一,、 高壓脈沖電流法（也叫高壓閃絡(luò)法－電流取樣）介紹
       電纜的高阻泄漏性故障與高阻閃絡(luò)性故障,，由于故障點(diǎn)電阻較大（大于10倍的電纜特性阻抗）,，低壓脈沖在故障點(diǎn)沒有明顯的反射（反射脈沖幅度小于5%）,，故不能用低壓脈沖反射法測距,。
       高壓脈沖電流法,，是將電纜故障點(diǎn)用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波信號,，通過分析判斷電流行波信號在測量端與故障點(diǎn)往返一趟的時間來計算故障距離。脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號,。

      
圖1    沖擊高壓閃絡(luò)測試的接線示意圖 

     圖1是沖擊高壓閃絡(luò)測試的接線示意圖,，電流耦合器L放置在儲能電容C接電纜外皮的接地引線旁。L實(shí)際上是一個空心線圈,，與地線中電流產(chǎn)生的磁場相匝鏈,。設(shè)時間t2與t1時電流分別為i2與i1,t1小于t2但接近t2,根據(jù)電磁感應(yīng)定律求出線圈的輸出電壓：

             V＝K(i2－i1)/(t2－t1)＝KΔi/Δt 

    其中參數(shù)K是一取決于線圈匝數(shù)、形狀及與地線相對位置的常數(shù),，電流變化量:

Δi＝i2－i1,，時間變化量:Δt＝t2－t1。通過計算公式說明,，線性電流耦合器的輸出電壓與地線電流的變化率成正比,，而不是與地線中電流本身成正比。

             圖2 a.地線中的電流  b. 電流取樣合器的輸出

    圖2給出了地線中的電流與對應(yīng)的電流取樣器的輸出,，可以看出電流取樣器在地線中電流開始上升時,，輸出是一個尖脈沖，而在地線中電流趨于平穩(wěn)后,，輸出為零,。因此，在故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波到達(dá)后,，線性電流耦合器輸出一脈沖信號,，可以從電流耦合取樣器有無脈沖信號輸出，判斷測量點(diǎn)是否有電流行波出現(xiàn)。

與脈沖電壓法使用電阻,、電容分壓器進(jìn)行電壓取樣不同,，脈沖電流法使用的電流耦合取樣器平行地放置在低壓側(cè)地線旁，與高壓回路無直接的電氣連接,，對記錄儀器與操作人員來說,，特別安全、方便,。
    實(shí)際測試中,，電流取樣器有采用空心線圈的，放置在地線旁邊,，優(yōu)點(diǎn)是方便,，缺點(diǎn)是放置的位置，遠(yuǎn)近影響成采集脈沖波形的大小,。也有采用高頻磁芯的電流取樣器,，直接串接在地線中， 優(yōu)點(diǎn)是采集波形穩(wěn)定,，缺點(diǎn)是接線稍微比空心線圈的復(fù)雜一些,。圖3是幾種電流取樣耦合器的外型圖：

      
           圖3a 感應(yīng)式空心線圈取樣器   b  高頻磁芯串接式取樣器
    圖4是高頻磁芯串接式取樣器與高壓脈沖電容器的連接圖，圖中,，將取樣器與放電間隙直接與脈沖電容器連接,，簡化了高壓接線，高壓脈沖波形比較正規(guī)容易識別,，本培訓(xùn)教程中的實(shí)測波形,，大都是用這種取樣方式取得的。

   
圖4  串接式取樣器連接示意圖

   二,、 沖擊高壓閃絡(luò)測試法（簡稱 沖閃法）
      1,、沖閃法 應(yīng)用范圍：
       在故障點(diǎn)電阻不很高時，因直流泄漏電流較大,，電壓幾乎全降到了高壓試驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)阻上去了,，電纜上電壓很小，故障點(diǎn)形不成閃絡(luò),，必須使用沖擊高壓閃絡(luò)測試法,，簡稱沖閃法。沖閃法亦適用于測試大部分閃絡(luò)性故障,。當(dāng)然,，由于直閃法波形相對簡單，容易獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果,，有使用條件時,，應(yīng)盡量使用直閃法測試。
       在實(shí)際的現(xiàn)場測試工作中，符合直閃法使用條件的機(jī)會很少,，我們一般都是在電壓脈沖測試完畢后,，直接用沖閃法測試 。
      2. 沖閃法接線：

