電力電纜故障測試技術(shù)系列講座（9）

電纜故障定點(diǎn)儀的使用技巧

數(shù)顯同步定點(diǎn)技巧：

任何一種儀器設(shè)備，在充分了解性能、特點(diǎn)后，方能事半功倍地發(fā)揮其功能。

前述介紹的電纜故障定點(diǎn)儀原理知道，此電纜故障定點(diǎn)儀靠儀器中的電磁傳感器接收到故障電纜在沖擊放電時產(chǎn)生的輻射電磁波后開始計(jì)數(shù)，而在聲音傳感器接收到故障點(diǎn)放電時產(chǎn)生的地震波時停止計(jì)數(shù)。電磁波與聲音震動波之間的時間差乘以地下聲波傳播的速度，便是探頭至故障點(diǎn)的直線距離（即數(shù)字屏顯示的數(shù)值）。也就是說，只有在沖擊閃絡(luò)之后，探頭測聽到故障點(diǎn)傳來的地震波使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，所顯示的數(shù)值才是有效而可信賴的。

但是，在現(xiàn)場進(jìn)行故障點(diǎn)定位時有可能出現(xiàn)兩種情況：一是探頭距故障點(diǎn)太遠(yuǎn)，定點(diǎn)儀只是在電磁傳感器接收到輻射電磁波后計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，而沒有地震波來使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，耳機(jī)也聽不到地震波。所以此時計(jì)數(shù)器將一直計(jì)到原設(shè)定數(shù)22.7（22.6）米。而且每沖擊放電一次，計(jì)數(shù)器將重新刷新一次，但仍顯示22.7（22.6）米。屏幕信息僅告訴操作者高壓設(shè)備的沖擊閃絡(luò)功能正常，可放心沿電纜路徑繼續(xù)測聽。第二種情況是沖擊閃絡(luò)時，耳機(jī)已能聽到足夠強(qiáng)的地震波聲，計(jì)數(shù)器不再顯示滿量程22.7（22.6）米。而是顯示某一固定數(shù)值（有可能末尾兩位數(shù)有跳動），此固定數(shù)值重復(fù)顯示的機(jī)率相當(dāng)高。此時操作者可以斷定：數(shù)顯距離即為探頭到故障點(diǎn)的直線距離。

當(dāng)現(xiàn)場聽到電纜故障點(diǎn)地震波，能確定故障距離后，下一步是沿電纜路徑，任意移動探頭一米左右，以判斷方向。如果讀數(shù)減小，證明移動方向正確。若讀數(shù)增加，說明遠(yuǎn)離故障點(diǎn)。便可按屏顯距離直接移動探頭至故障點(diǎn)附近。此時，地震波強(qiáng)度加大，屏顯數(shù)明顯減小。此時，只要在該處仔細(xì)緩慢地移動探頭，總會發(fā)現(xiàn)某點(diǎn)的讀數(shù)最小。無論探頭往任何方向移動，讀數(shù)將會增大。那么該點(diǎn)恰好是電纜故障點(diǎn)的正上方。此刻的屏顯數(shù)即為該點(diǎn)的電纜埋設(shè)深度。而且此時用耳機(jī)監(jiān)聽的話，會發(fā)現(xiàn)此點(diǎn)正是地震波的最大點(diǎn)。

