电缆故障测定方式方法浅析

电缆故障测定方式方法浅析

侯建峰赵旭

（国网济南供电公司山东省济南市250012）

摘要：近年根据多年的实际工作经验中，发现高压电缆和低压电缆的故障各有许多不同之处，高压电缆故障多以运行故障为主，且大多数是高阻故障，而高阻故障又分泄露和闪络两大类型；而低压电缆故障只有开路、短路和断路三种情况（当然，高压电缆也包括这三种情况）,针对不同的故障采取不同的故障测定方法。

关键词：电缆故障；测定方法；测距；定点

1低阻故障

射频识别技术(RFID)是20世纪中叶进凡是电缆故障点绝缘电阻下降至该电缆的特性阻抗，甚至直流电阻为零的故障均称为低阻故障或短路故障（注：这个定义是从采用脉冲反射法的角度，考虑到波阻抗不同对反射脉冲的极性变化的影响而下的。对于电桥法，低阻故障的定义不受特性阻抗概念的限制。）这里给出一个电缆特性阻抗的参考值：

铝芯240m㎡截面积的电力电缆的特性阻抗约为10Ω；

铝芯35m㎡截面积的电力电缆的特性阻抗约为40Ω。

其余截面积的铝芯电力电缆的特性阻抗可据此估算。

凡是电缆绝缘电阻无穷大或虽正常电缆的绝缘电阻值相同，但电压却不能馈至用户端的故障均称为开路（断路）故障。

2高阻故障

电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障均为高阻故障。

（1）泄漏故障：在作电缆高压绝缘试验时，泄漏电流随试验电压的增加而增加。在试验电压升高到额定值时（有时还远远达不到额定值），泄漏电流超过允许值，称为高阻泄漏故障。

（2）闪络性故障：试验电压升至某值时，监视泄漏电流的电表指值突然升高，表针且呈闪络性摆动，电压稍下降时，此现象消失，但电缆绝缘仍有极高的阻值，这表明电缆存在有故障。而这种故障点没有形成电阻信道，只有放电间隙或闪络表面的故障便称为闪络性故障。

无论是高压电缆或低压电缆，在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。电缆故障可概括为接地、短路、断线三类，其故障类型主要有以下几方面：

①三芯电缆一芯或两芯接地。

②二相芯线间短路。

③三相芯线完全短路。

④一相芯线断线或多相断线。

对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断，对于非直接短路和接地故障，用兆欧表摇测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻，根据其阻值可判定故障类型。

3电缆故障点测试方法

电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。

电缆故障性质的诊断，即确定故障的类型与严重程度，以便于测试人员对症下药，选择适当的电缆故障测距与定点方法。

电缆故障测距又叫粗测，在电缆的一端使用仪器确定故障距离。

电缆故障定点又叫精测，即按照故障测距结果，根据电缆的路径走向，找出故障点的大体方位来，在一个很小的范围内，利用放电声测法或其它方法确定故障点的准确位置。

3.1故障测距

（1）电桥法是一种经典测试方法。电桥法优点是简单、方便、精确度高，但它的重要缺点是不适用于高阻与闪络性故障，因为故障电阻很高的情况下，电桥里电流很小，一般灵敏度的仪表，很难探测，实际上电缆故障大部分属于高阻与闪络性故障。在用电桥法测量故障距离之前，需用高压设备将故障点烧穿，使其故障电阻值降到可以用电桥法进行测量的范围，而故障点烧穿是件十分困难的工作，往往要花费数小时，甚至几天的时间，十分不方便，有时会出现故障点烧断，故障电阻反而升高的现象，或是故障电阻烧得太低，呈永久短路，以至不能用放电声测法进行最后定点。

（2）低压脉冲反射法，又叫雷达法，低压脉冲反射法用于测量电缆的低阻、短路与断路故障。它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测距。低压脉冲反射法的优点是简单、直观、不需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。根据脉冲反射波形还可以容易地识别电缆接头与分支点的位置。

（3）脉冲电压法，又称闪测法，是六十年代发展起来的一种高阻与闪络性故障测试方法。首先使电缆故障在直流高压或脉冲高压信号的作用下击穿，然后，通过观察放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间测距。脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化，是电缆故障测试技术的重大进步。

