淺議高壓交聯聚乙烯電纜外護套故障測尋方法

交聯聚乙烯（XLPE）電纜以其優越的電氣性能、良好的熱性能和機械性能及便于敷設等優點得到了廣泛的應用。目前，我國XLPE電纜的用量及電壓等級正在逐年上升，但因有的電纜敷設現場環境極其惡劣，加上大規�；�建開挖地面，因而容易造成電纜絕緣護套破損現象。而電纜護套一旦破損，一方面會使電纜金屬套（或金屬屏蔽層）形成接地回路，產生環流，從而使電纜金屬套發熱，降低電纜輸送容量；另一方面由于破損處空氣及水分的侵入，會加速電纜金屬套腐蝕，而腐蝕處產生的電場集中，易于產生局部放電和引發電樹枝，對電纜的短期運行安全造成威脅；此外破損處水分的侵入還會使主絕緣產生水樹老化的幾率增加，嚴重影響電纜壽命。因此對護套破損處進行及時定位和修補非常重要。

1.外護套絕緣故障的預定位法

由于電纜結構的特點，其外護套故障不能采用回波反射法原理進行預定位，因此電纜外護套絕緣破損后，可先用高壓電橋法或電壓降比較法來進行預定位。

1.1 直流電橋法

圖1為直流電橋法預定位原理圖。圖中：R1為電橋的標準電阻，L為電纜長度，x為測量處與故障點的距離。設單位長度電纜金屬層電阻為R0，調節電阻R2使檢流計指示為0，此時電橋平衡，有： [ L +（L－x）] R0 / x R0 = R1 / R2（1） 解得： x = 2L / （1 + R1 / R2 ）（2）

高壓電橋法的優點是操作簡單、使用方便,要求短路線電阻低，在已竣工的電纜線路上容易實現如利用終端尾管上的接地端，或在交叉互聯箱內，用銅排短路接地線端子。其缺點是需要知道電纜的準確長度等原始技術資料。詳見本公司生產的高壓電橋法電線電纜故障定位儀。

但高壓電橋法易受干擾。構成橋路的兩根電纜包含很大的面積，附近正在運行的電纜，汽車火花塞的干擾，化學電勢等等，使電橋無法平衡。此時，用電阻（電壓）比較法粗測定位更為實用。

1.2電壓降比較法

接線圖如下，在測試端的芯線和外護套上接毫伏表（萬用表毫伏檔），表筆直接與芯線和外護套接緊，不要接到儀器輸出線的夾子上，避免接觸電阻影響毫伏表的測量結果；儀器設置在連續輸出檔，調整輸出電壓，使輸出電流達到A1（最好是整數如100.0mA），這時讀取毫伏表上的讀數V，由于電壓表輸入電阻很高，因此，流經項線的電流很小，可以認為毫伏表的電位測量端到故障點的電位，因此，該讀數即為測量端到故障點兩點的電位差V1。再將儀器移到電纜的另一側（末端）進行測量，讓輸出電流值與始端測量時的數值一致，這時毫伏表的讀數為V2； 故障點距離始端的距離Lx=（V1×L）/（V1＋V2）； 也可以用比例來表示故障點的距離（V1×100）/（V1＋V2）；

采用這種預定位的本公司的代表產品主要有：WHT-08交聯電纜外護套故障測試儀。電壓降比較法的缺點：需要電纜全長數據，需要在另一端短接電纜，多點故障無法測試。

2.破損點的精確定位

破損點精確定位主要有直流沖擊法、跨步電壓法和音頻法等，其定位原理相似，都是在電纜端部金屬屏蔽層接入信號源（如高壓脈沖放電源、音頻信號源等），然后通過探測在故障處的多頻譜放電信號來對故障點進行精確定位。

