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電纜故障及電纜超低頻耐壓試驗研究及應用

文檔作者：朱立鋒文檔來源：山東鋼鐵萊鋼設備檢修中心		點擊數：	更新時間： 2025年02月22日
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測試工具與解決方案
103
2016.06
電纜故障及電纜超低頻耐壓試驗研究及應用
朱立鋒
（山東鋼鐵萊鋼設備檢修中心，山東萊蕪，271100）
摘要：通過介紹電纜故障點快速定位，實現電纜故障的快速排除，對電纜的耐壓試驗進行了介紹。
關鍵詞：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應用日益廣泛。但是電纜發生故障難
以較快的找出故障點的確切位置。不能及時地排除故障，給主線生
產造成損失。如何以最快的速度找出故障點成為研究的主要課題。
需要對電纜進行超低頻耐壓試驗，超低頻絕緣耐壓試驗是
工頻耐壓試驗的替代方法，在對大中型發電機、電動機、電力電纜
等試品進行工頻耐壓試驗時，由于它們的絕緣層呈現較大的電容
量，所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨
大的設備，不但笨重，造價高，而且使用十分不便。
1 測試原理及方法
1.1 儀器選擇
GS903 電纜故障測試儀是一套綜合性的電纜故障探測儀器。
能對電纜的高阻閃絡故障，高低阻性的接地，短路和電纜的斷線，
接觸不良等故障進行測試，配備聲測法定點儀，可準確測定故障
點的精確位置。確定故障點后快速進行電纜頭或中間接頭制作，
盡快回復供電，為確保電纜故障的維修質量。
現場的理論和實踐證明，用0.1HZ 超低頻耐壓試驗替代工頻
耐壓試驗，能有同樣的等效性，設備的體積大為縮小，重量大為減
輕，理論上容量為工頻的五百分之一。試驗程序大大的簡化，與工
頻試驗相比優越性更多。
1.2 原理介紹
采用時域反射（TDR）原理測量電纜故障的距離。對于低阻、
開路故障，儀器向被測電纜發射一系列電脈沖, 有故障的電纜會
在故障點產生一個反射信號（如果沒有電纜故障，反射為電纜全
長）；對于高阻故障，給電纜上加一沖擊直流負高壓，使故障點產
生反射脈沖。我們根據發射脈沖和反射脈沖的時間差及電纜中電
波的傳播速度，可測出故障點到測試端的距離為：S=VT/2
式中：S 代表故障點到測試端的距離
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間
在速度V 已知和時間T 已經測出的情況下，就可計算出故障
點距測試端的距離S，如圖1 所示。
圖1 故障點示意圖
脈沖法測試原理：脈沖法測試即為GS903 電纜故障測試儀
內部產生一脈沖波，這一脈沖波被加于電纜上，當脈沖波遇到電
纜特性阻抗變化的點，就會產生一回波信號( 根據傳輸線原理)，
本儀器在電纜的測試端將這兩個信號( 發射波和回波) 采集并
顯示，根據這兩個波的時間差來計算出故障點與測試端的距離。
因此這種測試方法不受電纜敷設規則影響，只與電波在此電纜中
的傳輸速度有關。
圖2 脈沖法測試原理示意圖
高壓閃絡法測試原理：在針對電纜的高阻故障時，利用外部
設備給電纜施加高壓，當故障電纜承受不了所加高壓時，故障點
就會產生擊穿電弧。擊穿電弧就會產生一回波，這樣利用測試儀
圖3 高壓閃絡法測試原理示意圖
（下轉91 頁）
網絡與信息工程
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2016.06
好的獲取敵軍情報。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，可以為軍事偵察降低損傷與危險性。同時，
可以通過該網絡技術的飛機撒播與特種炮彈發射等能力，可以在
敵軍陣地安裝無線傳感器網絡的監測裝置，以便獲取精準的情報
內容。另外，該網絡技術在軍火、裝備、士兵等方面可以進行有效
的敵我識別處理，避免出現誤傷?？梢詫ι鋼魧ο筮M行跟蹤，以便
精確制導，準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 在環境監測中的應用
在經濟快速發展的同時，生態環境遭到嚴重的破壞，世界各
國的環保意識逐漸增強，為了對生態環境進行有效的監控，避免
進一步的惡化，可以將無線傳感器網絡技術應用在環境監測過程
中，能夠對森林、平原、海洋等環境的變化情況進行監測，繼而可
以有效的評估與判定森林火災、洪水等自然災害。并且可以通過
對氣象進行深入的研究，對空氣污染、土囊污染以及水污染等情
況進行監測，為環境保護提供依據。另外，可以通過這種方法對地
