２０１１年第５期 （总第１１５期） 信息通信 ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ２０１ｌ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １１５） 煤矿电缆故障类型的判断及测试方法 连卫东 （郑煤集团供电处，河南新密４５２３７１） 摘要：煤矿企业是用电大户，在煤炭的生产过程中，煤矿电缆由于机械损伤、绝缘老化、施工质量低、过电压等都会发生故 障。电力电缆故障点的迅速、准确定位，能够提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失。本文就电力电缆故障的查找经 过，提供电力电缆故障检测的方法、步骤和应用效果进行了探索。 关键词：煤矿电缆；电缆故障；故障测试；检测方法 中图分类号：ＴＭ７５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３．１１３１（２０１１）０５．０１７７．０２ 位才发展成故障。常见的几种主要原因如下： 随着煤矿井巷的不断延伸，电缆在煤矿井下电网中的应用 日益广泛，郑卅Ｉ集团部分煤矿的井下电缆就有数万米，而且电 缆运行时间越久，绝缘老化变质的可能性越大，故障会越来越 频繁，如何及时有效地处理故障，保证煤矿井下供电正常运 就要看是否能够快速准确地判定故障性质和地点。电力电缆故 障的在线监测技术，将成为未来电力电缆故障检测技术的趋 势。例如，．郑煤集团使用ＤＺＹ－－２０００电缆故障智能测试仪，在多 次的电缆故障查寻工作中发挥了极好的作用，因此有必要对近 几年来电缆故障处理、检测工作做—下经验总结。 般来说，机械损伤引起的电缆故障占电缆事故的比例很 大。如：机械牵引力过大而拉伤电缆：电缆过度弯曲而损伤电 缆；在电缆附近进行施工，从而使电缆受到直接的外力损伤；电 缆线路受到行驶车辆的震动或冲击性负荷从而造成地下电缆 的铅包损裂；电缆线路接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳 或电缆护套：因电缆自然行程使装在管口或支架上的电缆外皮 一１电缆故障发生的原因 造成电缆机械损伤的原因有多方面的，或许当时并没有造 擦伤；因土地沉降引起过大拉力，拉断中问接头或导体；电缆 敷设时地沟凸凹不平，有些电缆在电杆上的户外，高低起伏落 差悬殊，使得高处的绝缘油流向低处而使高处电缆绝缘性能下 成电缆线路故障，但在漫长的使用过程中，电缆线路的损伤部 降，导致故障发生。 其它电缆的制造缺陷：电缆化学、电腐蚀；长期过负荷运 行：电缆绝缘物的流失；拙劣的工艺、拙劣的接头和不按技术 流差动保护出现告警信号，与４日发生的故障现象完全相同。以 格遵循规程制定的抢修原则：“先主干，后分支”，“先抢通，后 修复”，用最快的方法恢复光缆的运行。故障处理结束后要进 上两起故障出现后，相关人员及时检查了通信机房内电缆沟内 封堵情况，防止类似问题再次发生。 ２防范整改措施及故障处理注意事项 电力光缆由于承载了线路保护、稳控等重要信号，如果出现 故障会严重影响安全生产的稳定运行。应注意以下几点： 行双向测试，重新记录光缆长度，记录纤芯衰减特性，并将最 新资料进行归档保存。 目前，光缆自动监测系统技术已经发展成熟，在某些领域 上已经成功应用。它能对光缆纤芯进行监测以实时掌握光传输 （１）加强光缆线路的验收工作，特别是随工验收、阶段性 （预）验收及竣工验收，以保证光纤通信工程的建设质量及日 后的正常稳定运行。在验收中要对光缆架设进行质量检查，严 系统的变化及光纤的劣化情况，及时发现可能出现的光缆故障 征兆。