中压交联聚乙烯电缆的故障检测方法

郭新

（中广核核电运营有限公司广东省深圳市518124）

摘要：中压交联聚乙烯出现故障时，其检测方法是当前我国面临的技术性难题，此篇文章是分析了聚乙烯电缆出现故障时的几种检测方法。通过分析中压交联聚乙烯电缆故障事件，详细的对低压脉冲和高压脉冲电流取样进行介绍，对电力电缆故障点进行检测，并采取有关措施，为聚乙烯电缆的使用和维护奠定基础。

关键词：中压交联；聚乙烯电缆；低压脉冲法

我国核电站厂用电中压系统（6.6～10kV）使用交联聚乙烯（XPLE）动力电缆为各个系统和负荷供电。由于中压动力电缆安装在地下廊道、电缆桥架等空间小位置，安装过程中容易对电缆外护套造成损坏，运行环境湿度大、外部振动大等，加上自身重量和体积大、可弯曲半径小，极易造成电缆结构损坏，甚至造成主绝缘受潮、绝缘层损坏的电缆击穿短路等严重后果，因此需要寻找有效方法解决问题。

1聚乙烯电缆故障类型和原因

电力电缆的故障表现方式和产生原因来源于多方面，有突然发生性、单一性和逐渐形成的故障。根据统计结果显示，外力破坏在全部故障中占据了60%，由于附件制造质量不达标引发故障占据30%，另外电缆本体和施工质量引发的故障占据10%[1]。

2监测聚乙烯电缆故障原理

查找中压交联聚乙烯电缆故障通常分为三个流程：性质诊断、故障定点和故障测距。故障性质诊断是对电缆故障的现象做出了解和分析，再按照故障绝缘的电阻大小对所存在的故障进行分类，按照不同故障性质对应不同的测距方法测距离。从此基础上对故障定点进行定位，确定故障定点类型，选择适当的定点法[2]。

2.1故障测距法

故障测距法通常有脉冲电流法、电桥法、脉冲电压法以及低压脉冲法和二次脉冲法。电桥法通常使用在测试故障点距离绝缘电阻千欧故障距离外；低压脉冲法通常是监测低阻故障和断线；脉冲电压法是检测高低阻障碍，可是使用此方法进行测试，让测距仪器和高压区域直接连接，可能会出现隐患情况；脉冲电流法也可以对高低阻故障进行检测；二次脉冲法通常是测量高阻聚乙烯电缆的故障距离。

此篇文章是检测聚乙烯电缆的距离和检测高低阻故障，低压脉冲有着准确测试度、适用范围广泛等优势；脉冲电流是在直流高压的接地线旁附和上电流耦合器，采集线路会由于故障点产生电流信号，信号容易理解和区分，并且电流耦合器和高压部分无法直接进行连接，安全指数高，通过上述文章描述可知，此篇文章探讨的是怎样在低压脉冲法和高压脉冲电流过程中进行取样。

低压脉冲法是从测试一端向电缆输入低压信号，此脉冲信号根据电缆传播，若出现和电缆不匹配情况时，会有折反射现象出现。根究电波在电缆中传播速度同，和电缆路径、横截面积、绝缘厚度无任何联系，和电缆材料介质有着直接联系[3]。

2.2故障定点法

对电缆故障距离测量后，要准确找到故障点位置，这就是使用故障定点法。故障定点法通常是声磁同步法、声测法和跨步电压法等。声测法主要用于用电线路施加高压后产生的脉冲信号，或信号故障点发生的放电障碍等，并且由于测试者心态变化及外界环境等诸多因素对其产生不同程度的影响，因此，声测法的准确程度有待提升；除声测法之外，还包括音频感应法，主要用来探测交联连电路中故障电阻值较小的部位，通常故障的电阻值不超过10Ω时可用此种方法，由于故障部位的放电声音比较微弱，因此上述声测法难以准确测量，需使用音频感应法；针对直埋电缆故障部位可以使用跨步电压法，直埋电缆故障部位的外护层发生破损出现开放性故障，比适用此方式；针对加高压脉冲信号故障部位，可使用声磁同步法，该方法适用关于除金属性短路故障外的所有此类线路故障，且不仅能够接收线路发出的故障声音信号，还能够将故障电流产生的脉冲磁场信号进行同步，因此，线路故障定点法中声磁同步法的应用概率较高[4]。

