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電纜故障測試實例以及測試波形分析（22）
低壓控制電纜故障測試過程以及測試波形分析
測試時間：2017年6月
測試地點：長慶油田某基地現場電纜故障測試
故障簡介：本例故障是為客戶搶修低壓控制電纜現場故障，客戶電纜使用現場，有大量的低壓控制電纜以及較多的現場電纜故障，電纜以沙土直埋為主，埋設時間長，埋設環境複雜，電纜埋設路徑資料不清。
本次測試電纜，為低壓380V電纜，5芯，單芯截面積4平方毫米，帶鎧裝，但是鎧裝與大地以及電氣櫃沒有電氣連接。電纜不是單一負載，是一條電纜有三個負載，中間有分接盒子，並且分接盒子一般 隱蔽安裝，拆開比較費時。最為重要的，是這些情況測試開始都不清楚，是通過測試過程中，才慢慢了解的。圖1是電纜埋設示意圖：
圖1 低壓控制電纜現場埋設示意圖
對於任何電纜故障測試，我們的測試流程要求是一樣的：首先要斷開電纜和開關櫃，電纜和負載的所有電氣連接，如圖中的負載1、負載2、負載3 接線，開關櫃ABCDE接線。
其次：測量絕緣電阻，通過用500V搖表測試，圖中：A地、B地、C地、D地、E地 ，以及ABCDE相間的絕緣電阻都接近為零。需要注意的是：搖表測試的接地故障，並不能確定是低阻故障，大部分還是高阻故障。
下來，就用閃測儀的低壓脈衝法，對故障電纜進行全長測試：對於本例5芯電纜，要對ABCDE相間，兩兩分別進行全長測試。本例電纜有鎧裝，因為未接出，開始也不知道電纜有鎧裝，所以沒有對鎧裝與芯線間進行全長測試。如果知道是有鎧裝電纜，也要對相鎧（相地）進行低壓脈衝法全長測試。正常情況下，測試波形、測試數據是基本一致的，如果不一致，我們就要分析，為什麼測試結果不一致？找到不一致的原因，以利於快速解決問題、排除故障。
經過測試，脈衝法全長測試波形基本上都與圖2所示波形一致，電纜全長300米左右，電磁波速度按172米/ 微秒設定。
圖2 脈衝法測試全長波形 電纜全長299米
圖2所測試的波形，是比較標準的脈衝法測試全長波形。具體波形分析、波形光標確定，參考電纜故障測試儀使用說明書第八章第1節波形分析。
對於圖2測試波形，理論上沒有問題，可是在測試現場，問題來了：當時我們按常規電纜理解，現場只看到電纜測試端與負載終端，就是圖1中的負載1處，距離只有七、八十米， 根本沒有300米，即使波速設定有誤，也不會有這麼大的誤差。為了驗證測試數據，讓人在圖1中負載1處，給兩根電纜芯線做了短路，脈衝法測試結果為標準的短路故障測試波形，並且測試數據為80米，與現場目測結果相符。所以，圖2的測試波形，在當時測試現場，開始成了一種難以解釋的測試波形。直到後來電纜所有方來了一位了解現場情況的師傅過來，才知道現場電纜不是只有一處負載，後面還有兩處負載，如圖1中的負載2、負載3，全長299米與現場相符。
對於大部分電纜故障，脈衝法是測試不出故障距離的。這時市正常現象。
下來就用高壓脈衝法，也就是衝閃法，進行故障距離測試。對於本例故障，放點電壓很低，可以非常容易的測試出故障波形以及故障距離。測試波形如圖3所示：
圖3 衝閃法測試故障波形 故障距離289米
根據圖3波形，可以非常明確的反應故障波形以及測試故障距離。圖中的測試數據為289米。圖3測試波形比較標準，詳細的波形分析詳見電纜故障測試儀使用說明書第八章第3節。
根據圖2、圖3測試結論，我們可以確定，故障點在電纜終端附近，也就是圖1中的負載3附近。剩下的工作，就是用定點儀認真細心的確定故障點精確位置了。
故障定點，是需要非常細心非常有耐心的工作，現場的定點環境非常惡劣，狂風大作，但是，只要掌握了定點儀的使用方法，查找電纜路徑以及故障定點同步進行，是可以比較快的確定故障點的。
本例故障，最終在距離終端、距離負載3十多米處，聽到了故障點。開始開挖半米左右，發現了一根電纜，但是沒有發現故障點，客戶表示懷疑測試結果，後來再次用定點儀確診，確定故障電纜就在挖開電纜的下方，繼續開挖，終於在一米五左右的深坑中，找到了故障電纜，故障電纜2根芯線幾乎燒斷（現場安全要求，不能帶入手機等電子設備，因故缺少現場照片）。
低壓電纜故障，相比高壓電纜故障，比較難以測試。一是測試數據少，波速經驗少，波速造成誤差大；二是電纜截面小，測試波形沒有高壓電纜標準，加壓也有所限制；三是一條電纜，往往不是一個故障點，由於低壓電纜絕緣要求低，鋪設隨意，電纜會有多處損傷，在電纜運行時，損傷點不能顯現成故障點，一旦電纜出了故障，長時間停電，損傷點受潮，就會變成新的故障點，所以，低壓直埋電纜，一條電纜多個故障點是比較常見的現象。
本例電纜，在第一個故障點排除後，測試絕緣結果發現，前段電纜、後段電纜都分別有不同的故障點。針對不同的故障，用前面的方法，順利的找到了兩處故障點。
圖4波形是查找第二個故障點時，衝閃法試驗測試波形，測試數據96米，根據測試數據。開始以為是在負載1附近，後來確定是負載1的分接盒1內部對地打火放點，才出現了圖4所示測試波形，排除打火後，沒有再測試到圖4所示的波形。
