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電纜故障及電纜超低頻耐壓試驗(yàn)研究及應(yīng)用

文檔作者：朱立鋒文檔來源：山東鋼鐵萊鋼設(shè)備檢修中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年02月22日
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測(cè)試工具與解決方案
103
2016.06
電纜故障及電纜超低頻耐壓試驗(yàn)研究及應(yīng)用
朱立鋒
（山東鋼鐵萊鋼設(shè)備檢修中心，山東萊蕪，271100）
摘要：通過介紹電纜故障點(diǎn)快速定位，實(shí)現(xiàn)電纜故障的快速排除，對(duì)電纜的耐壓試驗(yàn)進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：電纜；耐壓；故障
The research and application of ultra low frequency voltage test cable
and cable fault
Zhu Lifeng
(Shandong iron and steel in Laiwu steel equipment maintenance center Shandong Laiwu，271100)
Abstract ：This paper introduces the fast fault location of the cable and the quick elimination of the cable
fault, and introduces the voltage test of the cable.
Keywords ：Cable ；Pressure ；Breakdown
0 背景
電力電纜在鋼鐵冶金企業(yè)應(yīng)用日益廣泛。但是電纜發(fā)生故障難
以較快的找出故障點(diǎn)的確切位置。不能及時(shí)地排除故障，給主線生
產(chǎn)造成損失。如何以最快的速度找出故障點(diǎn)成為研究的主要課題。
需要對(duì)電纜進(jìn)行超低頻耐壓試驗(yàn)，超低頻絕緣耐壓試驗(yàn)是
工頻耐壓試驗(yàn)的替代方法，在對(duì)大中型發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電力電纜
等試品進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，由于它們的絕緣層呈現(xiàn)較大的電容
量，所以需要很大容量的試驗(yàn)變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨
大的設(shè)備，不但笨重，造價(jià)高，而且使用十分不便。
1 測(cè)試原理及方法
1.1 儀器選擇
GS903 電纜故障測(cè)試儀是一套綜合性的電纜故障探測(cè)儀器。
能對(duì)電纜的高阻閃絡(luò)故障，高低阻性的接地，短路和電纜的斷線，
接觸不良等故障進(jìn)行測(cè)試，配備聲測(cè)法定點(diǎn)儀，可準(zhǔn)確測(cè)定故障
點(diǎn)的精確位置。確定故障點(diǎn)后快速進(jìn)行電纜頭或中間接頭制作，
盡快回復(fù)供電，為確保電纜故障的維修質(zhì)量。
現(xiàn)場(chǎng)的理論和實(shí)踐證明，用0.1HZ 超低頻耐壓試驗(yàn)替代工頻
耐壓試驗(yàn)，能有同樣的等效性，設(shè)備的體積大為縮小，重量大為減
輕，理論上容量為工頻的五百分之一。試驗(yàn)程序大大的簡(jiǎn)化，與工
頻試驗(yàn)相比優(yōu)越性更多。
1.2 原理介紹
采用時(shí)域反射（TDR）原理測(cè)量電纜故障的距離。對(duì)于低阻、
開路故障，儀器向被測(cè)電纜發(fā)射一系列電脈沖, 有故障的電纜會(huì)
在故障點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)反射信號(hào)（如果沒有電纜故障，反射為電纜全
長(zhǎng)）；對(duì)于高阻故障，給電纜上加一沖擊直流負(fù)高壓，使故障點(diǎn)產(chǎn)
生反射脈沖。我們根據(jù)發(fā)射脈沖和反射脈沖的時(shí)間差及電纜中電
波的傳播速度，可測(cè)出故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離為：S=VT/2
式中：S 代表故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離
V 代表電波在電纜中的傳播速度
T 代表電波在電纜中來回傳播所需要的時(shí)間
在速度V 已知和時(shí)間T 已經(jīng)測(cè)出的情況下，就可計(jì)算出故障
點(diǎn)距測(cè)試端的距離S，如圖1 所示。
圖1 故障點(diǎn)示意圖
脈沖法測(cè)試原理：脈沖法測(cè)試即為GS903 電纜故障測(cè)試儀
內(nèi)部產(chǎn)生一脈沖波，這一脈沖波被加于電纜上，當(dāng)脈沖波遇到電
纜特性阻抗變化的點(diǎn)，就會(huì)產(chǎn)生一回波信號(hào)( 根據(jù)傳輸線原理)，
本儀器在電纜的測(cè)試端將這兩個(gè)信號(hào)( 發(fā)射波和回波) 采集并
顯示，根據(jù)這兩個(gè)波的時(shí)間差來計(jì)算出故障點(diǎn)與測(cè)試端的距離。
因此這種測(cè)試方法不受電纜敷設(shè)規(guī)則影響，只與電波在此電纜中
的傳輸速度有關(guān)。
圖2 脈沖法測(cè)試原理示意圖
高壓閃絡(luò)法測(cè)試原理：在針對(duì)電纜的高阻故障時(shí)，利用外部
設(shè)備給電纜施加高壓，當(dāng)故障電纜承受不了所加高壓時(shí)，故障點(diǎn)
就會(huì)產(chǎn)生擊穿電弧。擊穿電弧就會(huì)產(chǎn)生一回波，這樣利用測(cè)試儀
圖3 高壓閃絡(luò)法測(cè)試原理示意圖
（下轉(zhuǎn)91 頁(yè)）
網(wǎng)絡(luò)與信息工程
91
2016.06