当光缆线路发生障碍时，能及时准确地进行故障点ＧＩＳ 定位。由此可以变被动维护为主动维护Ｊ提高光缆的安全稳定运 行。目前由于光缆检测系统相关设备成本高、技术复杂等原因 在电力系统内还没有广泛应用，但我相信这项技术日后一定会 得到大力推厂 格按照《电力光纤通信工程验收规范》执行光缆配套金具的安 装要求，并详细记录光缆测试结果。 （２）加强光缆线路的日常巡视，尤其是多雷区的０ＰＧＷ光 缆。目前２２０ｋＶ、５００ｋＶ线路光缆大多采用０ＰＧＷ光缆，在巡视中 应注意查看光缆及接续盒表面是否出现雷击的痕迹以及出现 锈蚀现象，同时线路巡视人员在登杆检查时应注意０ＰＧＷ光缆金 ３结语 应加强光缆运行维护水平，结合本单位的实际情况，分析 通信光缆安全运行中存在的问题和薄弱环节，切实提高电力光 缆安全运行水平，为电网的安全稳定运行提供可靠的服务。 具及其连接情况是否正常。 （３）做好变电站内导引光缆的防护工作。导引光缆是指门 型架构柱光缆终端盒至通信机房段的光缆，通常沿电缆沟道敷 设，因此要采用ＰＶＣ管或硅管进行穿管保护，以防止外力损坏以 及鼠咬，同时保护管两端需封堵严密，具备防水和阻燃性能。 同时为了更快地对光缆异常作出反应，缩短故障处理时 参考文献： ［１］杨同友，杨湘邦．光纤通信技术［Ｍ］．北京：人民邮电出版 社，２００６． ［２］刘强，段景汉．通信光缆线路工程与维护［Ｍ］．西安：西 安电子科技大学出版社，２００３． 间，光缆抢修人员应掌握必备的知识技能：熟悉查看光传输设 各网管的各类告警信息，熟练使用０ＴＤＲ等相关仪表。０ＴＤＲ是通 过光学定位来确定故障在光缆线路上的精确的位置，由于光缆 线路的长度与光学长度是有显著差别的，正是这个差别是造成 故障定位的主要误差。因此在实际工作中需要进一步查询线路 图纸来精确定位，并进行现场验证。同时在处理故障时，应严 ［３］顾育君．浅谈电力通信光缆运行维护［Ｊ］．机电信息， ２０１１（６）． 作者简介：（１９７９－），男，硕士，主要从事电力系统通信工 作。 １７７ 信息通信 要求敷设电缆往往都是形成电缆故障的重要原因。 ２电缆故障测试仪测试原理 ＤｚＹ一２０００电缆故障测试仪主机采用的时域反射原理，既 电脉冲将在电缆中匀速传输，当遇到电缆阻抗发生变化的地方 （故障点），电脉冲将产生反射，主机将电脉冲的发射和反射的 变化以时域形式通过液晶屏显示出来，通过屏幕可显示故障距 离。电缆故障一般分为两大类：低阻（短路、断路）故障和高阻 故障。本仪器针对不同性质的故障采取不同的测试方法，其中 低压脉冲法主要用于测试电缆的全长、电波传波速度、短路、 开路和低阻故障；对于高阻闪络性故障和高阻泄露性故障则用 电流闪络法。 ２．１低压脉冲法 电缆故障的性质不同，其电缆故障的测距采用的方法也不 同。在实际应用中郑煤集团供电处多采用低压脉冲反射法、脉 冲电压法、脉冲电流法、二次脉冲法，作为测量电缆的低阻、开 路或短路故障的方法。如图１所示。 Ｉ…．．Ｉ Ｉ ｆ１ １ ｒ １ ｌ Ｕ Ｉ单元ｌ ｌ ｛ ２－ Ｉ Ｉ ／ ＝ 一一 ｌ瓣 三三） 一．回— 被反射．一Ｌ——仪ｊ ｌ ＿自动触发 元 圈１低压脉冲法测试原理图 低压脉冲法其方法为：将脉冲信号自测试端送入被测试电 缆，通过计量发射脉冲和故障点反射脉冲之间的时间差Ａｔ来 测取故障距离。若设脉冲电波在电缆中的传播速度为ｖ，则电 缆故障距离Ｓ可由下式计算：Ｓ：Ｉ／２ＶＴ（以上计算由仪器自动完 成）。低压脉冲反射法适于测定电缆的低阻和开路故障，也可用 于校对电缆的全长和显示电缆中间接头的位置，还可用于测定 电缆的波传播速度，测量准确率较高，应用较广。低压脉冲法 由仪器内部产生触发，而闪络法则由外部高压产生触发。 ２．２高压闪络测试法 测试原理：在直流高压的作用下，使高阻故障点发生闪络 放电，形成瞬间短路电弧，从而产生来回反射波。