电力电缆故障检测 培训手册 成都汇能达电子科技有限公司 cdhnddz 02 8 - 8 7311035

1. 电力电缆故障检测培训手册 成都汇能达电子科技有限公司 www.cdhnddz.com 028-87311035

2. 电力电缆故障检测技术 　 经过电力电缆的电性能试验，判断电力电缆是否符合有关规程要求，符合就是好电缆，不符合就说明该电缆有故障。需要三个步骤：试验检查、查找故障（确定病因）、故障处理（治疗）。 第一步相对比较简单； 第三步故障处理更简单，通常有“物理治疗”（如加热赶潮、简单包扎等）、“手术治疗”（如通过浇注、热缩、冷缩等方法做接头等）； 关于查找故障才是最难的一个步骤，也是本章要讨论的主要内容。

3. 1 电力电缆故障的测试程序 　电力电缆故障的测试程序或测试步骤，简单地讲就三步：分析故障性质、故障点粗测、故障点定位。但为了更好地掌握电缆故障测试技术，可按以下程序进行。

4. 1 电力电缆故障的测试程序（1）了解电缆 1、了解被测电缆的耐压等级 2、了解被测电缆的绝缘介质类型 3、了解被测电缆的结构特征 4、了解整条故障电缆线路的连接情况　　以及敷设方式

5. 1 电力电缆故障的测试程序（1）了解电缆-耐压等级 　 不同耐压等级的电缆其故障测试方法、最高测试电压的、测试设备的配套等都将有所区别，不能一概而论。如：大多数1kV以下的低压电缆单相故障，若采用“脉冲反射”原理的方法测试，将不会很有效；中高压以上，故障阻值很高(几十MΩ以上)的故障，若直接采用传统的“电桥法”测试，也不会测出故障点的位置；10kV的XLPE电缆其最高测试电压不超过35kV，而35kV的XLPE电缆，其最高测试电压可达80kV；若采用“高压脉冲法”(闪络法)测试电缆故障，6kV以下、6kV～35kV、66kV及以上电缆，其高压设备(如高压变压器、高压贮能电容)的输出电压及输出容量不能按一种型号配置使用。

6. 1 电力电缆故障的测试程序（1）了解电缆-绝缘介质类型 了解被测电缆的绝缘介质类型有两方面的意义： 　　① 电缆的绝缘介质与电缆的最高测试电压有关，如10kV油浸纸介质电力电缆，其最高测试直流电压为50kV；而10kV XLPE电力电缆，其最高测试直流电压为35kV。因此，在使用冲击高压或直流高压测量电缆故障时，测试电压不能高于电缆的最高直流测试耐压。 　　② 在使用“脉冲反射”原理测试电缆故障时，电缆故障的粗测精度直接与电缆的绝缘介质有关（介质不同传输速度不同）。而与电缆的粗细、形状及耐压等级没有关系。

7. 1 电力电缆故障的测试程序（1）了解电缆-结构特征 　不同耐压等级和不同绝缘材料的电力电缆。其结构型式不完全相同，由于结构的不同我们在故障测试的连线方式也有较大的区别，如：低压电缆、油浸式纸介质电缆的相间故障连线方法与单相对地故障的连线方法不完全相同；6kV及以上等级的XLPE电缆，其绝缘损伤故障几乎都表现为相对地故障，地线的选择是唯一的——铜屏蔽层。

8. 1 电力电缆故障的测试程序（1）了解电缆-连接和敷设 　 最简单的情况是整段电缆路径，两个终端已分别前后断开，有一些电缆线路，它是由两种不同绝缘介质的电缆连接起来；有些电缆线路，中间有T型或X型或Y型接头；还有些电缆线路，中间某一段是架空线路等等。 关于电缆的敷设方式，目前有以下几种情况。 ①直埋方式 ②穿管直埋方式 ③沟道或隧道敷设方式 ④支架式或桥架敷设方式

9. 1 电力电缆故障的测试程序（2）确定并分析故障性质 　 由于电力电缆只是输配电线路中的一部分，往往整个线路中其它电气设备的问题，而造成电缆线路有故障的假像，或者因不明因素使电缆线路“瞬间”出现故障，因此要首先判断电缆是否真正存在故障，然后再根据相关一些分类方法来判断电缆的故障性质，只有做到“确诊”、才能“对症下药”。