      沖閃法接法如圖5所示,，它與直閃法接線基本相同,，不同的是在儲能電容C與電纜之間串入一球形間隙G。首先,，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓升壓器對電容C充電,，當(dāng)電容C上電壓足夠高時，球形間隙G擊穿,，電容C對電纜放電,，這一過程相當(dāng)于把直流電源電壓突然加到電纜上去。

圖5    沖閃法測試接線（感應(yīng)式取樣器)

        圖6是一款電纜故障閃絡(luò)測試儀說明書中,，使用串接式電流取樣器時,，沖閃法接線圖：

圖6      電流取樣沖閃法接線圖（取樣器串接）

   從圖5、圖6看,，接線基本相同,，就是取樣器接線方法不同。還有,，就是圖6沒有標(biāo)示大功率限流電阻R以及毫安表,。 實(shí)際測試工作中，由于使用的交直流試驗(yàn)變壓器過負(fù)荷能力高,，控制操作箱低壓測也有電流表顯示，所以限流電阻,、毫安表大都可以不接進(jìn)行沖閃法測試,。

      3、故障點(diǎn)擊穿與否的判斷
      沖閃法的一個關(guān)鍵是判斷故障點(diǎn)是否擊穿放電,。一些經(jīng)驗(yàn)不足的測試人員往往認(rèn)為,，只要球間隙放電了，故障點(diǎn)就擊穿了,，顯然這種想法是不正確的,。

       球間隙擊穿與否與間隙距離及所加電壓幅值有關(guān)，距離越大,，間隙擊穿所需電壓越高,，通過球間隙加到電纜上的電壓越高。而電纜故障點(diǎn)能否擊穿取決于故障點(diǎn)電壓是否超過臨界擊穿電壓,，如果球間隙調(diào)整較小,，電纜上得到的沖擊高壓小于故障點(diǎn)擊穿電壓，故障點(diǎn)就不會出現(xiàn)擊穿。

      除了根據(jù)儀器記錄波形判斷故障點(diǎn)是否擊穿之外,，還可通過以下現(xiàn)象來判斷故障點(diǎn)是否擊穿：

      (1) 電纜故障點(diǎn)沒擊穿時,，一般球間隙放電聲嘶啞，不清脆,，而且火花較弱,。而故障點(diǎn)擊穿時，球間隙放電聲清脆響亮,，火花較大（這點(diǎn)需要有測試經(jīng)驗(yàn)）,。

     (2) 電纜故障點(diǎn)未擊穿時，電流表擺動較?。ㄒ话愕蛪簻y電流表小于),，而故障點(diǎn)擊穿時，電流表指針擺動范圍較大（一般低壓測電流表大于),。

     4. 故障點(diǎn)不擊穿時的脈沖電流波形分析：

     圖7給出了故障點(diǎn)不擊穿時的沖閃測試行波傳播網(wǎng)格圖,、電流波形以及電流取樣耦合器的輸出。

 圖7     故障點(diǎn)不擊穿時脈沖電流波形分析

     下面分析一下電流波形的產(chǎn)生過程,。首先說明,，球間隙放電后，即被電弧短路,，儲能電容相當(dāng)于直流電源,，對高頻行波信號呈短路狀態(tài)，電流波反射系數(shù)ρ＝+1,；而電纜遠(yuǎn)端開路,，電流波反射系數(shù)ρ＝-1。

      假設(shè)在t＝0,，電容上電壓為-E時,，球間隙擊穿，產(chǎn)生沿電纜向前運(yùn)動的電流波i0＝-E/Z0,，電流波在電纜遠(yuǎn)端產(chǎn)生負(fù)的反射波ρi0=-i0,，返回測量端，遠(yuǎn)端反射電流波在測量端產(chǎn)生正的全反射,，運(yùn)動到遠(yuǎn)端后,，又被倒相反射回來??，電流波將如此來回反射,，直到能量全部消耗掉,。把測量端所有電流行波相加后，可得到如圖7.b所示的電流波形,，圖7.c對應(yīng)的是電流取樣耦合器輸出,?？梢姡收宵c(diǎn)未擊穿時,，脈沖電流波形是交替變化極性的脈沖,，相鄰脈沖之間的距離對應(yīng)電纜長度。
       需要說明的是,，上面波形是基于對反射原理的描述,，實(shí)際使用的測試儀器－閃測儀，標(biāo)定的脈沖波形,，有負(fù)脈沖觸發(fā),、正脈沖觸發(fā)之分,，所以閃測儀顯示的波形極性會*相反,。圖7c波形是負(fù)脈沖觸發(fā)波形,，本系列培訓(xùn)教程中的現(xiàn)場測試波形，均是正脈沖觸發(fā)波形,，二者極性不同,，讀者分析波形時要注意區(qū)別。
       圖8是我們的一款電纜故障閃測儀說明書中,，對故障點(diǎn)不擊穿放電時波形以及說明：  