好的獲取敵軍情報(bào)。并且能夠借助其自身體積小、耗能低、抗毀性
腔、隱蔽性高等特點(diǎn)，可以為軍事偵察降低損傷與危險(xiǎn)性。同時(shí)，
可以通過該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛機(jī)撒播與特種炮彈發(fā)射等能力，可以在
敵軍陣地安裝無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)裝置，以便獲取精準(zhǔn)的情報(bào)
內(nèi)容。另外，該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軍火、裝備、士兵等方面可以進(jìn)行有效
的敵我識(shí)別處理，避免出現(xiàn)誤傷?？梢詫?duì)射擊對(duì)象進(jìn)行跟蹤，以便
精確制導(dǎo)，準(zhǔn)確的判斷是否存在核武器攻擊，盡可能的降低損傷
與死亡率。
4.2 在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞，世界各
國(guó)的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，為了對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)控，避免
進(jìn)一步的惡化，可以將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)過程
中，能夠?qū)ι?、平原、海洋等環(huán)境的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，繼而可
以有效的評(píng)估與判定森林火災(zāi)、洪水等自然災(zāi)害。并且可以通過
對(duì)氣象進(jìn)行深入的研究，對(duì)空氣污染、土囊污染以及水污染等情
況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)。另外，可以通過這種方法對(duì)地
表的物種進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，全面掌握生態(tài)環(huán)境的變化情況，以便避
免環(huán)境進(jìn)一步惡化。
4.3 在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用
在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也比較廣泛，可
以取得較好的應(yīng)用效果。其在遠(yuǎn)程健康管理、看護(hù)、重癥患者護(hù)
理、生活支持設(shè)備等方面的應(yīng)用比較廣。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)
備，可以將信息收集到傳感器節(jié)點(diǎn)中，從而可以對(duì)患者的實(shí)際病
情進(jìn)行詳細(xì)了解。例如，在心率、血壓以及心率等監(jiān)測(cè)中，可以借
助無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)患者的病情進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際情況
及時(shí)給予應(yīng)急處理與救助。同時(shí)，可以殘障人士自理生活，減輕護(hù)
理人員的工作負(fù)擔(dān)。
4.4 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
在現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)發(fā)展中，也逐漸使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，
并取得較好的應(yīng)喲過效果。由于我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，國(guó)土遼闊，土質(zhì)
復(fù)雜多樣，并且當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重，在這樣的環(huán)境下，
將無線傳感器網(wǎng)路技術(shù)應(yīng)用其中，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著
至關(guān)重要的作用。例如，在大型農(nóng)田灌溉以及育苗的過程中，可以
通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的研究與系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制，
并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，從而對(duì)選擇的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)
其進(jìn)行生態(tài)研究，從而可以獲取土質(zhì)情況、土囊濕度以及空氣變
化情況等，以便為灌溉與育苗提供前提條件。
5 總結(jié)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)
展比較迅猛，并且在各個(gè)領(lǐng)域中均得到較好的效果。在今后無線
傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中，還需要對(duì)其現(xiàn)狀與不足進(jìn)行細(xì)致的研
究，從而今后的發(fā)展提供借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳志濤. 淺談無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)光
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系統(tǒng)，2013，23（19）：921-922.
