電纜故障測試中故障點的擊穿

電線故障調試儀中不論是直閃法還是沖閃法，只有使故障點放射并且是充分放射，獲得正確的脈沖電流波形，才能保障正確地測量故障距離。本節討論電線故障點的穿透形式以及使得電線故障點充分放射的措施。
1. 電線故障點穿透的形式
電線故障點穿透基本上可分為電穿透與熱穿透兩種形式。
電穿透是當電壓很高，場強足夠大時，介質中存在少量的自由電子將在電場作用下產生碰撞游離，自由電子碰撞中性分子，使其激勵游離而產生新的電子和正離子，這些電子和正離子獲得電場能量后又和別的中性分子相互碰撞，這個過程不斷發展下去，使介質中電子流“雪崩”加劇，造成絕緣介質穿透，形成導電通道，故障點被強大的電子流瞬間短路。我們在電線故障調試中，使用直流高電壓或沖擊高電壓使電線故障點穿透，作用時間很短，屬于電穿透。
熱穿透是電線絕緣介質在電場的作用下，由于介質損耗所產生的熱量使絕緣介質溫度升高，若發熱量大于向周圍媒質散發出的熱量，則溫度持續上升，隨著溫度不斷升高，使絕緣介質發生燒焦，開裂或局部熔斷，*后導致穿透。熱穿透電壓作用時間長，一般發生在電線運行過程中。
圖 4.18給出了電線絕緣介質穿透后，出現的放射通道。在電線故障調試中，在直流或沖擊高壓的作用下，放射通道產生電弧，出現穿透現象，每一次穿透，將使絕緣介質進一步遭到破壞，放射通道進一步擴大。一般來說，將使故障點電阻降低，臨界穿透電壓下降。而在一些特殊情況下，比如故障點受潮比較嚴重時，由于故障點放射電弧產生的熱量使故障點水分蒸發，起到干燥作用，反而會出現故障點絕緣電阻升高的現象。
2. 如何使故障點充分放射
由高壓設備供給電線的能量可由下式代算：
W=CV 2 /2
即高壓設備供給電線的能量與貯能電容量 c成正比，與所加電壓的平方成正比。在故障點不穿透放射或雖有放射現象，但放射不充分時，波形上觀察不到故障點反射回波，可通過增大貯能電容量C或提高沖擊電壓V，來使故障點充分放射。
1) 進行直閃調試時，提高直流電壓到規定值并維持足夠的時間（如 6KV油浸紙絕緣電線，規定的預防試驗電壓為30KV，試驗時間5分鐘），直至故障點穿透為止。如仍不穿透，可經過一段時間后再試，往往絕緣冷卻后，可使故障點穿透。
2) 進行沖閃調試時，加大球間隙，提高施加到電線上的電壓，可使故障點容易穿透。電線故障點往往是由遠端反射電壓造成的加倍電壓而穿透的，如球間隙放射沖擊電壓為 10KV，電線上故障點可獲得接近20KV的電壓。因此，實際調試時，應注意選擇沖擊電壓值*好不要超過規定的電線泄漏試驗電壓的50%～70%。
3) 提高儲能電容的容量，加大了高壓設備供給電線的能量，實際上也增加了電線上電壓持續時間，有利于故障點的穿透。圖 4.19給出了典型的電線故障點穿透電壓與時間的關系曲線A，以及不同電容量C時電線上得到的電壓與時間的關系曲線1、2、3、4（不考慮遠端反射電壓的影響），當后者與曲線A相交時，即可發生直接穿透。同樣沖擊電壓的前提下，曲線1、2的電容較大，與曲線A有交點，故會使故障點穿透；而曲線3、4對應的情況，電容量較小，盡管電線上電壓較高，但衰減快，與曲線A無交點，故不會造成故障點穿透。
4) 進行沖閃調試時，使球間隙多次放射，把故障點燒一段時間后，利用“累積效應”，故障點被進一步破壞，會使得穿透電壓降低，放射延時縮短。
3. 故障點在接頭處的情況
故障點發生在電線本體，無論是直閃法或沖閃法，一般來說，都會出現比較典型的波形。但如果是故障點發生在電線的中間接頭或終端頭時，往往碰到一些異常現象，有必要討論一下。
常見的電線接頭有多種：預制接頭、熱縮材料接頭、環氧樹脂接頭、瀝清接頭和充油接頭。而預制接頭、熱縮材料接頭現在使用是極普遍的。接頭的方便性、可靠性，較過去都有很大的提高，但仍然是故障高發點。過去八十年代，環氧樹脂接頭和瀝清接頭使用是極普遍的，往往由于做接頭時的拙劣工藝而使接頭存在空氣泡、電裂紋及有害雜質，造成事故隱患，故在環境溫度、濕度變化大、負荷超載及預防性試驗時形成故障。電線頭（接頭、終端頭）出現了故障，調試時有以下現象：
1) 開始時，故障點電阻值很低，無法進行耐壓試驗。經高壓沖擊后，絕緣電阻會越來越高，并無故障點穿透跡象。
2) 調試時，偶而出現故障點放射，但不穩定。
3) 放射延時特別長。
碰到以上現象，都應考慮故障點可能在接頭上。這時，應耐心一些，采取使故障點充分放射的措施，以獲得正確的測距效果。確不奏效時，可以對照圖紙，找出接頭位置挖開，通過觀察接頭是否正常，能否聽到微弱的放射聲等措施找出故障點。
4. 專用高壓信號發生器
我國現場上使用的電線故障調試高壓設備是分散式的，由自耦調壓器、升壓變壓器、硅堆、電容、球間隙以及監視儀表等組成，存在以下問題：
1) 每次使用時人工接線、查線，費時且十分不方便。
2) 通過改變球間隙大小（改變球間隙放射電壓）來改變施加到電線上去的沖擊高壓，只能大體估計大小，不能準確控制沖擊高壓的幅值，而且放射時間間隔亦不可調。
3) 改變接線或人工調節球間隙時，每次均需人工放射，費時間，且不**。
4) 無隔音措施，球間隙放射噪聲大。
專用的電線故障調試高壓信號發生器是為克服以上問題所設計的，有以下特點：
1) 設備集裝了調壓器、升壓器、高壓硅堆、電容器等，避免了每次使用時，在這些設備之間人工接線。
2) 使用觸頭代替球形放射間隙，可預先把儲能電容上電壓調整到任意預定值，啟動電磁鐵，帶動可移動觸頭與靜觸頭接觸，把電容上能量釋放到電線上去。有消音措施，產生放射噪聲小。
3) 具有周期性連續沖擊放射功能，即對電容進行持續充電，每隔一定的時間（ 3s～10s可調）后，觸頭自動閉合一次，電容上電壓施加到電線上去，使故障點放射，并重復進行。該方式特別適用于故障定點調試。
4) 在電源關閉或停電時，自動對儲能電容放射。
使用專用高壓信號發生器，可大大加快電線故障調試速度。由于避免了人工接線不恰當造成的儀器記錄波形的不規范，使故障測距結果準確可靠。在故障定點時，因連續兩次放射的時間固定，有利于區別電線故障放射引起的振動與環境干擾。

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