2.1直流沖擊法

直流沖擊法是比較原始的方法，其定位原理如圖3。首先利用球隙放電產生脈沖電壓，該電壓在護套絕緣破損處產生多頻譜放電電流、聲、光及磁場等放電信號，然后通過現場檢測放電信號來對故障點進行精確定位。該方法的特點是試驗裝置簡單、操作方便，主要適用于新敷設的電纜，特別適用于尚未填埋的電纜，這時利用裸耳即能聽到故障點放電聲，在深夜效果更明顯。但由于此法的沖擊電壓及能量較高，長時間放電時對電纜金屬護套及外護套都有破壞性，且會將正常運行時不必處理的薄弱點擊穿擴大為故障點，因此對已投運的高壓電纜不提倡使用此法。

采用這種定位的本公司的代表產品主要有“DZY-2000電纜故障測試儀”、“KC-900三次脈沖電纜故障測試儀”等。

2.2跨步電壓法

跨步電壓法是目前應用最為廣泛且非常有效的高精度定位方法，其基本裝備為一高壓系列脈沖發生器和一套帶有探針的電位差計或毫伏表。其原理如圖4（a），在電纜金屬套與地之間施加一高壓脈沖電流，用電位差計沿電纜路徑探測，根據不同的情況，可分別采用以下2種檢測方法。

（1）當知道電纜走向時，可用探針沿電纜方向探測，在故障點附近時，電位差迅速增加，在故障點前達到最大值；在故障點正上方，電位差為零；過故障點后，指針反偏且又達最大值，其電位差計沿電纜走向的電位差值分布如圖4（a）。根據電位差值的這些特征就可對故障點進行定位。

（2）當受電纜長度方向的地面情況限制不易測量時，可利用放電電流在故障點上方環形發散的特點來定位，電位方法如圖4（b），在不同方向分別尋找2個等電位點，然后找出2組等電位點的垂直平分線的交點，即為故障點。此法在故障較嚴重時使用效果較好。

跨步電壓法的優點是原理簡單、易操作、抗干擾好、破壞性少、定點直觀準確，適用于敷設于泥土地面內的電纜。其不足之處有：（1）易受地下金屬管線（如水管、天然氣管等電位體）的干擾，特別在變電站或電纜接頭井周圍的干擾更為嚴重；（2）在干燥地面或馬路上接受信號很弱，需采取措施，否則可能很難測到信號。

采用這種精定位的本公司的代表產品主要有：WHT-08交聯電纜外護套故障測試儀。

2.3音頻定位法

當地面干燥、水泥路面無法感應信號時，可采用音頻法對電纜護套故障點進行定位。其原理如圖5。將音頻信號發生器一端與金屬套連接，另一端通過地釬接地，將步進電壓探頭接在音頻接收器上，沿電纜長度方向移動探頭，在故障點附近將會收到很強的信號，而在故障點處接收到音頻信號最弱，根據此特點，即可找到故障點。

或在電纜端部接入音頻信號發生器，采用高靈敏度音頻探頭沿線路查找，當信號增至最大，然后又消失時所對應的位置即為電纜護套故障位置，其沿線信號強度分布如圖所示。音頻發生器的容量和接收器（定位儀）的靈敏度是測試成敗的關鍵指標。

此方法的優點是所用電壓不高，但判別故障點方向時不如跨步電壓法直觀，實際應用時也會受金屬管道干擾。 采用這種精定位的本公司的代表產品主要有：DTY-2000地下電纜探測儀。

3.結束語

單根敷設高壓XLPE電纜的絕緣護套的完整性對于保證電纜的設計容量，保證電纜短期運行安全和長期壽命具有非常重要的作用，無論是新敷設電纜還是舊電纜都必須對護套破損處進行及時修補，以維護電網的運行可靠性。

電纜護套破損可采用兩步法進行測距和定位。第1步先采用直流法：先用電橋法或壓降比較法進行，盡可能獲知故障位置，測距精度與接線方式及線路接頭電阻密切相關。第2步采用直流沖擊法對故障點精確定位。對未回填新敷設電纜可采用直流沖擊法進行；對已回填電纜和舊電纜，可綜合采用可采用跨步電壓法、直流沖擊法和音頻信號法進行。