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电缆故障测试中故障点的击穿

电线故障调试仪中不论是直闪法还是冲闪法，只有使故障点放射并且是充分放射，获得正确的脉冲电流波形，才能保障正确地测量故障距离。本节讨论电线故障点的穿透形式以及使得电线故障点充分放射的措施。
1. 电线故障点穿透的形式
电线故障点穿透基本上可分为电穿透与热穿透两种形式。
电穿透是当电压很高，场强足够大时，介质中存在少量的自由电子将在电场作用下产生碰撞游离，自由电子碰撞中性分子，使其激励游离而产生新的电子和正离子，这些电子和正离子获得电场能量后又和别的中性分子相互碰撞，这个过程不断发展下去，使介质中电子流“雪崩”加剧，造成绝缘介质穿透，形成导电通道，故障点被强大的电子流瞬间短路。我们在电线故障调试中，使用直流高电压或冲击高电压使电线故障点穿透，作用时间很短，属于电穿透。
热穿透是电线绝缘介质在电场的作用下，由于介质损耗所产生的热量使绝缘介质温度升高，若发热量大于向周围媒质散发出的热量，则温度持续上升，随着温度不断升高，使绝缘介质发生烧焦，开裂或局部熔断，*后导致穿透。热穿透电压作用时间长，一般发生在电线运行过程中。
图 4.18给出了电线绝缘介质穿透后，出现的放射通道。在电线故障调试中，在直流或冲击高压的作用下，放射通道产生电弧，出现穿透现象，每一次穿透，将使绝缘介质进一步遭到破坏，放射通道进一步扩大。一般来说，将使故障点电阻降低，临界穿透电压下降。而在一些特殊情况下，比如故障点受潮比较严重时，由于故障点放射电弧产生的热量使故障点水分蒸发，起到干燥作用，反而会出现故障点绝缘电阻升高的现象。
2. 如何使故障点充分放射
由高压设备供给电线的能量可由下式代算：
W=CV 2 /2
即高压设备供给电线的能量与贮能电容量 c成正比，与所加电压的平方成正比。在故障点不穿透放射或虽有放射现象，但放射不充分时，波形上观察不到故障点反射回波，可通过增大贮能电容量C或提高冲击电压V，来使故障点充分放射。
1) 进行直闪调试时，提高直流电压到规定值并维持足够的时间（如 6KV油浸纸绝缘电线，规定的预防试验电压为30KV，试验时间5分钟），直至故障点穿透为止。如仍不穿透，可经过一段时间后再试，往往绝缘冷却后，可使故障点穿透。
2) 进行冲闪调试时，加大球间隙，提高施加到电线上的电压，可使故��点容易穿透。电线故障点往往是由远端反射电压造成的加倍电压而穿透的，如球间隙放射冲击电压为 10KV，电线上故障点可获得接近20KV的电压。因此，实际调试时，应注意选择冲击电压值*好不要超过规定的电线泄漏试验电压的50%～70%。
3) 提高储能电容的容量，加大了高压设备供给电线的能量，实际上也增加了电线上电压持续时间，有利于故障点的穿透。图 4.19给出了典型的电线故障点穿透电压与时间的关系曲线A，以及不同电容量C时电线上得到的电压与时间的关系曲线1、2、3、4（不考虑远端反射电压的影响），当后者与曲线A相交时，即可发生直接穿透。同样冲击电压的前提下，曲线1、2的电容较大，与曲线A有交点，故会使故障点穿透；而曲线3、4对应的情况，电容量较小，尽管电线上电压较高，但衰减快，与曲线A无交点，故不会造成故障点穿透。
4) 进行冲闪调试时，使球间隙多次放射，把故障点烧一段时间后，利用“累积效应”，故障点被进一步破坏，会使得穿透电压降低，放射延时缩短。
3. 故障点在接头处的情况
故障点发生在电线本体，无论是直闪法或冲闪法，一般来说，都会出现比较典型的波形。但如果是故障点发生在电线的中间接头或终端头时，往往碰到一些异常现象，有必要讨论一下。
常见的电线接头有多种：预制接头、热缩材料接头、环氧树脂接头、沥清接头和充油接头。而预制接头、热缩材料接头现在使用是极普遍的。接头的方便性、可靠性，较过去都有很大的提高，但仍然是故障高发点。过去八十年代，环氧树脂接头和沥清接头使用是极普遍的，往往由于做接头时的拙劣工艺而使接头存在空气泡、电裂纹及有害杂质，造成事故隐患，故在环境温度、湿度变化大、负荷超载及预防性试验时形成故障。电线头（接头、终端头）出现了故障，调试时有以下现象：
1) 开始时，故障点电阻值很低，无法进行耐压试验。经高压冲击后，绝缘电阻会越来越高，并无故障点穿透迹象。
2) 调试时，偶而出现故障点放射，但不稳定。
3) 放射延时特别长。
碰到以上现象，都应考虑故障点可能在接头上。这时，应耐心一些，采取使故障点充分放射的措施，以获得正确的测距效果。确不奏效时，可以对照图纸，找出接头位置挖开，通过观察接头是否正常，能否听到微弱的放射声等措施找出故障点。
4. 专用高压信号发生器
我国现场上使用的电线故障调试高压设备是分散式的，由自耦调压器、升压变压器、硅堆、电容、球间隙以及监视仪表等组成，存在以下问题：
1) 每次使用时人工接线、查线，费时且十分不方便。
2) 通过改变球间隙大小（改变球间隙放射电压）来改变施加到电线上去的冲击高压，只能大体估计大小，不能准确控制冲击高压的幅值，而且放射时间间隔亦不可调。
3) 改变接线或人工调节球间隙时，每次均需人工放射，费时间，且不**。
4) 无隔音措施，球间隙放射噪声大。
专用的电线故障调试高压信号发生器是为克服以上问题所设计的，有以下特点：
1) 设备集装了调压器、升压器、高压硅堆、电容器等，避免了每次使用时，在这些设备之间人工接线。
2) 使用触头代替球形放射间隙，可预先把储能电容上电压调整到任意预定值，启动电磁铁，带动可移动触头与静触头接触，把电容上能量释放到电线上去。有消音措施，产生放射噪声小。
3) 具有周期性连续冲击放射功能，即对电容进行持续充电，每隔一定的时间（ 3s～10s可调）后，触头自动闭合一次，电容上电压施加到电线上去，使故障点放射，并重复进行。该方式特别适用于故障定点调试。
4) 在电源关闭或停电时，自动对储能电容放射。
使用专用高压信号发生器，可大大加快电线故障调试速度。由于避免了人工接线不恰当造成的仪器记录波形的不规范，使故障测距结果准确可靠。在故障定点时，因连续两次放射的时间固定，有利于区别电线故障放射引起的振动与环境干扰。

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