圖4 衝閃法測試波形 第一個分接合打火
圖5是處理第二個分接點，將第二個分接處的紅線黃線兩線短接，在測試端用低壓脈衝法測試的波形，
圖5波形，為標準的低壓脈衝法測試短路故障波形，測試距離為169米，說明測試端距離第二個分接盒子距離169米。用低壓脈衝法測試短路波形數據，為後面的衝閃法測試以及故障定點，提供位置參考數據。圖5測試波形比較標準，詳細的波形分析詳見電纜故障測試儀使用說明書第八章第2節 。
圖5 脈衝法測試短路故障波形
排除了兩個分接盒子的放電幹擾，重新用衝閃法測試，測試波形與圖2測試波形類似，確定的故障距離都在終端頭附近，後來定點結果與粗測結果一致。要說明的是：已經發現是多處故障時，要測試一處故障，排除一處故障，再測試下一處故障，以免測試波形由於多處故障點變得非常複雜，無法識別。
本例電纜故障，3處故障是分別在不同的芯線間出現，所以，我們測試故障時，有時遇到多線故障，要針對不同的芯線分別加壓測試，綜合分析測試波形。
第一條電纜故障排除的過程中，我們對另外一條同類電纜進行了故障測試。第二條電纜鋪設方式與第一條類似，也是一條電纜3個負載點，經過低壓脈衝法測試， 電纜長度250米左右。這條電纜是2根芯線高阻擊穿短路，其他芯線，用500V搖表測試，阻值較高。
低壓脈衝法測試波形同圖2類似，這裡不再分析。
這條電纜，用高壓衝閃法測試時，用其中一相加壓測試時，出現了圖6所示的波形，圖6波形為標準的故障點不放點測試波形。出現這種波形時，球間隙放點聲音非常小，操作箱電流表幾乎不動。 說明加的這條芯線電阻雖然不高，但是沒有出現擊穿故障點。
圖6 衝閃法測試 故障點不放點測試波形
低壓電纜，用衝閃法測試時，開始加壓，我們一般採用較小的球間隙，比如一毫米左右間隙，加較小的高壓測試，故障電纜可以正常放點，並且放點電流較大時，再加較高電壓測試以及故障定點，防止直接用高壓將沒有故障的電纜擊穿形成新的故障點。
圖6所示的故障點不放電波形，詳細波形分析，詳見電纜故障測試儀使用說明書第八章第4節 。
第二條電纜，用另一條短路芯線，進行衝閃法測試，測試波形如圖7所示：
圖7 近端故障測試波形（波形壓縮狀態列印）
圖7所示的波形，再波形為擴展狀態觀看，是標準的近端故障測試波形。出現這種測試波形，要慢慢調節輸入振幅電位器，儘量在小振幅狀態採樣，波形擴展後，有些故障距離稍微長一點的，可以讀到故障 距離波形數據。
本例故障，波形擴展後，確定的故障距離為30米左右（現場測試波形沒有列印，近端故障測試距離誤差相對較大，故障定點要仔細辨別），最後的定點結果與測試結果基本上一致，挖開電纜後，確定了這個故障是封閉性相間短路故障，在電纜外露的情況下，放點聲音也特別小，無法用耳朵或者定點儀判斷故障點以及故障電纜（同一處埋設多根類似電纜），要輔助用散沙方法確定。
近端故障的波形分析，詳見電纜故障測試儀使用說明書第八章第6節
第二條電纜故障排除後，我們還測試了第三條同類電纜，不過這條電纜非常短，電纜長度只有10多米。對於短電纜故障測試，可以省掉低壓脈衝法測試過程，直接用衝閃法進行故障定點。雖然電纜太短，衝閃法球間隙放點幹擾大，但是，用我們的聲磁同步定點儀，順利的找到了一條短電纜的三處接地故障點。有測試經驗的測試人員，是很容易分辨從地下傳來的地震波與從空氣中傳來的球間隙放電聲音的。
第3條電纜測試完成後，我們對第4條稍微粗點的動力電纜進行測試。這條電纜為4芯，其中三芯截面積16平方毫米，一芯10平方毫米，帶鎧，故障現象是4芯接地。
用500V搖表測試，ABCO芯線對地為零，相間絕緣電阻為零 。
用低壓脈衝法測試ABCO相間全長，6次測試結果一致，為標準的脈衝法測試全長波形，測試全長175米，與現場距離基本相符。圖8為脈衝法測試電纜全長波形 ：
圖8 脈衝法測試電纜全長波形
脈衝法測試完畢後，用衝閃法測試，測試波形如圖9所示。根據圖9測試波形，確定的故障距離為80米（前面兩個正波形間距離），因為這條電纜出現故障後，已經啟用備用電纜，不急於馬上排除故障，就簡單的做了故障定點以及電纜路徑測試 工作。
圖9 衝閃法測試低壓動力電纜故障測試波形
圖9的測試波形，與標準的衝閃測試波形有些區別，作為不熟悉儀器的使用者，肯定就好分析波形，但是確定故障距離80米，也有理論上依據。最後在終端頭附近的地面上，聽到了明顯的故障點地震波聲音（距離測試端大概是160米左右），現場沒有開挖排除故障點。 測試的故障距離80米附近，是電纜暗溝鋪設，上面是草坪完全鋪蓋，理論上這種暗溝鋪設的電纜故障，比較難定點。要準確的測試，要等到排除明顯的終端附近的故障點後，再進行測試。
所以，電纜故障測試工作，是需要理論與實踐相結合的工作，即使有再精密的儀器，再豐富的測試經驗，還是會遇到疑難故障、疑難波形，以及複雜的定點環境，需要我們不斷的學習，不斷的總結經驗，才能提高我們的測試水平和工作效率。
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