高压电桥法在电缆故障定位中应用的要点

高压电桥法在电缆故障定位中应用的要点摘要：本文简述了高压电桥定位的原理，与波发射法（TDR）的比较，及二种电桥的特点。介绍了电桥在电缆主绝缘及高压电缆金属护套缺陷点的使用经验。

关键词：电缆故障高压电桥电缆主绝缘高阻定位多点缺陷点定位相间击穿定位

一．概述

供电系统一直认为电缆定位比较困难，有三分仪器，七分找的说法。随着仪表的进步，定位更为方便。实践中，选择合理的仪器及定位经验仍然很重要。

通常，电力电缆故障点定位分四步进行

1.判断故障点类型

2.选择合适方法及相应的仪器

3.粗测定位

4.精确定点

粗测定位方法有电桥法及波反射法二种。目前波反射法定位仪较普及。其缺点为：部分仪器现场连线复杂，有定位盲区。波形不典型时，要求定位人员熟练掌握仪器，并富有经验才能分辩脉冲波形。有几种电缆故障很难用波反射法查找：如，高压电缆护套绝缘缺陷点，钢带铠装低压力缆，PVC 电缆，没有反射波，无法定位。短电缆，无法定位。一些高阻击穿点，在冲击电压下无法击穿，也难以定位。

利用故障点两侧的电缆线芯电阻与比例电阻构成Murray电桥，是传统，经典的电缆故障定位方法，其应用几乎与电缆使用同步，有上百年的历史。定位电桥设备价格低，操作简单，我国过去曾普遍使用。而目前大量应用交联聚乙烯电缆，击穿后难以形成导电区，击穿点电阻很高，甚至能耐高电压，呈闪烙型击穿。

在国内保有量最大的QF2型电桥，额定试验电压只有500V，无法对高阻故障定位。又因为电子技术的进步，波反射法定位得到了普及，使电桥法的应用逐步减少，不为新的电缆用户所知，因此，电桥法几乎被遗忘。

最近，我们采用上海慧东电气设备有限公司研制的GZD型高压电桥，该设备内含高频高压恒流源，解决了电源对电桥高灵敏放大的干扰难题，电源与电桥合为一体。测量电缆为专用的高压电缆，采用四端法电阻测量原理，定位精度高。电桥臵于高压侧，而操作钮安全接地。彻底解决了电桥法用于高阻定位的局限性，使电桥法无盲区、精确、方便的特点得以发挥。本文总结了一些应用GZD型高压电桥定位电缆绝缘及护套缺陷点的经验，供广大同行参考。

二．原理与设备

电桥法的依据是线芯（或屏蔽层）电阻均匀，与长度成比例。下图1为典型用法：

试样为三芯钢带铠装电力电缆，长度L，B相

线芯对钢带在L1处击穿。借助于A相线芯作为辅

助线。使用低阻值连线短路N、Y 两端线芯。L1段

电缆线芯电阻为R1 ，L2段电缆及A相电缆线芯

的电阻R 2。与定位电桥构成Murray 电桥回路。其电路原理如图２，

图中r 为比例电位器r,有 r 1+r 2=r

平衡后 =21

r r R R 12=21L L L + 比例电位器由10圈刻度盘调节，电阻比例P 可由刻度盘盘读取，因此：

L L 21

r r 1

==P ‰（千分之P ）

L 1=２〃P ‰〃L

由此可见，只要电桥有一定的灵敏度并能平衡，

电桥法定位简单而精确。

图3为GZD-4A 电缆故障定位仪电桥

技术指标如下:

⏹ 空载电压 15kV

⏹ 短路电流 100mA

⏹ 定位比例精度±（0.2%〃L+1）m

⏹ 重量 10kg

⏹ 体积 38 cm ×36 cm ×27 cm

⏹ 工作电源： 工频220V ±10%

三．测量步骤：

实际接线如下图4：

图4: 电桥的实际接线

1．用万用表，摇表或其它耐压设备确认电缆击穿状态，记录各芯的对地绝缘电阻或击穿残压等数值。

2．记录待测电缆长度、型号、截面等参数，沿电缆敷设路径巡视，在远端短路故障电缆及辅助电缆出线端子，留一人在远端监护，以免高压伤人。

3．接线。仪器接地端可靠接至定位现场接地体及钢带。测量首端（红夹）接在故障电缆线芯，测量末端（黑夹）接辅助电缆线芯。接地棒接在仪器接地端。内臵的高压源输出“－”极性高压，通过比例电位器，经二根测量电缆，加在电缆线芯上，流过击穿点，经钢带流入仪器接地端，可见，钢带与仪器接地端可靠相联很重要，否则没有电流回路，无法定位。

4．电源接在AC220V。仪器内电源插座接地点悬空，因此，不要求电源线可靠接地。

5．电桥调零。电池开关臵“开”，旋转调零钮，（若指针偏左，顺时针旋转，指针偏右，逆时针旋转）。使检流计指零。此后电池开关及时臵“关”。确认电池开关臵“关”！在关位臵时，不但关闭检流计放大器电池，同时短路比例电位器，断开检流计。可避免升压燃弧阶段的脉冲电流损坏电桥。因此，在电流稳定前，电池开关必须处于“关”位臵。

6．应选择适当的电压范围，对于低电压电缆，选5kV档，可防止误操作使电压过高。

7．升压。打开电源开关，电源指示灯亮。高压调节钮逆时针到底，零位启动，工作指示灯亮。

8．顺时针缓慢旋转高压调节钮，观察电压表及电流表，直到电流表超过10mA。

若电流不稳定，可继续升高电压，保持一段时间，形成稳定电弧或导电区，使测试过程的电流稳定。

9．平衡调节。顺时针旋转电池开关/灵敏度钮，逐档增大灵敏度，至检流计有明显偏转但不过度，旋转‰刻度盘，使检流计指零（若指针偏左，顺时针旋转，指针偏右，逆时针旋转）。逐档提高灵敏度，使指针偏转对‰旋钮的微小调节敏感即可。

10．记下此时‰刻度盘的读数P1‰，应有P1≤500。

11. 降电压，关闭电源，放电，并经另一人确认。将测量钳交换位臵，（回流接地C形夹不必更换位臵）。重复步骤（4）至（10）得到另一读数P2，应有P1+P2=1000。该过程能避免读数及测量钳使用上的错误，P1+P2不必追求完全等于1000。在9990及1010之间均属正常。在高压合闸，无电流输出，当前灵敏度档重复调零能得到更为准确的比例。

12. 计算。故障点的位臵

X=2×L ×P1‰

应特别注意公式中的“2”，因为辅助电缆使参与计算的电缆延长了一倍。

四．使用经验：

除了上述的典型用法，电桥还有其它用途：

1．用电桥完成耐压试验

定位仪可以用于耐压试验，与一般耐压设备不同，它不能过流跳闸，应观察