10. 1 电力电缆故障的测试程序（3）确认被测电缆的长度 　 新敷设电缆或电缆管理资料较全的电缆的实际长度一般容易确认，但很多情况下，电缆的实际长度与资料长度（或标注长度）不相符，这将给整个电缆故障的测试过程特别是故障点的精确定位带来很大的困难，也给电缆故障的粗测带来较大的误差。出现电缆实际长度与标注长度不相符的原因有： ①施工单位虚报电缆长度， 　②电缆多次出现故障并修复 　③人为失误

11. 1 电力电缆故障的测试程序（4）选择方法及配套设备粗测 　 电力电缆故障粗测方法的正确选择应充分考虑以下几个因素： 　1、电力电缆的类型 2、电力电缆故障的类型 3、电力电缆故障的性质 整套测试设备的合理配套非常重要。主要根据故障电缆的现场情况、电缆的耐压等级以及电缆的故障性质等因素综合考虑。

12. 1 电力电缆故障的测试程序（5）选择方法及配套设备精确定位 　 实际中，电力电缆故障绝大多数表现为某一个点，但有时也表现为几十毫米的某一小区段故障，也有表现为几米上百米，甚至整段电缆完全故障的情况。一般我们通过电缆故障的粗测过程以及电缆的其它因素来综合判断电缆故障是上述三种情况的哪一种情形。同样电缆故障的精确定位与电力电缆的类型、电力电缆故障的类型、电力电缆故障的性质选择最合适的测量方法及设备。能否最后真正确定电缆故障点的精确位置，是关系到整个电缆故障测试过程的成败。

13. 1 电力电缆故障的测试程序（6）确认是否还存在故障 　 往往有些电缆存在多点故障，在进行故障粗测时，有时能够从一次测试过程中反映出多个故障的位置。但也有存在多点故障的电缆，由于放电电压差别较大或一些其它原因，一次测试过程只能测试出一个故障点。因此，当一个故障点确定之后，立即进行简单地处理，然后可采用相应的方法进一步判断电缆是否还存在故障，如果电缆还有问题，可重复以前的过程，如果电缆初步判断没有问题，不应立即做接头，而应分段对电缆进行耐压试验合格后再做接头。

14. 1 电力电缆故障的测试程序（7）误差分析 　在实际中，一般很少出现电缆故障的粗测距离与实际故障距离完全相等的情况，如果二者距离数字完全相等，只能是一种巧合，不能由此说明仪器的绝对准确；如果电缆故障的实际距离在电缆故障粗测的允许误差范围之内，可算正常；如果超出了仪器允许的误差范围，我们要根据现场实际情况进行认真的分析，以找出引起较大误差的原因。

15. 2 电力电缆故障性质分析方法（1）电力电缆故障的分类 在前面，我们分析了电力电缆的各种典型构造，归总起来，电缆主要由五大部分组成：导体芯线、主绝缘层、半导电层、金属屏蔽层、金属或非金属护套。因此，五部分中的那一部分出现问题都可以认为是该电缆有故障。但实际中，在一些特定的条件下只考虑或只分析电缆中某些主要材料的故障。 总体来讲，电力电缆故障目前我们只涉及到三大类故障：导体故障（芯线及金属屏蔽层）、主绝缘故障和护套故障。但由于电力电缆的种类较多，结构组成不尽一致，加上人们的工作属性和人们的目的要求不同等原因，使得电缆故障的分类方法较多，这里归纳以下几种情况：

16. 断线故障 { 开路故障 导体损伤 ---- { 似断非断故障 电缆故障 低阻 { 泄漏性故障 { 高阻 绝缘损伤 闪络性高阻 2.1 电力电缆故障的分类（1）按组成材料分

17. 单相对地故障 多相开路故障 相间故障 { { { 单相开路故障 多相对地故障 相间并对地故障 多相相间并对地故障 相间并开路故障 多相相间、开路并对地故障 2.1 电力电缆故障的分类（2）按结构特性分 单相损伤 { 相间损伤 电缆故障 混合损伤

