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目录 摘要 ........................................................... I Abstract ...................................................... II
第1章 绪论 ........................................................................................................ 1 1.1 电缆故障的原因 ...................................................................................... 1 1.1.1 机械损伤 .......................................................................................... 1 1.1.2 绝缘受潮 .......................................................................................... 1 1.1.3 绝缘老化变质 .................................................................................. 1 1.1.4 过电压 .............................................................................................. 1 1.1.5 设计和制作工艺不良 ...................................................................... 1 1.1.6 电缆外皮的的外腐蚀 ...................................................................... 2 1.1.7 护层的腐蚀 ...................................................................................... 2 1.1.8 电缆绝缘物流失 .............................................................................. 2 1.2 电缆故障的性质与分类 .......................................................................... 2 1.3 电缆故障检测基础 .................................................................................. 5 1.3.1 电缆故障性质诊断 .......................................................................... 6 1.3.2 电缆故障测距 .................................................................................. 6 1.3.3 电缆故障定点 .................................................................................. 6 1.3.4 电缆故障性质的诊断 ...................................................................... 7 第2章 电力电缆故障测试方法-行波法 .......................................................... 8 2.1 电缆故障测距方法 .................................................................................. 8 2.1.1 二次脉冲法 ...................................................................................... 8 2.1.2 低压脉冲反射法 .............................................................................. 8 2.1.3 低压脉冲反射法工作原理 .............................................................. 8 2.1.4 脉冲电流法 ...................................................................................... 8 2.1.5 直流高压闪络测试法 ...................................................................... 9 2.1.6 冲击高压闪络测试法 .................................................................... 10 2.2 低压电力电缆故障检测装置现状及存在的问题 ................................ 10 2.2.1 在测距原理上存在的问题 ............................................................ 10 2.2.2 在故障精确定点方法上存在的问题 ............................................ 10 2.2.3 故障测距主要方法——电桥法基本原理及存在的不足 ............ 11 第3章 电力电缆故障测距方法-电桥法 ........................................................ 12 3.1 测试低压电力电缆的新方法-直流比值法 .......................................... 12 3.1.1 基本原理 ........................................................................................ 12 3.1.2 单相接地短路 ................................................................................ 12 3.1.3 相间短路 ........................................................................................ 13 3.1.4 两相短路接地 ................................................................................ 13
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3.1.5 三项短路接地 ................................................................................ 14 3.1.6 直流比值法在断线接地故障点中的应用 .................................... 15 3.1.7 直流比值法的误差分析 ................................................................ 15 3.1.8 短路点过渡电阻对测距精度的影响 ............................................ 15 3.1.9 测量装置中 值对测距精度的影响 .............................................. 16 3.1.10 电源波动对测距的影响 .............................................................. 16 第4章 电缆故障定位方法分析 ...................................................................... 