声音信号和磁场信号波形可以通过现代技术同时显现在屏幕上，使用现代微电子技术借助震动传感器和感应线圈记录声音信号和脉冲磁场信号，若是在记录磁场信号时引发脉冲磁场信号接收到外界信号，是由于放电脉冲所产生的磁场信号和声音信号无法让声速和电磁波速同步，致使传到探头时出现时间差值，数值大小表示了距离故障点的远近，时间数值最小代表了故障点距离自己最近。并且让测试人员寻找聚乙烯电缆路途通过使用电磁波形的正负级，防止由于定点不准确远离电缆。

3讨论聚乙烯电缆故障方法

在聚乙烯电缆中，使用高压脉冲电流和低压脉冲对其障碍进行诊断。高压脉冲电流取样是记录使用电流取样器对电缆故障进行击穿放电的瞬时电流，并根据放电脉冲故障点在故障和测试端反射的折返时间对距离进行计算的方法。此方法使用了电流传感器，因为它主要是穿梭在系统地线和设备地线间，让高压回路和设备之间在电商=上没有任何关联只有磁的耦合，不会由于电阻分压阻止大小，让安全性丢失而影响仪器设备破损[5]。

当波形无法放电时，故障距离测量不出来，唯一解决方法是让聚乙烯电缆能够放电，击穿故障点。主要使用的是加大在电缆上的电压量，可使用加大电源电压和两球间隙解决故障。当长距离电缆出现故障时，提高电压并不能有效解决问题，因为电容器储村的电能无法击穿故障、电缆过长，因此可以使用增加电容器方法解决问题。

若是测试故障出现问题时，波形会产生过量余弦震荡，需要使用电缆进行击穿。若是测试电路的整体被故障点击穿，则可以将电缆当做电感器和储备电容形成LC回路。当当故障点和球间隙有放电现象发生，电容和电缆间产生电量，则会在放电回路中引发震荡现象，震荡周期长、频率变慢。因此若是故障距离远，通常无法在测试仪上看清震荡调制波形形状，但对测试结果和准确度无影响[6]。

当对故障进行定位时，电磁接收器需要能接受电缆放电的信号，地震波接收器也能够接收到地震信号，及时判断出故障点来源。若是降低音量，则需要仔细侦听地震波信号，准确找到电缆故障点位置，即声音最大点是电缆的故障点。

4结语

通过分析中压交联聚乙烯电缆故障，使用高压脉冲电流取样和低压脉冲法对聚乙烯电缆诊断，其总结内容有：首先使用测试仪调制大震荡波形，对于测试精度和结果不会有影响；其次使用脉冲法对电缆故障进行测试时，需要充分考虑波阻、速率等参数；然后在粗略测量故障距离后，对故障定位进行诊断要小于或者等于测距的方向；最后在测试时要相信仪器，相信科学，不可由于电缆出现障碍，阻碍故障修复时间。

参考文献：

[1]孔向荣,刘秀雄,黎玉庭,陈炜智,谭有群,陶少乐,吴沛峻.高压交联聚乙烯电缆绝缘故障多组分气体浓度电化学传感器检测仪的设计与实现[J].通讯世界,2017(12):126-127.

[2]宋颖.交联聚乙烯电缆局部放电信号检测与模式识别的研究[D].华北电力大学,2011.

[3]杨林.交联温度对交联聚乙烯电缆绝缘中空间电荷特性的影响[D].天津大学,2012.

[4]张建.110kV及以上交联聚乙烯电力电缆故障探寻检测技术的探讨与实践[D].华北电力大学(北京),2015.

[5]陈哲.基于行波原理的大庆油田电缆故障探测方法研究[D].哈尔滨工业大学,2015.

[6]何东欣.交联聚乙烯电缆交流空间电荷与老化特性研究[D].华北电力大学(北京),2017.