1、第五讲 电力电缆探伤知识电缆故障探测电缆的接地及短路故障常见的探测方法目前大概有以下几种：常见的测距方法：电桥法、脉冲法、闪络法等。常见的定位方法：声测法及音频电流感应法等。声测法是目前电缆故障测试中应用最广泛而又最简便的一种方法，除不适用于接地电阻特别低（小于50）的情况外对其余情况很少发生误判断。二、二、XLPE电力电缆护层缺陷的故障检测电力电缆护层缺陷的故障检测对高压对高压XLPE电力电缆外护层的故障检测一般分两步：电力电缆外护层的故障检测一般分两步：1）先用电桥法或压降比法进行故障预定位，大致估计故障的范围；）先用电桥法或压降比法进行故障预定位，大致估计故障的范围；2）然后根据不同情况
2、分别采用直流冲击法、跨步电压法、音频法进）然后根据不同情况分别采用直流冲击法、跨步电压法、音频法进行精确定位行精确定位.1、直流电桥法、直流电桥法直流电桥法预定位原理图如图所示。直流电桥法预定位原理图如图所示。R1为电桥的标准电阻，为电桥的标准电阻，L为为电缆长度，电缆长度，X为测量处与故障点的距离。为测量处与故障点的距离。设单位长度电缆金属层电阻为设单位长度电缆金属层电阻为R0，调节电阻，调节电阻R2，使检流计指示，使检流计指示为为0，此时电桥平衡，有：，此时电桥平衡，有：电桥法的优点是操作简单、使用方便；其缺点是需要知道电缆电桥法的优点是操作简单、使用方便；其缺点是需要知道电缆的准确长度等
3、原始技术资料。的准确长度等原始技术资料。由于电缆的金属屏蔽层单位长度电阻由于电缆的金属屏蔽层单位长度电阻R0较小，一般为较小，一般为0.010.1/km，与接触电阻相近，因此接触电阻的大小对故障距离，与接触电阻相近，因此接触电阻的大小对故障距离的测量精度有很大影响，测量时应采取措施以减小接触电阻，从的测量精度有很大影响，测量时应采取措施以减小接触电阻，从而提高测量精度。而提高测量精度。2、压降比较法、压降比较法 压降比较法原理如图所示，当测量开关打在压降比较法原理如图所示，当测量开关打在“1”时，调节电时，调节电压源压源En，由电流表读取电流值，由电流表读取电流值I，由电压表读取电压值，由电压
4、表读取电压值U1。设单。设单位长度电缆金属护层电阻为位长度电缆金属护层电阻为R0，由测量电路可知，电压值，由测量电路可知，电压值U1只只与回路电阻与回路电阻XR0有关，即得：有关，即得：U10 =IXR0同理，当开关打在同理，当开关打在“2”时，调节电压源时，调节电压源En，使电流表电流仍为，使电流表电流仍为I，由电压表获得电压值由电压表获得电压值U2，U2只与回路电阻只与回路电阻(L-X)R0有关，即：有关，即：U2=IR0 (LX)，消去，消去IR0，即得故障点距离：，即得故障点距离： X=LU1/(U1+U2)应当注意，压降比较法适用于外护套只有应当注意，压降比较法适用于外护套只有1个故
5、障点的情况，否则个故障点的情况，否则所得结果是多个故障点的平均值；另外，用压降比较法进行预定所得结果是多个故障点的平均值；另外，用压降比较法进行预定位时，需用绝缘完好的导线作为通路。位时，需用绝缘完好的导线作为通路。3、直流冲击法、直流冲击法 直流冲击法是比较原始的方法，其定位原理如下页图所示。直流冲击法是比较原始的方法，其定位原理如下页图所示。先先用用球隙电电生脉冲电压，电压在护层绝缘缘破处电生先先用用球隙电电生脉冲电压，电压在护层绝缘缘破处电生多频谱隙电电流、声、光及磁场等隙电信号，然后通过现场检测隙电多频谱隙电电流、声、光及磁场等隙电信号，然后通过现场检测隙电信号来对故障点进行精确定位。
6、信号来对故障点进行精确定位。 ，方法的特点是试验装置简单、操作方便，主要适用于新敷设，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，特别适于尚未填埋的电缆，这时先用裸耳即能听到故障点隙的电缆，特别适于尚未填埋的电缆，这时先用裸耳即能听到故障点隙电声，在深夜效果更明显。电声，在深夜效果更明显。 由于此法的冲击电压及能量较高，长时间隙电时对电缆金属护由于此法的冲击电压及能量较高，长时间隙电时对电缆金属护层及外护套都有缘坏性，还会将正常运行时不必处理的薄弱点击穿扩层及外护套都有缘坏性，还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。大为故障点，因
7、此对已投运的高压电缆不提倡使用此法。直流冲击法示意图直流冲击法示意图4、跨步电压法、跨步电压法 跨步电压法是目前跨步电压法是目前应用最为广泛且非常有效应用最为广泛且非常有效的高精度定位方法，其基的高精度定位方法，其基本装备为一高压系列脉冲本装备为一高压系列脉冲发生器和一套带有探针的发生器和一套带有探针的电位差计或毫伏表。其原电位差计或毫伏表。其原理如图所示。理如图所示。在电缆金属护层与地之间施加一在电缆金属护层与地之间施加一高压脉冲电流，用电位差计沿电高压脉冲电流，用电位差计沿电缆路径探测，根据不同的情况，缆路径探测，根据不同的情况，可分别用以下可分别用以下2种检测方法。种检测方法。1）当知道