18. 运行故障 { 电缆故障 预试故障 外力破坏故障 2.1 电力电缆故障的分类（3）按发生原因分

19. 主绝缘故障 { 护套故障 电缆故障 本体故障 接头故障 2.1 电力电缆故障的分类（4）按发生部位分

20. 外露性故障 { 电缆故障 封闭性故障 2.1 电力电缆故障的分类（5）按外表特性分

21. 低压电缆故障 { 电缆故障 中压电缆故障 高压电缆故障 2.1 电力电缆故障的分类（6）按耐压等级分

22. 单点故障 { 多点故障 电缆故障 大面积故障 质量问题 2.1 电力电缆故障的分类（7）按损坏程度分

23. 电桥测试法： 低阻故障 { { 电缆故障 高阻故障 开路故障 行波反射法： 2.1 电力电缆故障的分类（8）按测试方法分

24. 低阻故障 断线故障 低阻故障 { { { 高阻故障 似断非断故障 高阻故障 2 电力电缆故障性质分析方法（2）电力电缆故障的判别方法 　 我们从用户管理的角度讲述电力电缆故障的判别方法。以供参考： 分析故障类型，总结如下： 开路故障 导体损伤 ---- { 电缆故障 泄漏性故障 { 闪络性故障 -- 高阻故障 绝缘损伤 外护套故障

25. 2.2 电力电缆故障的判别方法（1）开路故障 a 单芯电缆 b三芯电缆 图3-1　开路故障的判断方法 　 用Ω表(三用表)测试相到屏蔽层的电阻值，RA应稍大于RO= L/S(Ω),应满足RA(RA.B.C)＜2RO条件。若RA(RA.B.C)=∞,为开路故障；若∞＞RA(RA.B.C)≫ 2R0为似断非断故障。注意在判别时尽可能不要用MΩ表。 　 另外一种判别方法应用低压脉冲法测试。通过用脉冲法测试电缆的相对长度及脉冲反射波形来判断电缆是否存在开路故障。

26. 2.2 电力电缆故障的判别方法（2）泄漏性低阻故障(简称低阻故障) 依据电桥法：用Ω表或万用表测试电缆相间和相对地（或金属屏蔽层）的电阻值，若电阻值小于10kΩ可认为是低阻故障。 依据脉冲法：最好的判别方法是用低压脉冲法测试相间或相对地的波形，若波形中产生与仪器发射脉冲反极性的反射波形时，一般可判定电缆存在有低阻故障。但应区分电缆中的接头反射波，因为有些接头的反射波极性与低阻故障相类似。一般低阻故障应小于几KΩ。

27. 2.2 电力电缆故障的判别方法（3）泄漏性高阻故障 MΩ表或Ω表法：若用MΩ表或Ω表测得相间或相对地电阻值远小于电缆正常的绝缘电阻值时，可判别为泄漏性故障。一般电阻值在数KΩ至几十MΩ。 直流耐压预试：在电缆的额定电压下分相加直流电压，当电缆的泄漏电流值Ig随预试电压的升高而连续增大，并远大于电缆的允许泄漏值时，即可判断电缆有泄漏性故障，其阻值可进一步通过MΩ来测试。

28. 2.2 电力电缆故障的判别方法（4）闪络性高阻故障(简称闪络性故障) 　由于闪络性故障几乎全在高阻状态，且阻值很高，通常稍低于或相等于电缆正常的绝缘电阻值。因此，在现场只有通过做预试一种方法来判别： 　在电缆的允许额定试验电压下，当试验电压高于某一电压值时，泄漏电流值突然增大，而当试验电压下降后，泄漏电流值恢复正常，此时可判断电缆存在闪络性故障。

29. 2.2 电力电缆故障的判别方法（5）外护套故障 　实际中，在66kV及以上等级或特殊电缆才存在护套故障，其故障性质多为泄漏性高阻或低阻故障，所以一般可通过MΩ表或Ω表来判知。

30. 2.2 电力电缆故障的判别方法（6）四种手段 1、通过MΩ表判断 2、通过欧姆表判断 3、通过电缆预试结果判断 4、通过YDL系列电缆故障测试仪判断

31. 2.3 电力电缆故障性质分析方法 电力电缆故障的成因 1、电缆本身存在质量问题 　1）电缆生产质量问题 　2）电缆施工质量问题 　3）电缆接头的制做问题 2、外部原因导致电缆故障 3、试验过程导致电缆故障 4、电缆管理不善导致电缆故障

32. 3.电力电缆故障的粗测方法 主要用于阻值较低的泄漏性故障，也用于无金属屏蔽层的泄漏性电缆故障，以及超高压电缆的护套故障 电阻电桥 { { 高压电桥 电桥原理 { 电容电桥—主要用于开路故障 用于测试电缆的全长、 接头、低阻和开路故障 粗测法 { 脉冲法 { 行波原理 电压法 电压感应法 电流法 二次脉冲法 { { 用于泄漏性/闪络性 高阻故障 闪络法