（4）脉冲电流法是八十年代初发展起来的一种测试方法，以安全、可靠、接线简单等优点显示了强大的生命力。脉冲电流法与脉冲电压法的区别在于：前者通过一线性电流耦合器测量电缆故障击穿时产生的电流脉冲信号，成功地实现了仪器与高压回路的电耦合，省去了电容与电缆之间的串联电阻与电感，简化了接线，传感器耦合出的脉冲电流波形亦比较容易分辨。直流高压闪络测试法的应用范围：直流高压闪络测试法用于测量闪络击穿性故障，即故障点电阻极高，在用高压试验设备把电压升到一定值时就产生闪络击穿的故障。

4电缆故障定点

电缆故障的精确定点是故障探测的关键。目前，比较常用的方法是冲击放电声测法及主要用于低阻故障定点的音频感应法。实际应用中，往往因电缆故障点环境困素复杂，如振动噪声过大、电缆埋设深度过深等，造成定点困难，成为快速找到故障点的主要矛盾。

4.1故障测距

（1）声测定点法：声测定点主要是利用故障点的放电声音定点，使用可调压的高压设备，使故障点击穿放电，故障间隙放电时产生的机械振动，传到地面，便听到“啪、啪”的声音，利用这种现象可以十分准确地对电缆故障进行定点。对于电缆护层已被烧穿的故障，往往可在地面上用人耳直接听到故障点放电声。对于护层未烧穿的电缆故障或电缆埋设较深时，地面上能听到的放电声太小，则要使用耳机来监听判断进行定点。

（2）音频感应法：音频感应法点的基本原理：音频感应法定点的基本原理，与用音频感应法探测埋地电缆路径的原理一样。探测时，用1千赫的音频信号发生器向待测电缆通音频电流，发出电磁波；然后，在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号，并将之送入放大器进行放大；而后，再将放大后的信号送入耳机或指示仪表，根据耳机中声响的强弱或指示仪表指示值的大小而定出故障点的位置。

（3）局部过热法，在粗测故障点位置后，再向故障点施加冲击高压或用直流高压击穿故障点，这样，故障点处便通过一定的电流。因故障点处有一定的电阻，所以电流通过时便产生热效应。此时，用手触摸故障电缆，过热处即为故障点。用局部过热法，可以较准确地确定故障点的位置，特别适用于寻找在电缆或电缆头上便于用手触摸处的故障点。使用这种方法时，必须注意安全，因为测寻时故障电缆上加了高压，故必须先去掉高压并在此电缆的三相导体挂上地线，然后才可用手触摸。

图1多点动态探测法原理图

（4）偏芯磁场法：偏芯磁场法适用于金属性单相接地故障的定点。在故障相与地之间通入音频电流，当电流到达故障点后，流入铅皮并继而分两路从两个相反的方向同时向电缆的两个终端流去，使全电缆线路都有音频信号电流。在故障点以前，电缆周围的磁场是由通电导体及金属外皮的回路电流产生的，由于通电导体偏离电缆的中心轴线，故它所产生的磁场也是偏离电缆中心轴线，称此磁场为偏芯磁场。使接收线圈围绕电缆圆周表面旋转一周，线圈中接收到的磁场信号将会有强弱的变化；而在故障点之后，只有沿电缆铅皮均匀分布的电流，而无芯线电流，此时，接收线圈环绕电缆圆周表面旋转一周，线圈中接收到的磁场信号亦无强弱变化。据此便可以测寻出故障点。

4结语

随着城市化建设日益扩大，电缆故障会积累扩大，管理手段的缺乏和管理要求日益提高之间的矛盾越来越严重。因此非常有必要尽快建设一套基于输配电网络实际架构的数字化、智能化的电缆管理规范，为电缆管理提供科学便捷的管理和技术支撑，也符合经济发展和安全运行的需要。

参考文献：

【1】闫晓茹.电缆故障选线与定位方法的研究[D].西安:西安科技大学,2008.

【2】李建辉.电力电缆故障检测方法与应用[J].河北电力技术,2009,(6).

【3】光俊铖.电缆故障的测定方法探讨[J].煤矿现代化,2008,(5).