8、电缆走向时，可用探）当知道电缆走向时，可用探针沿电缆方向探测，在故障点附针沿电缆方向探测，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；在故障点正上点前达到最大值；在故障点正上方，电位差为零；过故障点后，方，电位差为零；过故障点后，指针反偏且又达最大值，其电位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差计沿电缆走向的电位差值分布如图如图a所示。根据电位差值的这所示。根据电位差值的这些特征就可对故障点进行定位。些特征就可对故障点进行定位。当受电缆长度方向的地面情当受电缆长度方向的地面情况限制不易测量时，可先用况限制不易测量时，可先用隙电电流在故障
9、点上方环形隙电电流在故障点上方环形发散的特点来定位，定位方发散的特点来定位，定位方法如图法如图b所示，在不同方向所示，在不同方向分别寻找分别寻找2个等电位点，然个等电位点，然后找出后找出2组等电位点的垂直组等电位点的垂直平分线的交点，即为故障点。平分线的交点，即为故障点。此法在故障较为严重时使用此法在故障较为严重时使用效果较好。效果较好。跨步电压法的优点是原理简单、易操作、抗干扰好、缘坏性少、定跨步电压法的优点是原理简单、易操作、抗干扰好、缘坏性少、定点直观准确，适于敷设于泥土地面内的电缆，对直埋电缆的死接地点直观准确，适于敷设于泥土地面内的电缆，对直埋电缆的死接地十分有用十分有用 。其不足之
10、处有：。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）易受地下金属管线（如水管、天然气管等电位体）的干扰，特别是变电站或电缆接头井周围的干扰更为严重；别是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收信号很弱，须采取措施，否则可能很）在干燥地面或马路上接收信号很弱，须采取措施，否则可能很难测到信号。难测到信号。5、音频定位法、音频定位法 当地面干燥、水泥路面无当地面干燥、水泥路面无法感应信号时，可采用音频法法感应信号时，可采用音频法对电缆护层故障点进行定位。对电缆护层故障点进行定位。其原理如图所示。将音频信号其原理如图所示。将音频信号发生器一端与金
11、属护层连接，发生器一端与金属护层连接，另一端通过地钎接地，将步进另一端通过地钎接地，将步进电压探头接在音频接收器上，电压探头接在音频接收器上，沿电缆长度方向移动探头，在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号，而在故障点处接收到音频信号最弱，根据此特点，即可信号最弱，根据此特点，即可找到故障点。找到故障点。此方法的优点是所用电压不高，但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直观，实际应用时也会受金属管道干扰。干扰。 声测法的测量接线如图所示。先用直
12、流高压试验设备使电容器充电、储能，当电压达到某一数值时，经过隙电间球向故障相隙电，由于故障点具有一定的故障电阻，在电容器隙电过程中，此故障电阻相当于一个隙电间球，在隙电时将电生火花隙电，引起电磁波辐射和机械的音频振动。根据粗测时所确定的故障点大致位置，在地表面用声波接收器（拾音器）探头反复探测，找到地面振动最大、声音最大处即为电缆故障点的位置。 隙电电压的大小，由隙电间球来控制。一般在试验时，将隙电间球调至一定位置，隙电电压控制在2025kV之间，每隔34s隙电一次即可注意事项：1、对于断线故障，最好将电缆一端接地，先用对地击穿后声音较响来声测。2、外界声音干扰大的场所，可选在夜深人静时进行。
13、3、断线和闪络故障常发生在中间接头，因此，在用脉冲法确定大致地段后，可用声测法定点，并着重检查中间接头。4、若电缆头或电缆的连接盒外壳与接地线接触不良，户内电缆接头处电缆与接地支架接触不良，声测时这些处所亦有声音，应注意与真正故障点声音相区别，防止误判断。5、听测时不仅要注意隙电响声，还应注意电缆表面是否有振动，便于精确确定故障点位置。总结：总结： 对于高压对于高压XLPE电缆外护套的绝缘故障，可分两步进行检测：电缆外护套的绝缘故障，可分两步进行检测： 先用电桥法或压降比较法进行预定位；先用电桥法或压降比较法进行预定位； 然后根据不同情况，采取不同方法进行精确定位，对于未回然后根据不同情况，采取不同方法进行精确定位，对于未回填新敷设电缆的外护套故障，可用直流冲击法进行精确定位；对于填新敷设电缆的外护套故障，可用直流冲击法进行精确定位；对于已回填电缆和旧电缆，可采用跨步电压法和音频法进行定位。已回填电缆和旧电缆，可采用跨步电压法和音频法进行定位。