33. 3.1 电力电缆故障的粗测方法 电力电缆故障粗测方法-行波法 　行波反射法也叫脉冲反射法，采用这一原理进行电力电缆故障测试，目前在国内外已得到非常广泛的应用。其主要特点是，它对电缆故障的可测率相当高，据不完全统计，95%以上的电力电缆故障都能采用这种方法进行有效且满意的测试；测试速度快，通常大部分故障可在数分钟以内用仪器显示出故障点的位置；测试范围宽，一种测试仪器可以有效地测试所有类型的电缆故障；安全性能好，整个测试过程对被测电缆无损伤，由于新技术的进一步应用，也使得操作人员在测试过程中更加安全。

34. 3.2 行波法在电缆故障测试的应用（1）行波法测试电缆故障所需设备 1、粗测仪器（主机） 2、直流高压电源 3、脉冲贮能电容 4、高压放电球隙及取样器

35. 3.3 行波法测试电缆故障所需设备（1）粗测仪器（主机） 测距功能：闪测仪能直接采用“低压脉冲法”（简称：脉冲法）对电缆的低阻、开路故障点位置距离进行粗测；能与高压电源设备配套使用对电缆的泄露性高阻及闪络性高阻故障进行故障点位置距离的粗测。 测速功能：在已知电缆全长的条件下，闪测仪能准确地校准电缆的电波传输速度υ，为使闪测仪能对多种不同绝缘介质的电力电缆故障进行测试，仪器内应设置三种以上绝缘介质电缆的电波传输速度。

36. 3.3 行波法测试电缆故障所需设备（1）粗测仪器（主机） 数字化波形显示型：也叫半智能型电缆故障闪测仪。在电缆故障点形成的反射波形通过仪器数字化处理后再由图形显示器显示，然后再分析测试波形，并通过双竖游标计算出故障点到测试端的距离，这也是目前应用最广泛的一种电缆故障闪测仪。只所以称半智能型而不是全智能型，是因为电缆故障测试波形经过数字化处理后还不能充分转化为人们所需要的最后结果。

37. 3.3 行波法测试电缆故障所需设备（2）直流高压电源 通常由交直流试验变压器及控制保护器两部分组成，又称工频高压测试装置。应满足： 1）输出直流电压UD： 3kV及以下低压电缆：UD≤12kV 6kV及10kV中高压电缆：UD≤50kV 35kV中高压电缆：UD≤100kV 66kV及以上高压电缆：UD≤2U0 2）输出直流电流：ID≥50～100mA 3）工作电压：AC220/380V 50Hz 4）应具有过流及过压保护功能 直流高压电源原理图 直流高压电源有两个作用： 　　1）产生高压脉冲测量信号。 　　2）产生冲击高压放电信号。

38. 3.3 行波法测试电缆故障所需设备（3）脉冲贮能电容 在实际测试中对贮能电容C有一定的要求： 1）电容量C：1～20µF 2）最高耐压U：应高于电缆故障测试时的实际电压。 　注意：多只电容器串并联时的电容值和耐压值的计算。 贮能电容器 脉冲贮能电容有两个主要的作用： 1）用于电缆故障粗测的“冲闪法”测试。 2）用于各种故障“声测法”精确定位。 　电势能量Q用公式表示为： 　　　Q=　 CU2 （J） 公式中：C代表电容容量，单位为法拉F。 U代表电容器充电后电压大小，单位为伏V。

39. 3.3 行波法测试电缆故障所需设备（4）高压放电球隙及取样器 a）球径约25mm b）电流法 　 放电球隙外形图 取样器外形图和原理图 球隙的主要作用是通过调节两球隙的相对距离，以便控制加在故障电缆上电压高低以及故障点的冲击放电时间间隔。取样器的作用是将故障点在高压作用下形成的高压脉冲转换成仪器所需的低电压脉冲信号。为了方便，合二为一称为“高压放电取样器”。

40. 3.3 行波法测试电缆故障所需设备（5）高压脉冲产生装置 功能及技术性能如下： 1）配合电缆故障闪测仪完成35kV及以下所有电缆故障的粗测。 2）配合定点仪完成对35kV及以下所有电缆故障的精确定位。 3）具有过压、过流等保护功能 4）输入电压：AC 220V 50Hz 5）输出电压：DC 0～15/50kV 6）输出功率：3～10kVA 7）贮能电容：2～12µF 8）放电能量：2500焦～15000焦 9）放电时间：2～10S任意可调 高压脉冲产生装置，它是将“直流高压电源”、“贮能电容”，“高压放电球隙”及“放电取样器”有机地结合为一起。