 
圖8   閃測儀描述的的故障點(diǎn)不放電波形 

     4. 故障點(diǎn)直接擊穿的脈沖電流波形：

      在高壓設(shè)備通過球間隙加到電纜上的高壓信號幅值大于故障點(diǎn)臨界擊穿電壓時,，電壓波穿過故障點(diǎn)一定時間后，故障點(diǎn)電離,，擊穿放電,，這種情況叫高壓脈沖直接擊穿。

 圖9   故障點(diǎn)直接擊穿的脈沖電流波形分析

      如圖9.a行波網(wǎng)格圖所示,，球間隙擊穿后,，高電壓波-E沿電纜向前運(yùn)動，相應(yīng)的電流波為i0＝-E/Z0,，經(jīng)時間τ后,，高電壓波到達(dá)故障點(diǎn)，故障點(diǎn)開始電離,，在經(jīng)放電延時td后，擊穿放電,。電壓從-E突跳到0,，產(chǎn)生如直閃法擊穿類似的行波過程，相應(yīng)的電流波形與電流取樣耦合器的輸出分別見圖9.b與9.c ,。

      脈沖電流波形的*個脈沖是球間隙擊穿時電容對電纜放電引起的,，第二個脈沖則是由故障點(diǎn)傳來的故障點(diǎn)放電電流脈沖，以及在測量點(diǎn)反射脈沖迭加的結(jié)果,，幅值是故障點(diǎn)放電電流脈沖的兩倍,，即為2E/Z0（考慮傳播損耗,，實(shí)際值要小）,，以后的脈沖則是電流行波在故障點(diǎn)與測量點(diǎn)之間來回反射造成的,。波形上第二個負(fù)脈沖與第三個負(fù)脈沖之間的時間差Δt＝2τ，對應(yīng)于電流脈沖在故障點(diǎn)與測量點(diǎn)之間往返一次所需的時間,，可用來計算故障點(diǎn)與測量點(diǎn)間的距離,。

       需要注意，不要把電容對電纜的放電脈沖與故障點(diǎn)放電脈沖的時間差,，即波形上*個與第二個負(fù)脈沖之間的時間,，誤認(rèn)為是脈沖在故障點(diǎn)與測量點(diǎn)往返一次的時間2τ，由圖8看出,，它比2τ多出了放電延時時間td,，而td是不確定的，它與施加到故障點(diǎn)上的電壓,、故障點(diǎn)破壞程度,、電纜絕緣材料等因素有關(guān)。
       也就是說,，圖9c中,，*個波形與第二個波形之間，時間差稍微大一些,，第二個波形與第三個波形之間,，測試數(shù)據(jù)相對準(zhǔn)確。 實(shí)際測試工作中,，有時反射波形比較復(fù)雜時,，對波形分析原理不是非常熟悉時，我們就直接分析后面有規(guī)律的反射波形,，可以不管前面的自己不會分析的波形,。
        除了故障點(diǎn)不擊穿波形，故障點(diǎn)正常擊穿波形,，實(shí)際測試工作中,，還有近端故障測試波形，故障點(diǎn)二次擊穿波形 ,，詳見電纜故障測試儀使用說明書第八章,。
        三、直流高壓閃絡(luò)測試法（直閃法）

    高壓閃絡(luò)法,，按測試方法分為直閃法,、沖閃法，下面介紹直閃法 

    1. 直閃法應(yīng)用范圍

    直流高壓閃絡(luò)測試法（簡稱直閃法）用于測量閃絡(luò)擊穿性故障,，即故障點(diǎn)電阻*,，在用高壓試驗(yàn)設(shè)備把電壓升到一定值時就產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿的故障,。

