電纜故障測試儀在電纜使用中的實用方法

電纜故障的種類與判斷
　　
　　無論是高壓電纜或低壓電纜，在施工安裝、運行過程中經(jīng)常因短路、過負(fù)荷運行、絕緣老化或外力作用等原因造成故障。電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：
　　
　?、偃倦娎|一芯或兩芯接地。
　　
　?、诙嘈揪€間短路。
　　
　?、廴嘈揪€*短路。
　　
　?、芤幌嘈揪€斷線或多相斷線。
　　
　　對于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測量判斷，對于非直接短路和接地故障，用兆歐表搖測芯線間絕緣電阻或芯線對地絕緣電阻，根據(jù)其阻值可判定故障類型。
　　
　　故障類型確定后，查找故障點并不是一件容易的事情，下面根據(jù)筆者的經(jīng)驗，介紹幾種查找故障點的方法，供參考。
　　
　　測量步驟：
　　
　?、偈紫仍陔娎|首端分別測出每相芯線的電容電流（應(yīng)保持施加電壓相等）Ia、Ib、Ic的數(shù)值。
　　
　?、谠陔娎|的末端再測量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數(shù)值，以核對完好芯線與斷線芯線的電容之比，初步可判斷出斷線距離近似點。
　　
　?、鄹鶕?jù)電容量計算公式C=1/2πfU可知，在電壓U、頻率f不變時C與I成正比。因為工頻電壓的f（頻率）不變，測量時只要保證施加電壓不變，電容電流之比即為電容量之比。設(shè)電纜全長為L，芯線斷線點距離為X，則Ia/Ic=L/X，X=（Ic/Ia）L。
　　
　　測量過程中，只要保證電壓不變，電流表讀數(shù)準(zhǔn)確，電纜總長度測量，其測定誤差比較小。
　　
　?。?）零電位法：
　　
　　零電位法也就是電位比較法，它適應(yīng)于長度較短的電纜芯線對地故障，應(yīng)用此方法測量簡便，不需要精密儀器和復(fù)雜計算，其接線如圖5所示，測量原理如下：將電纜故障芯線與等長的比較導(dǎo)線并聯(lián)，在兩端加電壓E時，相當(dāng)于在兩個并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源，此時，一條電阻絲上的任何一點和另一條電阻絲上的對應(yīng)點之間的電位差必然為零。反之，電位差為零的兩點必然是對應(yīng)點。因為微伏表的負(fù)極接地，與電纜故障點等電位，所以，當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)線上移動至指示值為零時的點與故障點等電位，即故障點的對應(yīng)點。
　　
　　2電纜故障點的查找方法測量步驟如下：
　　
　?。?）測聲法：
　　
　　所謂測聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進(jìn)行查找，該方法對于高壓電纜芯線對絕緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直流耐壓試驗機。電路接線如圖1所示，其中SYB為高壓試驗變壓器，C為高壓電容器，ZL為高壓整流硅堆，R為限流電阻，Q為放電球間隙，L為電纜芯線。
　　
　　當(dāng)電容器C充電到一定電壓值時，球間隙對電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對于明敷設(shè)電纜憑聽覺可直接查找，若為地埋電纜，則首先要確定并標(biāo)明電纜走向，再在雜噪聲音zui小的時候，借助耳聾助聽器或醫(yī)用聽診器等音頻放大設(shè)備進(jìn)行查找。查找時，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動，當(dāng)聽到“滋、滋”放電聲zui大時，該處即為故障點。使用該方法一定要注意安全，在試驗設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。
　　
　?。?）電橋法：
　　
　　電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直流電阻值，再準(zhǔn)確測量電纜實際長度，按照電纜長度與電阻的正比例關(guān)系，計算出故障點。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差一般不大于3m，對于故障點接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測量。
　　