故障点到测 试端的距离为Ｌ＝ｖＴ／２（ｖ＿＿电波在电缆中的传波速度）。首先对电 缆ｃ相进行测试：①接通电源，缓慢升压，当电压升至约ＳｋＹ时， 听到有规律的“嗒、嗒、嗒”的放电声，毫安表指针有规律地摆 动。②降压、断电、放电。⑧打开主机，选择电缆绝缘介质种类： 交联电缆，调节脉冲波在显示屏中的位置，使脉冲波形基线距 荧屏下端约ｌｃｍ，调节脉冲幅度约为３ｃｍ。按“采样 保持”键，使 仪器进入“正在采样”状态。④调压器升压，故障点再次放电， 出现反射波，依次循环。则故障点的距离Ｌ＝ｖ（ｔ２一ｔ１）／２＝ｖ（ｔ３一 ｔ２）／２＝ｖ（ｔ４一ｔ３）／２＝…。按“采样／保持”键，使仪器处于“保持状 态”，降压、断开调压器电源、放电。⑤通过波形处理、游标定 位、游标移动，打印、显示的故障点的距离为距测试端某某处。 ３电缆故障的测试 根据电缆故障现场情况，选择测试方法：①用绝缘电阻测 １７８ 连卫东：煤矿电缆故障类型的判断及测试方法 试仪依次测量电缆各相对地的绝缘电阻，判断电缆是高阻故障 还是低阻故障。②对电缆进行直流高压试验，判断电缆是泄漏 性高阻故障还是闪络性高阻故障。可以判断固有的电波速度是 否准确，判断是高阻还是低阻故障，当速度不准确时，可以用低 压脉冲测试法来解决。需要注意的是，电缆的传输速度是随电 缆运行时间的变化有一定的变化，特别是新型号的交联电缆， 因为绝缘材料配方的差异，传输速度就会有所不同。对于低压 电力电缆，绝缘材料差异更大，所以速度就差别更大。一般橡 胶绝缘的低压电缆，传输速度为２００ ｍ／微秒左右；三芯交联低 压电缆，传输速度１４０－－１５０ ｍ／微秒左右；单芯交联低压电缆， 传输速度最小的可达１００ ｍ／微秒左右；两根以上的地埋电线， 传输速度一般为１１０ ｍ／微秒左右（与当地土壤有关）。鉴于此， 当有条件知道电缆长度时，故障测试前最好先验证测试—下该 电缆的传输速度，以便测试的数据更准确。如图２，当用低压脉 冲分别测试电缆的故障相与好相并比较： 当Ｌ＞Ｌ１时；表示故障点有反射。故障可由低压脉冲测试， Ｌｌ即为故障反射距离。 好相 ’ 坏相（ 高阻故障） ＼／ 坏相 ：开路故障） 坏相 ：短路故障） —＿＿Ｊ ＾ Ｌ１ Ｌ 图２低压脉冲测试电缆的故障相原理图 当Ｌ＝Ｌ１时；表示故障相的故障为高阻故障，低压脉冲测试 时无法观察到故障反射，只能观察到全长的反射。 Ｌ：好相测量的电缆全长；Ｌ１：故障相测量的反射长度。 采用低压脉冲测试电缆的故障相时，要用路径仪探测埋地 电缆的走向：定点前必须知道电缆的路径，若已知路径可省去 此步骤。同时，对不同电缆故障要用不同的方法，低阻故障（开 路、短路等）要用低压脉冲法测试；而高阻故障（泄漏、闪络 等）则要用闪络方法测试。 电力电缆的故障检测主要为离线测试，电缆故障测试中人 的因素也是测试准确度的重要因素之一。测试人员的理论知 识、实践经验、电缆运行资料（长度、路径、接头位置两端是否 预留等）的完善，对电缆故障测试是事半功倍的。 参考文献： ［１］曾麟钧，林湘宁，黄景光，郑峰，李智．特高压自耦变压器 的建模和电磁暂态仿真［ＩＩ］．中国电机工程学报，２０１０（１） ［２］林圣，何正友，罗国敏．基于小波能量矩的输电线路暂态 信号分类识别方法［Ｊ］．电网技术．，２００８（２０） ［３］邬林勇，何正友，钱清泉．单端行波故障测距的频域方法 ［Ｊ］．中国电机工程学报．，２００８（２５） － ［４］邬林勇，何正友，钱清泉．一种提取行波自然频率的单端 故障测距方法［Ｊ］．中国电机工程学报．，２００８（１Ｏ） 作者简介：连卫东（１９６９一），河南通许县人，郑煤集团供电处生 产技术科科长兼专责办主任，研究方向为电力工程。