    據(jù)統(tǒng)計，能用直閃法測量的電纜故障,，約占電纜故障總數(shù)的不到20%,，在預(yù)防性試驗(yàn)中出現(xiàn)的電纜故障多屬于該類故障。直閃法獲得的波形簡單,、容易理解,。而一些故障點(diǎn)在幾次閃絡(luò)放電之后，往往造成故障點(diǎn)電阻下降,，以致不能再用直閃法測試,，故實(shí)際工作中應(yīng)珍惜能夠進(jìn)行直閃測試的機(jī)會。

    2. 接線

    直閃法接線如圖5所示,，T1為調(diào)壓器,、T2為高壓試驗(yàn)變壓器，容量在1～5千伏安之間,，輸出電壓在10～50千伏之間,；C為儲能電容器；L為線電流取樣耦合器,。電流取樣耦合器L的輸出經(jīng)屏蔽電纜接測距儀器（閃測儀）的輸入端子,。注意：一般感應(yīng)式電流取樣耦合器L的正面標(biāo)有放置方向，應(yīng)將電流耦合器按標(biāo)示的方向放置,，否則,，輸出的波形極性會不正確。

                          圖10   直閃法測試接線

    儲能電容C對高頻行波信號呈短路狀態(tài),，在故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電壓,、電流行波到達(dá)后，起產(chǎn)生電流信號的作用,，脈沖電容器,，也可使用6千伏－40千伏（根據(jù)電纜電壓等級確定）的電力電容器，電容容量宜選在1～8微法,。實(shí)際測試中,，應(yīng)盡可能使電容容量大一些，這有助于使故障點(diǎn)充分放電,，獲得的脈沖電流波形規(guī)范,，容易識別。

     在實(shí)際測試中,，往往出現(xiàn)因接線或電流取樣耦合器L放置不當(dāng)而造成的波形不規(guī)范,，不容易識別故障點(diǎn)距離,。應(yīng)嚴(yán)格按圖10接線,，把高壓發(fā)生器接地線與電容器

低壓側(cè)出線連接在一起后接電纜的外皮,。圖11是一種不正確的接線方法，操作人員往往圖方便,，把電容低壓側(cè)出線接在接地網(wǎng)上,，通過接地網(wǎng)與電纜外皮相接。行波經(jīng)過接地網(wǎng)傳播,，可能因傳輸距離較長,，造成脈沖電流波形不規(guī)范。應(yīng)盡量縮短電容與電纜之間的連線,，以避免因?qū)б€過長造成波形失真,。電流取樣耦合器L應(yīng)放在

電容器低壓側(cè)出線上。

                          圖11   不正確的接地

    為安全起見,，高壓設(shè)備,、電容器的外殼、電纜的完好線芯一定要就近接電站的接地網(wǎng),。

    圖10是相對地故障的接線,，對于相對相故障來說，可把其中一個故障芯線與地接在一起后進(jìn)行測試,。其故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流波過程與相對地類似,，故不再單獨(dú)

敘述。
    實(shí)際測試中,，我們對其中一根故障相加壓,，其余相不管有*，都可以直接與電纜鎧裝相連后接地,，如圖12所示：

 
圖12  高壓閃絡(luò)法電纜接線示意圖 

     3. 故障點(diǎn)擊穿與否的判斷

     逐漸升高加在電纜上的直流電壓,，當(dāng)電壓超過故障間隙擊穿電壓時，故障點(diǎn)擊穿放電,。故障點(diǎn)擊穿,，除了測量儀器被觸發(fā)顯示出波形外，還可通過以下現(xiàn)象判斷：

    (1) 電壓突然下降（操作箱電壓表指針向刻度零點(diǎn)擺動）,；

    (2) 直流泄漏電流突然增大（微安表指針突然向上擺動）,；

    (3) 過電流繼電器動作（使用直閃法，操作箱過流保護(hù)一定要打開）,；

    (4) 與試驗(yàn)設(shè)備相接的地線處出現(xiàn)“回火”,，聽到“啪，啪”的響聲,。

   4. 直閃法測試脈沖電流波形
     直閃法,，沖閃法兩種測試方法，只是接線方式有所區(qū)別,，脈沖反射的原理形同,，所以,，波形分析的方法與前面講過的沖閃法相同。