电力电缆故障探测

电力电缆故障查找方法与应用电力电缆具有供电安全可靠,受自然气象条件影响少,运行和维护成本相对较少等优点,但在实际的运行中由于城市的施工,电缆附件安装工艺不良,长期过负荷运行等因素致使电缆发生故障,影响供电安全。如何快速查找故障点,恢复电缆正常供电，是运行维护人员面临的一个挑战。笔者总结多年的工作经验,给出以下分享。

电力电缆故障点查找一般分四步骤进行：

1.故障类型判断

2.故障点预定位

3.路径确认

4.精确定点

一、故障类型判断

故障判断：用万用表、兆欧表测量电缆的故障电阻，并根据故障电阻大小，判断电缆的故障性质；进一步了解该故障的原因、电缆敷设环境及运行情况等。

电缆故障类型可分为以下5种：

1、开路（断线）故障：电缆有一芯或多芯导体断裂或者金属护层断裂。断线故障一般都伴有经电阻接地的现象。

2、短路故障：电缆的一芯或多芯对地绝缘电阻或者线芯之间绝缘电阻低于10Ω，其中电缆的一芯或多芯对地绝缘电阻

低于10Ω的故障也叫死接地故障。

3、低阻故障：电缆的一芯或多芯对地绝缘电阻或者线芯之间绝缘电阻大于10Ω，不高于200Ω（非标准值）。

4、高阻泄露性故障：电缆的一芯或多芯对地绝缘电阻或者线芯之间绝缘电阻大于200Ω。

5、高阻闪络性故障：电缆的一芯或多芯对地绝缘电阻或者线芯之间绝缘电阻非常高，但对电缆进行耐压试验时，当电压加到某一数值，突然出现绝缘击穿的现象。

二、故障点预定位

上述故障类型分类的目的是为了选择合适的测试方法，目前电缆故障测距的常用方法主要有电桥法和波反射法（脉冲法）两种。

1、电桥法：测距方法是基于电缆沿线均匀，电缆长度与缆芯电阻成正比的特点。并根据惠斯通电桥的原理，将电缆短路接地故障点两侧的环线电阻引入电桥回路，测量其比值。由测得的比值和已知的电缆全长，计算出测量端到故障点的距离。此方法需要一个截面相同长度相等的完好的相线作为测试辅助相。适用于短路、低阻与高阻泄露性故障。

2、波反射法（脉冲法）：又分为低压脉冲法、二次（多次）脉冲法、脉冲电流法。

低压脉冲法：使用电缆故障测距仪向电缆注入一个低压脉冲，该脉冲沿电缆芯线传输到阻抗不匹配点，如短路点、

故障点、中间接头等，产生脉冲反射，返回到测试点被仪器记录下来。适用于低阻、短路与断线故障。低压脉冲法还可用于测量电缆的长度、电缆的波速度，还可用于区分电缆的中间头、终端头等。

图1:低压脉冲波形

二次（多次）脉冲法：使用电缆故障测距仪和高压信号发生器来完成故障测距。测试时向电缆施加一定电压等级、一定能量的高压脉冲使电缆的高阻故障点发生击穿燃弧。同时，在测试端加入测量用的低压脉冲，测量脉冲到达电缆的高阻故障点时，遇到电弧，在电弧的表面发生反射。由于燃弧时，高阻故障变成了瞬间的短路故障，低压测量脉冲将发生明显的阻抗特征变化，使得闪络测量的波形变为低压脉冲短路波形，使得波形判别特别简单清晰。适用包括断线、短

路、低阻、高阻泄漏性与高阻闪络性故障。

图2:多次脉冲波形

脉冲电流法：使用电缆故障测距仪、高压信号发生器来完成故障测距。将故障点用高压脉冲击穿，高压脉冲会使故障点击穿放电，电流耦合器采集到脉冲电流行波信号故障点被击穿后，高压脉冲会在测试端和故障点之间来回反射，通过测量高压脉冲往返一次所需要的时间ΔT，并假设脉冲在电缆中的传输速度为V，就可以利用公式L=VΔT/2计算出故障距离了。适用包括高阻泄漏性故障、高阻闪络性故障、低阻故障、断线故障。

图3:脉冲电流法波形

三、路径确认

电缆路径确认一般与精确定点同步进行，如电缆采用电缆沟敷设、架空敷设、桥架敷设情况下，路径明确可节省作业任务量。

四、精确定点

电缆故障的精确定点是故障探测的关键。目前，比较常用的方法是声磁同步法及跨步电压法。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。

1、声磁同步法：通过探测传感器的放电产生的声音信号和磁场信号的时间差来找到故障点的方法。适用于直埋或穿管电缆的高阻泄露性、闪络性故障、断线故障与低阻故障。

定点时需要注意的是故障点处的放电能量与放电电流

和接地电阻的大小有关，故障点电阻不能太低，否则，将因放电能量小，而使定点仪测试不到放电声，这就是声磁同步法特别适用于高阻泄露性和闪络故障的原因。

图4：声磁同步法原理图示

2、跨步电压法：根据故障点附近电位的高低分布。仪器两个探针测得的电压差（当电压差为0，两探针间位置为故障点）。主要针对直埋电缆的故障点处护层破损的开放性主绝缘故障或单芯高压电缆的护层故障。

结语

电力电缆的正常运行可以保障铁路用的安全性和稳定性。掌握电力电缆故障查找的方法及探测技术可以进一步地保障电力电缆的正常运行。在日常的运行维护工作中也应做好监测，尽量降低风险，降低故障发生率，才能更好地保障供电系统的正常运作。