高压电缆外护套故障查找模拟平台的研制

吕熙卜威普凯王韬童启云张旭

摘要:随着城市建设的发展，电力电缆在大、中城市的用量不断增加，城区输电线路大多数改为地下敷设方式，由于地下环境复杂，给电缆运维管理增加难度，无法有效的防范各类故障隐患将导致电缆事故的发生，从而造成巨大的经济损失。高压电缆外护套作为电缆线路的重要组成部分，其绝缘状态的优劣直接影响到电缆的使用寿命和电网的安全运行，因此，快速精确地找出并修复电缆外护套故障已成为一项十分重要的任务，本文通过研究高压电缆外护套故障定位方法，结合昆明供电局电缆运维班工作经验，自主研制出一套高压电缆外护套故障查找模拟平台装置。通过该装置可以模拟电力电缆外护套故障并完成故障查找试验，有利于提高运维人员对电缆护套故障分析和查找能力，在实际工作中能快速找出故障点并进行修复，更好地保证了电网的安全稳定运行。

关键词：电力电缆，故障查找，半导电，高压电桥,电缆外护套故障,实验平台

引言

目前，高压电缆的敷设方式多种多样，高压电缆的敷设方式主要就有直埋敷设、排管敷设、隧（沟）道敷设三种形式。因此，提高运维人员对电缆外护套故障查找技能的熟练程度和分析能力，成为电力运维部门快速、准确定位故障点的关键。

本文基于高压电缆施工及运行中高压电缆外护套故障寻测经验，通过介绍自主研发的高压电缆外护套故障查找模拟平台。统一模拟直埋、排管敷设方式下的电缆故障，并能通过使用高压电桥、电缆故障定位电源、跨步电压指示仪三种仪器，电桥法、压降法、电位比较法、跨步电压法四种试验方法来进行电缆外护套故障的查找。从电缆敷设环境，电缆故障类型，到所能使用的试验方法和设备，完成电缆外护套故障查找试验的模拟。

1高压电缆外护套故障查找方法

目前，高压电缆外保护套故障查找方法主要分为两类：预定位法、精确定位法。预定位法主要有电桥法、压降法两类。利用该方法进行故障定位时，针对所测外保护套只有1个故障点时其所测结果比较精确，如果为多个故障点则测试结果为多个故障点的平均值。因此，该方法不适用于多点故障测试。精确定位法主要有电位比较法、跨步电压法两类，该方法与预定位法相比，其具有操作简单、精确度高、能找出多个故障点的特点。在实际的工程检测中，往往是预定位法与精确定位法相结合来寻测电缆外保护套故障点。

1.1高压电缆外保护套故障预定位法

由于高压电缆的结构特点，其外保护套不能采用主绝缘故障的回波反射法原理来进行预定位。如利用回波反射法原理进行电缆外保护套的预定位，由于其中一极为石墨或土壤，其波阻是不均匀的，因而会导致故障反射波形的畸变和发散，使得计算结果不准确。目前，常用的电缆外保护套故障预定位法有电桥法、压降法。

1.1.1电桥法

电桥法的原理及方法为：把同路径敷设的故障相电缆和完好相电缆看成电阻短接后接入带高压恒流源的电桥，采用调节电桥的滑动变阻器，使得电桥重新平衡。通过计算调节电阻的比例和已知的电缆长度计算出电缆故障点的距离。其故障定位示意图如图1、图2所示：

跨步电压法是在电缆金属保护套一端施加一高压间歇脉冲电流，用电位差计沿电缆路径探测。在故障点附近时，由于流入土壤，因此在故障点一定范围内的土壤表面将会形成等距电势，即形成跨步电压。在故障点处，由于流入大地的电流导致故障点处为正负电压峰值的转换点，在故障点前接近故障时，跨步电压增大，越过故障后跨步电压减小，并且极性改变。在故障点正上方时，指针停在零位，则该处即为故障的准确位置。其寻测示意图如图3所示：

2.1模拟平台装置的主要结构组成

⑴三相电缆线盘

用三段盘绕好的绝缘电线作为A、B、C三相电缆，根据结构设计图中的位置，使用线盘卡具将其固定在绝缘板上，电线的导体当做为高压电缆的金属护套，电线的绝缘外皮作为电缆的最外层PVC或PE护套，试验过程中通过试验设备对电线导体加压来模拟现场试验中对高压电缆金属外护套加压，从而可以实现试验的功能。

⑵排管敷设的模拟

将A相电线中间段套入一根PVC管中，模拟电缆排管敷设的方式。试验过程中，将试验探针深入管内即可还原现场故障查找试验的方法。

⑶直埋敷设的模拟

将B相电线从中间断开，两端均传入一根塑料水管，并在水管中注满水，将其两端使用防水带进行封堵，中间用压接管进行连接，来模拟电缆直埋敷设的方式。此处，考虑到水的导电性能强于土壤，故障点的模拟效果更明显，故使用水来代替土壤。

⑷故障点的模拟

高压电缆外护套试验需要一根完好相，因此将C相作为完好辅助相，将故障点设置在A、B两相电缆上。将A相电线套入PVC管中的一处破开，将导体接地，故障点及两侧包裹半导电胶带，半导电带两侧接地，模拟出故障点周围电位分布，对于这个故障点，试验人员可以使用电桥法和压降法对故障点进行初步定位，然后再通过电位比较法进行精确定位，找出故障点的准确位置。

将B相电线压接管位置进行接地，并使用半导电带进行包裹至两端塑料水管尾部，两侧半导电带进行接地，同样模拟出故障点周围电位分布，并在故障点两侧均等设置三颗铁钉，确保与水接触良好，试验过程中用万用表表笔进行接触即可判断电压差。对于这个故障点，试验人员可以使用电桥法和压降法对故障点进行初步定位，然后再通过跨步电压法进行精确定位，找出故障点的准确位置。

⑸接线端及接地端

根据设计结构图，在绝缘板的两侧分别安装4个两头式的接线盒，两侧各三个作为A、B、C三相的接线端，另一个作业接地线的接线端。接线盒的一头于三相电线相连接，另一个连接一个接线头，在试验过程中作为试验设备的接线端。

2.2现场试验

高压电缆外护套故障查找模拟平台装置制作完成后试验人员进行现场故障查找试验。针对排管敷设的故障和直埋敷设的故障，试验人员分别试验电桥法和压降法进行初定位试验，均能成果实现。随后采用电位比较法对排管中电缆故障点和采用跨步电压法对直埋敷设下电缆故障点进行精确查找，同样能准确确定故障点的位置。

3结束语

本文为提高运维人员对电缆外护套故障查找技能的熟练程度和分析能力，提出了一种高压电缆外护套故障查找模拟平台。该装置从电缆敷设环境，电缆故障类型，到所能使用的试验方法和设备，都依据现场实际情况进行模拟，从而有利于提高运维的实际现场能力。

该装置将来能作为培训新进试验人员的专业技能使用，同时扩展为提高其他试验人员对电缆外护套故障查找技能的熟练程度和分析能力。当实际工作中遇到电缆外护套故障时，试验人员将能准确且快速地找出故障点并进行修复，更好地保证了电网的安全稳定运行。

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作者简介

吕熙（1993--），男，助理工程师，主要从事输电电缆运维与检修工作。