　　首先測出芯線a與b之間的電阻R1，則R1=2Rx+R，其中Rx為a相或b相至故障點的一相電阻值，R為短接點的接觸電阻。再就電纜的另一端測出a′與b′芯線間的直流電阻值R2，則R2=2R（L-X）+R,式中R（L-X）為a′相或b′相芯線至故障點的一相電阻值，測完R1與R2后，再按圖3所示電路將b′與c′短接，測出b、c兩相芯線間的直流電阻值，則該阻值的1/2為每相芯線的電阻值，用RL表示，RL=Rx+R（L-X），由此可得出故障點的接觸電阻值：R=R1+R2-2RL，因此，故障點兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示：Rx=（R1-R）/2，R（L-X）=（R2-R）/2。Rx、R（L-X）、RL三個數(shù)值確定后，按比例公式即可求出故障點距電纜端頭的距離X或（L-X）：X=（RX/RL）L，（L-X）=（R（L-X）/RL）L，式中L為電纜的總長度。
　　
　　采用電橋法時應(yīng)保證測量精度，電橋連接線要盡量短，線徑要足夠大，與電纜芯線連接要采用壓接或焊接，計算過程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。
　　
　?。?）電容電流測定法：
　　
　　電纜在運行中，芯線之間、芯線對地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長度呈線性比例關(guān)系，電容電流測定法就是根據(jù)這一原理進(jìn)行測定的，對于電纜芯線斷線故障的測定非常準(zhǔn)確。測量電路如圖4所示，使用設(shè)備為1～2kVA單相調(diào)壓器一臺，0～30V、0.5級交流電壓表一只，0～100mA、0.5級交流毫安表一只。
　　
　　
　　
　?、傧仍赽和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設(shè)一根與故障電纜長度相等的比較導(dǎo)線S，該導(dǎo)線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應(yīng)相等，不能有中間接頭。
　　
　?、趯⑽⒎淼呢?fù)極接地，正極接一根較長的軟導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端要求在敷設(shè)的比較導(dǎo)線上滑動時能充分接觸。
　　
　?、酆仙祥l刀開關(guān)K，將軟導(dǎo)線的端頭在比較導(dǎo)線上滑動，當(dāng)微伏表指示為零時的位置即為電纜故障點的位置。
　　
　　的種類與判斷
　　
　　無論是高壓電纜或低壓電纜，在施工安裝、運行過程中經(jīng)常因短路、過負(fù)荷運行、絕緣老化或外力作用等原因造成故障。電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：
　　
　?、偃倦娎|一芯或兩芯接地。
　　
　　②二相芯線間短路。
　　
　　③三相芯線*短路。
　　
　　④一相芯線斷線或多相斷線。
　　
　　對于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測量判斷，對于非直接短路和接地故障，用兆歐表搖測芯線間絕緣電阻或芯線對地絕緣電阻，根據(jù)其阻值可判定故障類型。
　　
　　故障類型確定后，查找故障點并不是一件容易的事情，下面根據(jù)筆者的經(jīng)驗，介紹幾種查找故障點的方法，供參考。
　　
　　2電纜故障點的查找方法
　　
　?。?）測聲法：
　　
　　所謂測聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進(jìn)行查找，該方法對于高壓電纜芯線對絕緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直流耐壓試驗機。電路接線如圖1所示，其中SYB為高壓試驗變壓器，C為高壓電容器，ZL為高壓整流硅堆，R為限流電阻，Q為放電球間隙，L為電纜芯線。
　　
　　當(dāng)電容器C充電到一定電壓值時，球間隙對電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對于明敷設(shè)電纜憑聽覺可直接查找，若為地埋電纜，則首先要確定并標(biāo)明電纜走向，再在雜噪聲音zui小的時候，借助耳聾助聽器或醫(yī)用聽診器等音頻放大設(shè)備進(jìn)行查找。查找時，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動，當(dāng)聽到“滋、滋”放電聲zui大時，該處即為故障點。使用該方法一定要注意安全，在試驗設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。
　　
　?。?）電橋法：
　　