在實(shí)際的電纜故障定位現(xiàn)場，情況往往非常復(fù)雜。 有四點(diǎn)是應(yīng)注意的：

若現(xiàn)場環(huán)境噪聲很大（如車輛流量大的公路旁、走的人多的街道或在工地附近等）。閃絡(luò)沖擊放電時，除故障點(diǎn)傳來的振動波外，還有汽車引擎聲、喇叭聲、腳步聲、說話聲、機(jī)器轟鳴聲……。這些噪聲將嚴(yán)重地影響電纜故障定點(diǎn)儀計(jì)數(shù)屏的讀數(shù)穩(wěn)定性。讀數(shù)似乎雜亂無章。其實(shí)，還是有其規(guī)律性的。仔細(xì)觀察讀數(shù)便可發(fā)現(xiàn)，計(jì)數(shù)屏的讀數(shù)總有一個相對穩(wěn)定的最大讀數(shù)，無論噪聲干擾如何變化，只要噪聲不是連續(xù)的，最大讀數(shù)的出現(xiàn)率非常高。此讀數(shù)即是故障點(diǎn)的距離。對計(jì)數(shù)屏上經(jīng)常出現(xiàn)的無規(guī)律小讀數(shù)（環(huán)境噪聲干擾），不必理會。隨著探頭接近故障點(diǎn)，其最大讀數(shù)會逐漸減小。當(dāng)穩(wěn)定的最大讀數(shù)變到最小時，此處即為故障點(diǎn)精確位置。

如果電纜故障定點(diǎn)現(xiàn)場有連續(xù)的較大噪聲，如電動機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)、真空泵等發(fā)出的聲音，將會導(dǎo)致數(shù)顯失效，無論探頭放置何處，數(shù)顯屏總是出現(xiàn)零點(diǎn)幾米（甚至0.1米）小數(shù)值。此時只能利用定點(diǎn)儀的聲、磁同步探測功能聽測與數(shù)字屏刷新計(jì)數(shù)同步的地震波，用人的判斷力去區(qū)分環(huán)境干擾噪聲，以振動波的最大點(diǎn)去確定故障位置，不必去關(guān)心數(shù)顯屏的讀數(shù)。

電纜故障定位現(xiàn)場的電纜故障點(diǎn)位于埋地穿管之中。沖擊放電時，在穿管的兩個端口處聲音最大，而在管子中央部位可能聽不到聲音，便有可能出現(xiàn)兩管口有固定讀數(shù)，而在其余地方（如管子中央部位或遠(yuǎn)離管口）僅顯示滿亮200.0米，此時便可根據(jù)兩個穩(wěn)定讀數(shù)點(diǎn)的數(shù)值變化規(guī)律判斷管中故障位置。只要挖出穿管，便可以用探頭在管子上實(shí)施精確定位。此時的誤差一般不會超過10％。

若故障電纜位于電纜溝的排架上（或電纜架上），且是封閉性故障（即電纜外皮未破，沖擊放電時，故障點(diǎn)的閃絡(luò)僅在芯線與外皮之間，外面看不到火花）。沖擊放電時，在電纜本體上有長距離的較強(qiáng)振動，用聲測法和同步定點(diǎn)法都無法確定振動的最大位置。此時常規(guī)定點(diǎn)儀將完全失效，而數(shù)顯同步電纜故障定點(diǎn)儀便可發(fā)揮其特長了。只要將探頭放置在具有強(qiáng)烈振動電纜本體附近（千萬不能放在電纜本體上），數(shù)顯屏將會在沖擊閃絡(luò)的同時記錄下探頭距故障點(diǎn)的距離，操作者便可很快根據(jù)距離指示數(shù)，將探頭放置在故障點(diǎn)附近，尋找數(shù)顯屏最小讀數(shù)所對應(yīng)的位置，此位置便是精確的故障點(diǎn)。注意，有時會出現(xiàn)沖閃時電纜全線都有微小振動的現(xiàn)象，各處強(qiáng)度幾乎一樣，只是接頭處可能聲音稍大些。這是進(jìn)行沖擊放電時電纜出現(xiàn)所謂的“電動機(jī)”效應(yīng)，千萬不要被此聲音迷惑。故障點(diǎn)的振動聲應(yīng)該很大，與全線“電動機(jī)”效應(yīng)振動的微小振動聲音有明顯差別�？梢圆槐乩頃�此種微小振動，徑直去找明顯的較大的振動波（電纜故障點(diǎn)發(fā)出的）。值得注意的是由于電纜故障定點(diǎn)儀電磁傳感器靈敏度較高，定點(diǎn)儀主機(jī)過分靠近運(yùn)行電纜時，附近電纜的工頻輻射會嚴(yán)重干擾計(jì)數(shù)器，其現(xiàn)象是計(jì)數(shù)器的后兩、三位數(shù)碼管會不停地閃動，無法正常計(jì)數(shù)。此時，只要將主機(jī)旋轉(zhuǎn)90度，用主機(jī)側(cè)面對準(zhǔn)電纜，且遠(yuǎn)離運(yùn)行電纜，便可減少工頻輻射干擾，使計(jì)數(shù)屏正常讀數(shù)。在進(jìn)行電纜故障的精確定點(diǎn)時，首先應(yīng)保證沖擊高壓產(chǎn)生設(shè)備的沖擊電壓應(yīng)足夠高，使故障點(diǎn)充分擊穿放電（可從球隙放電的聲音大小及清脆響亮程度判斷，也可從電纜儀屏幕上的波形有無大振蕩波形判斷）。為促使故障電纜的故障點(diǎn)放電聲足夠大，可以加大沖擊閃絡(luò)電壓的能量。其方法是適當(dāng)提高沖擊電壓，并且盡可能加大儲能電容的容量，如加大到2∼5μF。這樣可以使故障點(diǎn)放電時產(chǎn)生更大的聲波振動，增大定點(diǎn)儀探頭探測的距離。加快定點(diǎn)速度及提高準(zhǔn)確性。對于低壓動力電纜。粗測與定點(diǎn)方法完全與高壓動力電纜相同。所不同的只是所加沖擊電壓較高壓電纜低得多。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般沖擊電壓最高可以加到10KV以上，只要保證電纜端頭三叉處不被擊穿放電即可。