（上接103 頁(yè)）
就可以將整個(gè)擊穿過程在測(cè)試端利用采集波形的形式記錄下來，
通過這個(gè)擊穿過程來分析計(jì)算擊穿點(diǎn)離測(cè)試端的距離。
這種測(cè)試方法不受電纜敷設(shè)情況影響，只與電波在此電纜中
的傳輸速度有關(guān)。電纜故障測(cè)試程序在利用電纜故障測(cè)試儀( 回
波法) 測(cè)試電纜故障時(shí)，應(yīng)按如下程序進(jìn)行：
⑴搖表或由電纜預(yù)試結(jié)果判斷電纜故障性質(zhì)。
⑵根據(jù)電纜故障性質(zhì)選擇合適的測(cè)試方法：低阻故障和開
路故障最好用脈沖法，當(dāng)然對(duì)低阻故障也可采用閃絡(luò)法。泄漏性
高阻故障最好采用閃絡(luò)法( 沖L 法)，有些泄漏性高阻故障也可
采用直閃法，但通常都不這樣做，閃絡(luò)性高阻故障最好采用直閃
法，也可以采用兩種方法都測(cè)一下相互比較提高判斷的準(zhǔn)確性。
⑶選擇工作接地點(diǎn)，并從所選擇的接地點(diǎn)分別引出兩條地
線，一條接儀器的地，另一條接高壓設(shè)備的地。工作地線的選擇原
則，是要確保測(cè)試相與其構(gòu)成為一閉合回路，使本儀器能夠得到
正確的測(cè)試波形，工作地線必須和系統(tǒng)地連在一起，使人、儀器
地、高壓設(shè)備地以及被測(cè)電纜地四體同位。以確保人身安全和儀
器設(shè)備完好。若電纜是相間故障，工作地線必須是其中一相線，且
做地線的相線必須和系統(tǒng)地連在一起。對(duì)于無鉛套管的電纜，在
進(jìn)行高壓閃絡(luò)測(cè)試時(shí)，絕大多數(shù)故障是對(duì)大地或空間放電。從理
論上講，故障相對(duì)地或空間也形成一閉合回路，但實(shí)際上回路內(nèi)
的等效阻抗相當(dāng)大，從而儀器上也就得不到正確的測(cè)試波形。在
測(cè)試中如果遇到這種情況可采取對(duì)可疑故障點(diǎn)直接定點(diǎn)的方法
來解決。接地點(diǎn)一定要可靠。
⑷用脈沖法測(cè)試電纜全長(zhǎng)，以校準(zhǔn)被測(cè)電纜的電波傳輸速度。
⑸按所選擇的測(cè)試方法對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行粗測(cè)，若一種測(cè)試方法
不夠理想，可用其他方法進(jìn)行比較測(cè)試。
⑹粗測(cè)完畢后，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)。
⑺測(cè)試結(jié)束后，必要時(shí)可進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和進(jìn)行誤差分析。
2 電纜超低頻耐壓試驗(yàn)方法及接線
圖4 電纜超低頻耐壓試驗(yàn)接線示意圖
（1）將與電纜相連的設(shè)備完全脫離。
（2）采用2500V 兆歐表對(duì)電纜各項(xiàng)進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)。
（3）試驗(yàn)電壓峰值；Umax=3U0，其中Uo 為電纜導(dǎo)體對(duì)地或金
屬屏蔽之間的額定工作電壓。例如；額定電壓為10KV 的電纜，單
相額定電壓為Uo ；
Uo=10/1.73KV
所以試驗(yàn)電壓峰值為；Umax=3Uo
=1.73*10KV
=17.32KV
（4）可以分項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試。在設(shè)備負(fù)載容量能力范圍內(nèi)時(shí)，可將
電纜三項(xiàng)并聯(lián)后，同時(shí)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
（5）接通儀器電源，設(shè)定好試驗(yàn)頻率，時(shí)間和電壓以及高壓側(cè)
的過電流保護(hù)值。然后開始升壓試驗(yàn)。
（6）實(shí)驗(yàn)過程中如果遇到儀器出現(xiàn)過流保護(hù)，在查明原因后，
重新進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
（7）試驗(yàn)中若無破壞性放電發(fā)生，則認(rèn)為通過耐壓試驗(yàn)。

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