電纜故障閃絡波形講義（一）

一、基礎概念與適用場景

1. 閃絡故障定義

電纜高阻閃絡故障：故障點絕緣電阻極高（通常＞10 倍電纜特性阻抗），常態下無明顯泄漏，僅在施加足夠高壓時瞬間擊穿放電，形成瞬時電弧通道。

2. 核心測試方法（高壓閃絡法）

低壓脈沖法無法檢測高阻故障（反射幅度＜5%），需用高壓閃絡法，分兩類：

· 直閃法（直流高壓閃絡）：適用于純閃絡性故障（如絕緣瞬時擊穿），直流升壓至擊穿，記錄放電脈沖往返時間。

· 沖閃法（沖擊高壓閃絡）：適用于高阻泄漏 + 閃絡故障（如絕緣老化、高阻接地），通過儲能電容 + 球間隙施加高壓脈沖，強制故障點擊穿。

3. 行波測距原理

脈沖波在電纜中以固定波速 v傳播，遇到阻抗突變點（故障點、接頭、終端）產生反射；通過測量發射脈沖與反射脈沖的時間差 Δt，計算故障距離：S = v × Δt / 2（除以 2 為往返行程）

二、直閃法波形特征與分析

1. 典型波形結構（電流取樣，正脈沖觸發）

· 發射脈沖（T?）：故障點擊穿瞬間產生的正向尖峰脈沖，為時間基準點。

· 故障點反射脈沖（T?）：發射波到故障點后反射，正極性、前沿帶負反沖拐點（核心特征）。

· 二次反射脈沖（T?）：反射波到測試端再反射回故障點，幅度衰減、極性不變。

· 終端反射脈沖（T?）：波到電纜遠端（開路）的反射，用于校準全長。

2. 波形卡位規則（直閃）

· 起點：發射脈沖上升沿與基線交點。

· 終點：故障反射脈沖負反沖拐點 / 上升沿與基線交點。

· 距離計算：S = v × (T? ? T?) / 2。

3. 常見直閃波形

· 標準直閃波形：發射正脈沖→故障點正反射（帶負反沖）→二次反射（幅度減小）→終端反射。

· 近距離故障：反射脈沖緊跟發射脈沖，負反沖明顯，二次反射間隔小。

· 遠距離故障：反射脈沖滯后，幅度衰減，負反沖相對較小。

三、沖閃法波形特征與分析

1. 沖閃波形核心特點（電流取樣）

· 發射脈沖為正脈沖，故障反射脈沖全為正、前沿必有負反沖（負反沖幅度＜正脈沖）。

· 波形隨加壓、電容、故障性質變化，但負反沖拐點為故障定位唯一基準。

· 多次放電后波形趨于穩定，取第 2–3 周期穩定波形計算。

2. 沖閃波形卡位要點

· 排除球間隙、引線電感的雜散干擾尖峰（前沿陡、無負反沖）。

· 故障點拐點：反射脈沖第一個負反沖最低點 / 上升沿起點。

· 全長校準：用終端反射脈沖（T?）驗證：S 全長 = v × (T? ? T?) / 2。

3. 典型沖閃波形

· 穩定沖閃波形：發射脈沖→故障反射（正 + 負反沖）→多次往返反射（幅度遞減）→終端反射。

· 放電不穩定波形：前 1–2 周期雜亂，第 3 周期后負反沖清晰，取穩定段計算。

· 高阻泄漏故障：負反沖幅度大、反射脈沖寬，擊穿電壓高。

四、二次脈沖法波形（閃絡延伸方法）

1. 原理

高壓使故障點燃弧（短時轉為低阻），同時發射兩組低壓脈沖：燃弧前（完好波形）、燃弧中（故障波形）；對比兩波形首次分離點為故障位置。

2. 波形特征

· 完好波形（無電弧）：僅終端反射，無故障點反射。

· 故障波形（燃弧中）：故障點產生強負反射脈沖，與完好波形明顯分離。

· 差值波形：兩波形相減，故障點呈現明顯負脈沖凹陷，定位直觀。

五、波形干擾與異常處理

1. 常見干擾波形

· 雜散尖峰：球間隙、引線電感引起，前沿陡、無負反沖，非故障點。

· 接頭反射：中間接頭產生小幅度正負交替反射，幅度遠小于故障點。

· 多次反射：終端與故障點間往返，幅度逐次衰減，不影響首次定位。

2. 異常波形處理

· 無反射 / 反射弱：升壓不足、未擊穿；提高電壓、增大儲能電容。

· 波形雜亂：放電不穩定；多次采樣、取穩定周期、檢查接線。

· 負反沖不明顯：故障點電阻過低；改用直閃法或降低沖擊電壓。

六、實操步驟（沖閃法為例）

1. 接線：高壓發生器→球間隙→儲能電容→電纜相芯；電流耦合器套在接地線，接測試儀。

2. 參數設置：輸入電纜波速 v（如 10kV 交聯聚乙烯≈172 m/μs）、量程。

3. 升壓采樣：緩慢升壓，觀察電壓降幅（降幅大 = 擊穿）；儀器記錄波形。

4. 波形分析：找負反沖拐點，定起點 / 終點，計算距離。

5. 驗證：用終端反射校準全長，誤差≤±1% 為合格。

七、總結

· 直閃法：純閃絡故障，波形簡潔，負反沖清晰。

· 沖閃法：高阻泄漏 + 閃絡故障，波形多樣，負反沖拐點為定位核心。

· 二次脈沖法：波形對比直觀，適合復雜高阻故障。

關鍵：波速校準、排除干擾、穩定采樣、負反沖卡位。

電纜故障測試儀