由于所加的是脈沖沖擊高壓，其持續(xù)時間一般僅有1∼3mS。盡管瞬時功率較大但平均功率卻很小。10KV的沖擊高壓對低壓電纜一般情況下是完全無損傷的。據(jù)全國各地對于低壓動力電纜的故障檢測成功實(shí)例說明，低壓動力電纜在故障定位時，沖擊高壓加到10KV左右是沒有什么問題的，定點(diǎn)安全、準(zhǔn)確而快速。

最后要說明一點(diǎn)的是，無論高壓動力電纜還是低壓動力電纜，在故障點(diǎn)破裂受潮和故障點(diǎn)金屬性接地情況下，沖擊高壓閃絡(luò)時，故障點(diǎn)一般不會產(chǎn)生閃絡(luò)性放電。所以，一般定點(diǎn)儀聽不到放電聲，造成定點(diǎn)失敗。此時應(yīng)換用別的方法（跨步電壓法）實(shí)施定點(diǎn)，不要輕易懷疑。

現(xiàn)場無法定點(diǎn)的情況還很多，如故障點(diǎn)位于大量堆積物下；在高速公路車流量較大的地方；反常的埋設(shè)深度；人無法到達(dá)的禁區(qū)；江河海湖的水下等等。具體情況具體對待，無法定點(diǎn)不等于儀器有問題，要相信儀器的正確讀數(shù)。

（三） 電磁波法

電磁法定點(diǎn)是一種特定情況下的定點(diǎn)方式，此種方法特別適合開路及對地短路故障。

將一定頻率的信號信號加入故障相，由于信號電流在故障點(diǎn)處有泄漏（短路）或阻斷（開路），則在故障點(diǎn)處的信號會發(fā)生變化，根據(jù)故障點(diǎn)的信號變化來確定故障點(diǎn)。此測試方法適用于電纜的開路故障及對地泄漏的短路故障，將發(fā)射機(jī)信號加至電纜故障相，將接收機(jī)選至“波峰法”，沿電纜前行追蹤，當(dāng)信號有急劇減小或嗄然消失（突跳點(diǎn)）地段時，即可確定為故障點(diǎn)位置。