表的物種進行跟蹤監測，全面掌握生態環境的變化情況，以便避
免環境進一步惡化。
4.3 在醫療衛生中的應用
在醫療衛生領域中，無線傳感器網絡的應用也比較廣泛，可
以取得較好的應用效果。其在遠程健康管理、看護、重癥患者護
理、生活支持設備等方面的應用比較廣。通過無線傳感器網絡設
備，可以將信息收集到傳感器節點中，從而可以對患者的實際病
情進行詳細了解。例如，在心率、血壓以及心率等監測中，可以借
助無線傳感器網絡技術對患者的病情進行分析，并根據實際情況
及時給予應急處理與救助。同時，可以殘障人士自理生活，減輕護
理人員的工作負擔。
4.4 在農業中的應用
在現代化的農業發展中，也逐漸使用無線傳感器網絡技術，
并取得較好的應喲過效果。由于我國是農業大國，國土遼闊，土質
復雜多樣，并且當前的生態環境問題日益嚴重，在這樣的環境下，
將無線傳感器網路技術應用其中，對國民經濟與農業的發展起著
至關重要的作用。例如，在大型農田灌溉以及育苗的過程中，可以
通過無線傳感器網絡技術對農業的研究與系統進行有效的控制，
并獲取相關數據，從而對選擇的監測點的各項數據進行分析，對
其進行生態研究，從而可以獲取土質情況、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
隨著科學技術的不斷創新與發展，無線傳感器網絡技術的發
展比較迅猛，并且在各個領域中均得到較好的效果。在今后無線
傳感器網絡的發展過程中，還需要對其現狀與不足進行細致的研
究，從而今后的發展提供借鑒。
參考文獻
[1] 陳志濤. 淺談無線傳感器網絡研究現狀與應用[J]. 計算機光
盤軟件與應用，2012，18（9）：901-902.
[2] 周雅琴，譚定忠. 無線傳感器網絡應用及研究現狀[J]. 信號與
系統，2013，23（19）：921-922.
（上接103 頁）
就可以將整個擊穿過程在測試端利用采集波形的形式記錄下來，
通過這個擊穿過程來分析計算擊穿點離測試端的距離。
這種測試方法不受電纜敷設情況影響，只與電波在此電纜中
的傳輸速度有關。電纜故障測試程序在利用電纜故障測試儀( 回
波法) 測試電纜故障時，應按如下程序進行：
⑴搖表或由電纜預試結果判斷電纜故障性質。
⑵根據電纜故障性質選擇合適的測試方法：低阻故障和開
路故障最好用脈沖法，當然對低阻故障也可采用閃絡法。泄漏性
高阻故障最好采用閃絡法( 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，閃絡性高阻故障最好采用直閃
法，也可以采用兩種方法都測一下相互比較提高判斷的準確性。
⑶選擇工作接地點，并從所選擇的接地點分別引出兩條地
線，一條接儀器的地，另一條接高壓設備的地。工作地線的選擇原
則，是要確保測試相與其構成為一閉合回路，使本儀器能夠得到
正確的測試波形，工作地線必須和系統地連在一起，使人、儀器
地、高壓設備地以及被測電纜地四體同位。以確保人身安全和儀
器設備完好。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地連在一起。對于無鉛套管的電纜，在
進行高壓閃絡測試時，絕大多數故障是對大地或空間放電。從理
論上講，故障相對地或空間也形成一閉合回路，但實際上回路內
的等效阻抗相當大，從而儀器上也就得不到正確的測試波形。在
測試中如果遇到這種情況可采取對可疑故障點直接定點的方法
來解決。接地點一定要可靠。
⑷用脈沖法測試電纜全長，以校準被測電纜的電波傳輸速度。
⑸按所選擇的測試方法對故障點進行粗測，若一種測試方法
不夠理想，可用其他方法進行比較測試。
⑹粗測完畢后，對故障點進行定點。
⑺測試結束后，必要時可進行經驗總結和進行誤差分析。
2 電纜超低頻耐壓試驗方法及接線
圖4 電纜超低頻耐壓試驗接線示意圖
（1）將與電纜相連的設備完全脫離。
（2）采用2500V 兆歐表對電纜各項進行絕緣電阻試驗。
（3）試驗電壓峰值；Umax=3U0，其中Uo 為電纜導體對地或金
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
所以試驗電壓峰值為；Umax=3Uo
=1.73*10KV
=17.32KV
（4）可以分項進行測試。在設備負載容量能力范圍內時，可將
電纜三項并聯后，同時進行耐壓試驗。
（5）接通儀器電源，設定好試驗頻率，時間和電壓以及高壓側
的過電流保護值。然后開始升壓試驗。
（6）實驗過程中如果遇到儀器出現過流保護，在查明原因后，
重新進行耐壓試驗。
（7）試驗中若無破壞性放電發生，則認為通過耐壓試驗。

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