電纜保護層測試和故障定位（四）

來源：愛儀器儀表網發布時間：14-10-16 10:02 作者：ai1718 瀏覽次數：594 分類：技術文章

電纜保護層故障的*定位

工作人員可以使用多種方法*定位電纜外護套故障，這些方法包括：跨步電壓測試法，電壓脈沖法，直連或耦合射頻信號法等。

所有這些方法都基于：外護套故障點電勢梯度與周圍不同，能夠出現電壓的可識別的明顯變化這一原理。工作人員可以使用不同的探頭接收不同的信號，從而找到電纜外護套的故障點。除了精度和測試質量以外，以上這些方法各有優缺點。在測試時，需要根據現場情況（埋地深度、地面土質、熱穩定性等）分析使用哪種方法進行定位。選用正確的定位方法能夠有效降低測量誤差，使定位工作更加有效率。

電勢梯度

在空間中，電勢梯度可以用等壓線來表示。在故障點周圍等壓線基本呈同心圓形狀排布。對電勢梯度的正確測量是準確定位故障點的基礎。

在故障點周圍的電勢梯度

圓形上的點代表電勢相同的點，也可以用等壓線來表示。越接近故障點，測量到的電勢也*越高。如果插入土中的電勢探頭恰好位于同一個圓形的兩個點上，那么儀器不會有任何數值的變化（測量數值為0），即這兩點電勢相同。另外如果電勢探針距離故障點等距離、位于故障點的正上方或電壓發生器與故障點的正中央，儀器也不會檢測到任何數值。上述現象也會發生在電壓發生器的連接處，因為信號流經被測線纜、大地、再流回儀器時也能夠被探針檢測到。

在測試時，使用電勢探針從電壓發生器處逐漸向故障點移動，儀器上的數值會先減小，直到電壓發生器與故障點的中央（測量過程中的*小值會出現在這一點上），隨著越來越接近故障點，數值會再次增大。如果觀察到信號急劇增大，那么*表示故障點距離很近了。儀器測量到的電壓*是兩個電勢探針之間的電壓，因此其中一個探針位于故障點的正上方時，測量到的數值*大。測量數值的變化原理請見下圖：

跨步電壓法定位故障點

使用跨步電壓法進行定位時，高壓發生器和預定位時的可以通用，因此故障點的預定位和*定位可以同時進行。根據測量的電纜材質和長度不同，電壓可以選為1、2、5或10kV。

跨步電壓法定位故障點的步驟如下：

將高壓發生器連接到電纜屏蔽并檢查接地良好。如下圖所示，高壓發生器中的信號通過電纜屏蔽層，由外護套故障點流向大地并*終返回儀器接地端。電勢探針能夠探測由故障點接地電阻引起的電勢梯度并顯示在儀器上。測試時電勢探針需要插入土中，以便獲取準確的電壓讀數。

遠離故障點測試時，儀器探測到的電勢梯度很小，信號可能很不明顯，可以通過增加兩根電勢探針之間的距離的方法提高儀器靈敏度，定位開始時的建議間隔為10米。隨著不斷接近故障點，電壓數值越來越高，并且帶有明顯的極性。此時可以將兩根探針之間的距離縮短為幾十厘米或幾厘米。如果兩根電勢探針距離故障點的距離相等（具體反映在儀器上的現象是電壓讀數為零）則說明故障點在兩探針的中央。此時請將探針旋轉90°再次進行測試，如果此時儀器的讀數仍未零，則測量到的點*是故障點，如果測量到的讀數不為零，則故障點在兩根探針中點的垂線方向上。跨步電壓法的精度很高，能夠達到厘米級，這是其它儀器所不能比擬的。

在實際測試過程中，一些地點并沒有能夠讓探針完全接觸地面的松軟土壤，而電纜外護套的故障點也可能并沒有和大地完全接觸，因此會造成實際測量的困難并影響測量結果。此時將測試探針平移到路邊有松軟土壤的地方進行測試也是可以的。測出故障點所在的直線后再用管線定位儀進行交叉定位*能找到故障點的準確位置了。

跨步電壓法測試的電壓和電流

使用跨步電壓法測試時，電壓發生器發出間隔的脈沖信號，接收器檢測電勢梯度的變化從而測量故障點的位置。其它一些物體例如軌道、電車、陰極保護系統或類似的信號源都會對試驗產生干擾。但從故障點發出的電壓應該是清晰準確的，可以依此來判斷信號的來源。還可以通過信號的極性排除其它信號的干擾。另外用戶還可以調節高壓發生器發出信號的頻率（例如加載3s暫停1s等），以此來消除其他信號的干擾。

在進行定位時，并不是使用的電流越大越好，雖然大電流能夠產生較為明顯的電勢梯度，但仍然建議使用10到100mA之間的電流（如果高壓發生器具有電流限制功能更好）。這些限制電流的措施是為了保護電纜和它周圍的其它設備。同時小電流不會對電纜外護套的故障點造成更大的破壞，在維修時也比較省時。*后小電流測試也會節省儀器的功率，儀器只有在切換時才滿負荷運轉。

電壓降法需要注意的事項

對于一條線路上有多個故障點的情況，每個故障點都會產生上述電勢梯度，這*會產生虛擬的故障點，如下圖所示。