所加信號頻率最好為音頻。

此種定點(diǎn)方法簡單易行，測試過程不需加高壓。

（四） 跨步電壓法

跨步電壓法特別適合特別適用于路燈電纜、直埋電力電纜、直埋通訊電纜、直埋光纜對地絕緣故障的快速準(zhǔn)確定位。尤其對直埋電纜的死接地故障十分有用，因?yàn)閱蜗嘟饘傩越拥毓收宵c(diǎn)的放電能量與放電電流的平方和接地電阻成正比，由于接地電阻很小，故電纜故障點(diǎn)擊穿間隙放電時聲音較輕，用聲測法及聲磁同步法無法精確定點(diǎn)，甚至無法定點(diǎn)。

跨步電壓法使用簡單，不用傳統(tǒng)的高壓設(shè)備，儀器一般不需市電，而由充電電池工作，使用特別方便可靠。一人即可完成全部操作。如華傲公司生產(chǎn)的直埋電纜故障測試儀。

1、測試原理

電纜破損后，破損點(diǎn)與地相接，該接地點(diǎn)可以看成是一個深埋地下的球型接地體，同時由于電纜的電阻值比接地電阻值小得多，因此可以忽略不計(jì)，此時試驗(yàn)時加在電纜上的電壓可近似地看成全部加在接地點(diǎn)上，在假設(shè)接地點(diǎn)一定范圍內(nèi)土壤的電阻率是均勻的，在離接地點(diǎn)越遠(yuǎn)的地方電流強(qiáng)度也越弱，故我們可以把電纜金屬接地點(diǎn)在故障范圍內(nèi)看成一個導(dǎo)體，電流呈輻射狀向各個方向流散。

由右圖中不難看出，在A點(diǎn)電勢最強(qiáng)，越往外電勢強(qiáng)度逐漸減落，在故障點(diǎn)前后跨步電壓的極性是相反的，其電勢強(qiáng)度E與距離L關(guān)系如下圖所示。

正是根據(jù)故障接地點(diǎn)的這種電位變化，使我們得以判斷出故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。具體方法如下：

在電纜故障相上加入一定頻率電流信號，然后用定點(diǎn)儀中的兩根金屬探針沿電纜路徑在故障點(diǎn)附近取地面跨步壓降，探針將跨步電壓信號傳遞給定點(diǎn)儀，當(dāng)探針正好插在故障點(diǎn)兩側(cè)時，此時定點(diǎn)儀的強(qiáng)度信號指向“0”，兩探針之間的中點(diǎn)即為故障點(diǎn)。見下圖所示。

2、跨步電壓法的應(yīng)用技巧：

1）當(dāng)知道電纜的路徑走向時，可用兩指針沿電纜路徑進(jìn)行探測，從信號的大小及方向可定出故障點(diǎn)的粗略位置，然后用兩指針逐點(diǎn)移動，最后定出故障點(diǎn)位置。

2）當(dāng)受電纜走廊地面情況限制不易于測量時，也可以先定出故障點(diǎn)粗略位置后，在電纜路徑周圍定出電位相等的兩點(diǎn)(如圖中的點(diǎn)A和B)，作兩點(diǎn)的垂直平分線，然后在附近再定出兩電位相等點(diǎn),(如圖中的點(diǎn)C和D)，作垂直平分線，兩垂直平分線相交處即為故障點(diǎn)的位置（0）。

3）遇到探針不能插入的路面上測量時，可采用濕毛巾包圍住探針尖端放在路面上進(jìn)行測試。確認(rèn)發(fā)射機(jī)已經(jīng)開機(jī)并連接好了接地棒。從大約離接地棒2米的地方開始將A字架的腳釘插入地面，讀取信號值并將其作為參考。如果電纜只有一個單一的故障點(diǎn)，故障點(diǎn)的信號值將大致與參考讀數(shù)相同。如有多個故障點(diǎn)其每一讀數(shù)將少于參考讀數(shù)，當(dāng)電纜經(jīng)探測后找出所有的故障點(diǎn)，所有故障點(diǎn)的信號值的總和將與參考讀數(shù)大致相同。

采用此種測試方法的代表儀器有：ZMY-2000直埋電纜故障測試儀、ZMY-3000直埋電纜故障測試儀