　　電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直流電阻值，再準(zhǔn)確測量電纜實際長度，按照電纜長度與電阻的正比例關(guān)系，計算出故障點。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差一般不大于3m，對于故障點接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測量。
　　
　　首先測出芯線a與b之間的電阻R1，則R1=2Rx+R，其中Rx為a相或b相至故障點的一相電阻值，R為短接點的接觸電阻。再就電纜的另一端測出a′與b′芯線間的直流電阻值R2，則R2=2R（L-X）+R,式中R（L-X）為a′相或b′相芯線至故障點的一相電阻值，測完R1與R2后，再按圖3所示電路將b′與c′短接，測出b、c兩相芯線間的直流電阻值，則該阻值的1/2為每相芯線的電阻值，用RL表示，RL=Rx+R（L-X），由此可得出故障點的接觸電阻值：R=R1+R2-2RL，因此，故障點兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示：Rx=（R1-R）/2，R（L-X）=（R2-R）/2。Rx、R（L-X）、RL三個數(shù)值確定后，按比例公式即可求出故障點距電纜端頭的距離X或（L-X）：X=（RX/RL）L，（L-X）=（R（L-X）/RL）L，式中L為電纜的總長度。
　　
　　采用電橋法時應(yīng)保證測量精度，電橋連接線要盡量短，線徑要足夠大，與電纜芯線連接要采用壓接或焊接，計算過程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。
　　
　　（3）電容電流測定法：
　　
　　電纜在運行中，芯線之間、芯線對地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長度呈線性比例關(guān)系，電容電流測定法就是根據(jù)這一原理進(jìn)行測定的，對于電纜芯線斷線故障的測定非常準(zhǔn)確。測量電路如圖4所示，使用設(shè)備為1～2kVA單相調(diào)壓器一臺，0～30V、0.5級交流電壓表一只，0～100mA、0.5級交流毫安表一只。
　　
　　測量步驟：
　　
　　①首先在電纜首端分別測出每相芯線的電容電流（應(yīng)保持施加電壓相等）Ia、Ib、Ic的數(shù)值。
　　
　?、谠陔娎|的末端再測量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數(shù)值，以核對完好芯線與斷線芯線的電容之比，初步可判斷出斷線距離近似點。
　　
　?、鄹鶕?jù)電容量計算公式C=1/2πfU可知，在電壓U、頻率f不變時C與I成正比。因為工頻電壓的f（頻率）不變，測量時只要保證施加電壓不變，電容電流之比即為電容量之比。設(shè)電纜全長為L，芯線斷線點距離為X，則Ia/Ic=L/X，X=（Ic/Ia）L。
　　
　　測量過程中，只要保證電壓不變，電流表讀數(shù)準(zhǔn)確，電纜總長度測量，其測定誤差比較小。
　　
　?。?）零電位法：
　　
　　零電位法也就是電位比較法，它適應(yīng)于長度較短的電纜芯線對地故障，應(yīng)用此方法測量簡便，不需要精密儀器和復(fù)雜計算，其接線如圖5所示，測量原理如下：將電纜故障芯線與等長的比較導(dǎo)線并聯(lián)，在兩端加電壓E時，相當(dāng)于在兩個并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源，此時，一條電阻絲上的任何一點和另一條電阻絲上的對應(yīng)點之間的電位差必然為零。反之，電位差為零的兩點必然是對應(yīng)點。因為微伏表的負(fù)極接地，與電纜故障點等電位，所以，當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)線上移動至指示值為零時的點與故障點等電位，即故障點的對應(yīng)點。
　　
　　測量步驟如下：
　　
　?、傧仍赽和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設(shè)一根與故障電纜長度相等的比較導(dǎo)線S，該導(dǎo)線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應(yīng)相等，不能有中間接頭。
　　
　　②將微伏表的負(fù)極接地，正極接一根較長的軟導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端要求在敷設(shè)的比較導(dǎo)線上滑動時能充分接觸。
　　
　　③合上閘刀開關(guān)K，將軟導(dǎo)線的端頭在比較導(dǎo)線上滑動，當(dāng)微伏表指示為零時的位置即為電纜故障點的位置。