41. 3.4 行波法在电缆故障测试的应用（1）低压脉冲测试法（简称脉冲法） 1、主要用于测试电力电缆的开路(包括断　　线)、相间或相对地泄漏性低阻故障（包　　括短路）；同轴线及两芯以上电线电缆　　的开路、低阻故障。 2、测试已知绝缘介质电缆的全长L。 3、校准已知长度电缆的电波传输速度υ。 4、判断电缆开路故障和低阻故障属性。 5、测试电力电缆中部分中间接头的位置。

42. 3.4 脉冲法（1）测试线路 a）相对相测试 b）相对地（屏蔽层）测试 脉冲法测试线路

43. 3.4 脉冲法（2）全长及开路故障测试-测试波形 正极性全长及开路故障测试波形

44. 3.4 脉冲法（3）低阻、短路故障测试-测试波形 a)正极性短路、低阻故障测试波形

45. 3.4 脉冲法（4）低阻故障定义的说明 实际中与三个因素有关：1、测试仪器的灵敏度；2、与电缆的损耗大小（衰减程度）有关；3、与故障点所处的距离位置有关。所以在定义低阻故障时，不可能单纯地讲Rg小于多少为低阻故障，但一般来讲，“行波法”中的低阻故障应为Rg小于几kΩ以下的泄漏故障。

46. 3.4 脉冲法（5）电波传输速度测试 在有条件的情况下，取被测电缆的长度在500～2000m较为合适，如果不具备条件，在现场可按已知故障电缆实际全长进行换算测试。传输速度测试过程与测试故障过程基本相同，所不同的是要先将已知电缆长度通过仪器键盘输进仪器，最后仪器在出现双竖游标后所出示的结果为被测电缆的传输速度υ。

47. 3.4 脉冲法（6）判断电缆的故障性质 在实际中，通常我们应用低压脉冲法来判断电缆的故障性质： 把YDL闪测仪测试线的两个端子分别加到被测电缆的相与地或相与相，仪器在“采样”工作状态下，调节“振幅”和“垂直位移”旋钮，如果仪器的显示屏出现同极性反射脉冲，且反射脉冲比电缆终端开路全长距离要短，说明电缆存在开路故障；如果仪器显示屏出现反极性反射脉冲，说明电缆可能存在低阻故障，因为中间接头反射脉冲有时也会出现反极性反射，可通过进一步测其它好相来进一步验证；如果电缆只存在终端全长及中间接头反射波，说明电缆不存在故障或存在高阻故障，可通过别的方法进行判别。

48. 3.4 脉冲法（7）测电缆故障的基本要领 1、“脉冲法”测试时测试波形具有以下特点： （1）相对发射脉冲或前一次反射脉冲，开路同极性，低阻反极性。 （2）故障点可能存在多次反射，后一次反射比前一次反射幅度小。 （3）接头反射在故障点反射前后出现。只有短路或断线可能在前；一般为同极性。幅度要小；T型接头为反极性，且幅度较大。 （4）测试全长时，终端开路，反射波形与开路故障相同。当故障点为短路和断线故障点时，不存在终端反射，其它可能存在全长反射。 2、三要素： 　同反极性(正负极性)、幅度大小、时间关系(先后) 3、注意事项： （1）测试地线是相对的； （2）脉冲宽度的选择； （3）测量范围的选择。

49. 3.5 行波法在电缆故障测试的应用（1）冲击高压闪络测试法（冲闪法） 实际中，我们用大容量电容器作为较大功率的直流电源，其等效内阻很小，相当于一个恒压源。加到故障电缆使故障点闪络放电形成瞬间短路。因此，冲闪法又叫万能法，它可以测试所有类型电缆故障。 与直闪法相比，冲闪法所用设备要多一只放电球隙，同时由于电容C起贮能作用，要求容量越大越好。其基本测试方法也包括冲闪电压法（CVF）、冲闪电流法（CAF）、冲闪电压感应法（CVGF）、冲闪二次脉冲法（CSIM）。

50. 3.4.4 冲闪法（1）冲闪电压法(CVF)－终端法(CVZF) 图3-52 CVZF测试线路 c)读数波形 a)形成过成 b) 波形全貌 图3-53 CVZF测试波形