之間的電壓脈沖為 3Kv ，電壓脈沖施加在被測(cè)電纜的芯線與大地之間的，探針的“跨步”間距為 50 cm ，探針長(zhǎng)度為 10cm 。
在故障點(diǎn)前 30 米處測(cè)得的“跨步”電壓脈沖約為 6 mv ，距故障點(diǎn) 15 米處測(cè)得的“跨步”電壓脈沖約為 100 mV ，距故障點(diǎn) 5 米處測(cè)得的“跨步”電壓脈沖約為 750 mV ，距故障點(diǎn) 1 米處測(cè)得的“跨步”電壓脈沖約為 20 V ，在故障點(diǎn)處測(cè)得的“跨步”電壓脈沖為 80 V ；于之對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)其他一側(cè)的反向電壓脈沖相同。被測(cè)電纜芯線在故障點(diǎn)處的對(duì)地電阻為 0.12 MΩ 。
4 、結(jié)論
與現(xiàn)有技術(shù)比較， 利用脈沖跨步方式對(duì)低壓電纜故障進(jìn)行定向與定位的方法 的優(yōu)點(diǎn)是：
1. 可以大范圍確定故障點(diǎn)的方向，大大節(jié)省測(cè)試故障的時(shí)間。
2. 施加在故障電纜上的中壓脈沖并不要求被試電纜在故障點(diǎn)產(chǎn)生續(xù)弧，并且脈沖寬度僅有幾～幾十毫秒，因此不會(huì)對(duì)電纜造成損傷；
3. 所使用的測(cè)量設(shè)備使用方便，操作簡(jiǎn)單、直觀；
4. 定位精度高，利用發(fā)光二管束或指針式表頭指示故障點(diǎn)的方向和該電壓脈沖的大小，根據(jù)儀器上的指示方向，沿電纜探測(cè)，即可迅速、地找到故障點(diǎn)；
5. 可同時(shí)滿足 110Kv 以上電壓等級(jí)的直敷電力電纜護(hù)層故障的快速定向和定點(diǎn)測(cè)量。