17 4.1 电缆故障定点方法概述 ........................................................................ 17 4.1.1 声测法 ............................................................................................ 17 4.1.2 音频感应法 .................................................................................... 17 4.2 电缆故障在线监测的发展 .................................................................... 17 4.2.1 直流叠加法 .................................................................................... 17 4.2.2 直流分量法 .................................................................................... 17 4.2.3 介质损耗因数法 ............................................................................ 18 4.2.4 分布式光纤温度传感器 ................................................................ 18 4.3 一种电力电缆绝缘击穿定位的新方法 ................................................ 18 4.3.1 传统的电阻法对高压击穿定位原理 ............................................ 18 4.3.2 护套定位的新技术 ........................................................................ 19 4.3.3 绝缘击穿点定位的新方法 ............................................................ 20 4.3.4 试验结果 ........................................................................................ 21 结论 .................................................................................................................... 23 致谢 .................................................................................................................... 24 参考文献 ............................................................................................................ 25 附录 .................................................................................................................... 26
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第1章 绪论 1.1 电缆故障的原因
在对电缆故障发生原因的分析中，极重要的是要特别注意了解高压电缆铺设中的情况，若电缆外表观察到可疑之点，则应查阅电缆安装铺设工作完成后的正确记录，这些记录应包括这样的细节：铜芯或铝芯导线的截面积；绝缘方式；各个对接头的精确位置；三通接头的精确位置；电缆路径的走向；在地下关系中，某一电缆到别的电缆或接头的情况（这一点，特别要注意）以及两种不同截面积的电缆对接头的精确位置；有无反常的铺设深度或者有特别的保护措施，如钢板、穿管和排管等；电缆铺设中的技工和技术员的姓名（这也常常是提供重要线索的来源之一）；历次发生故障的地点及排除经过。当欲快速定位故障时，所有这些资料是非常有价值的。由于制造缺陷而造成的电缆故障是不多的，因而，对于事故的其它原因分析，如果充分考虑到上述细节，将使电缆维修技术人员得到巨大的好处。
致使电缆发生故障的原因是多方面的，现将常见的几种主要原因归纳如下。
1.1.1 机械损伤
主要是指外力作用造成的电缆损伤。这主要是由于车辆振动等机械作用，使电缆变形。电缆变形导致弯曲过度，损坏了内绝缘或导致绝缘内部产生气隙。 1.1.2 绝缘受潮
使接头封装物内混入水蒸气而耐不住试验电压，往往形成闪络性故障。
1.1.3 绝缘老化变质
电力电缆绝缘要受到伴随电作用带来的热、化学及机械作用，从而使绝缘介质发生物理及化学变化，使介质的绝缘水平下降。绝缘受潮。中间接头或终端头因结构上下密封或安装质量不好而造成绝缘受潮；制造电缆包铅时留下砂眼或裂纹等缺陷，也会使电缆受潮。 1.1.4 过电压
大气过电压和内部过电压使电缆绝缘所承受的应力超过允许值而造成击穿。而且，对实际故障进行分析表明，许多户外终端头故障，是由于大气过电压引起的。
1.1.5 设计和制作工艺不良
剥离半导体时，损坏内绝缘或绝缘表面有微粒、灰尘等杂质；电缆头密封不良，使绝缘内部有水分，导致绝缘受潮；电缆接头工艺不标准，密封不规范，造成接地；制作环境湿度偏大，引起制作部位（电缆头）绝缘整体性受潮；电缆接地出现错误，导致接地线形成环流或断裂。
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1.1.6 电缆外皮的的外腐蚀 如果电力电缆埋设在附近有强力地下电场的地面下（如大型行车、电力机车轨道附近），往往出现电缆外皮铅包腐蚀致穿的现象，导致潮气侵入，绝缘破坏。 1.1.7 护层的腐蚀
由于电解作用或化学作用使电缆铅包腐蚀，因腐蚀性质和程度的不同，铅包上有红色、黄色、橙色和淡黄色的化合物或类似海绵的细孔。 1.1.8 电缆绝缘物流失
电缆铺设时地沟凹凸不平，或处在电杆上的户外头，由于电缆的起伏、高低落差悬殊，高处的电缆绝缘油流向低处而使高处电缆绝缘性能下降，导致故障发生。
1.2 电缆故障的性质与分类
电力电缆故障的分类方法比较多，通常有以下几种方法： （一） 据电缆故障点的绝缘电阻分类 1、开路（断路）故障：
凡是电缆绝缘电阻无穷大或虽与正常电阻的绝缘电阻值相同，但电压不能馈至用户端的故障。（低压脉冲测试时故障有反射，且反射波与发射波同相）
2、低阻（短路）故障：
凡是电缆故障点的绝缘电阻小于该电缆的特性阻抗，甚至直流电阻为零的故障均称为低阻故障或短路故障（低压脉冲测试时故障有反射，且反射波与发射波反相）。 3、高阻故障：
电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障均称为高阻故障（低压脉冲测试时故障无反射）。
高阻故障可分为两种故障形式：
高阻泄漏性故障：在做电缆高压绝缘试验时，泄漏电流随试验电压的升高而增加，试验电压升高到额定值时（有时还远远达不到额定值），而泄漏电流超过了允许值。
高阻闪络性故障：试验电压升至某值时，泄漏电流突然升高，监视泄漏电流的表针闪络性摆动，电压稍下降时，此现象消失，但电缆绝缘仍有极高的阻值。
（二） 据电缆故障发生的方式分类 1、击穿故障
电缆在做预防性试验时，由于较高直流电压的作用，使电缆隐患处被击穿。这种故障多为相对地的闪络性高阻故障。 2、行击穿故障
这种故障是电缆运行在工作电压时所发生的故障，一般多为相间或相
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对地的高阻或低阻故障。 （三）根据故障发生的部位分类 1、本体故障
由于各种原因，诸如人为因素，如过负荷运行，外力破坏等，还有物理化学性腐蚀，自然老化等造成的各种性质的故障。 2、接头故障
电缆始终端头，中间接头等部位发生的故障。一般多见于泄漏性高阻故障。
电缆故障从型式上可分为串联与并联故障。串联故障指电缆一个或多个导体（包括铅、铝外皮）断开；通常在电缆至少一个导体断路之前，串联故障是不容易发现的。并联故障是导体对外皮或导体之间的绝缘下降，不能承受正常运行电压。实际的故障型式组合是很多的，图1.1给出了可能性较大的几种故障形式。例如：图1.1.c所示，导体断路往往是电缆故障电流过大而烧断的，这种故障一般伴有并联接地或相间绝缘下降的情况。实际发生的故障绝大部分是单相对地绝缘下降故障。
a. 一相对地
b. 两相对地
c.一相断线并接地
图1.1 几种电缆故障形式
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