高压电桥在地铁环网电缆故障定位中的实践

【摘要】本文简述了电缆故障的分类、形成电缆故障的原因、电缆故障测寻定位的主要步骤，介绍了高压电桥定位的原理及高压电桥在地铁10kV环网电缆故障定位中的实际使用经验。

【关键词】电缆；故障；定位；高压电桥

1.引言

随着电力电缆在各行各业的大量使用，电缆故障率明显提高，如何在很短的时间里快速、准确的寻测出故障点是一个非常棘手的问题，尤其是对重要的线路或用户，长期停电将造成重大隐患或损失。因而尽快确定故障位置，恢复正常供电往往成为一项十分紧迫的任务。

2.电缆故障分类及形成故障的原因

2.1 电缆故障分类

电缆的故障按其状态可分为：接地故障、短路故障、断线故障、闪络性故障；按故障的类别可分为：单相故障、两相故障和三相故障等；按故障性质分，主要有低阻故障和高阻故障。

2.2 形成电缆故障的原因

致使电缆发生故障的原因是多方面的，现将常见的几种主要原因归纳如下：

（1）机械损伤

机械损伤类故障比较常见，其故障形式比较容易识别，大多造成停电事故。很多故障是由于电缆安装时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。有些电缆故障是电缆热胀冷缩使装在管口或支架上的电缆外皮擦伤造成的。铁路轨道下运行的电缆，由于剧烈的震动导致电缆外皮产生弹性疲劳而破裂，形成故障。

（2）绝缘受潮

由于电缆长期在潮湿的环境中运行导致电缆绝缘层受潮，电缆绝缘性能降低，电缆绝缘层长期受电化腐蚀的作用引发电缆接地或相间短路。

（3）产品质量缺陷或施工质量缺陷

电缆及电缆附件是电缆线路中不可缺少的两种重要材料。它们的质量优劣，直接影响着电缆线路的安全线路。

（4）过热

电缆过热有很多的因素，主要为以下原因：电缆长期过负荷工作；火灾或邻近电缆故障的烧伤；靠近其它热源，长期接受热辐射。

3.电缆故障的定位步骤

3.1 诊断故障，判断故障类型

当对某一故障电缆进行故障测试时，首先要做的就是确定故障性质，掌握其故障是接地、短路、断线；是单相、两相，还是三相故障；是高阻、低阻，还是泄漏性或闪络性故障。

3.2 故障预定位（粗测）

确定故障性质后，接着才能选择适当的测试方法测出故障点到测试端或末端的距离，这项工作称为粗测距离。粗测是电缆故障测试过程中最重要的一步，这项工作的优劣，决定着电缆故障测试整个过程的效率和准确性。

电桥法及波反射法为预定位的二种主要手段。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。利用故障点两侧的电缆线芯电阻与比例电阻构成电桥，是经典的电缆故障定位方法。

3.3 路径测寻或鉴别电缆（如果需要时）

精确定位故障点之前，需要知道地下电缆的位置与走向，对于直接埋设在地下的电缆，相关的资料往往不够精确，必要时需要测寻电缆的位置与走向。对于并排敷设着多根电缆情况，则需要从许多电缆中挑选出故障电缆，即为鉴别电缆。

3.4 精测定点

精测定点是电缆故障测试工作的至关重要的一步。因为粗测出的故障距离有一定的误差，故障距离的丈量也有误差，所以要精确定出故障点所在位置，就必须要精测定位。一般采用声测定点法、感应法。电缆沟和隧道中的电缆的故障点定位，可以结合故障性质选用电缆局部过热法、偏芯磁场法或跨步电压法。

4.高压电桥原理

电桥法的使用前提是必须已知被测电缆的准确长度；电桥法不能测量电缆线路的三相短路故障。电桥法的依据是线芯（或屏蔽层）电阻均匀，与长度成比例。图1为典型用法：

图1 电桥定位接线图

图2 电桥的电路原理

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R2。其电路原理如图2，图中r为比例电位器r，有r1+r2=r，平衡后，比例电位器的电阻比例P可由刻度盘盘读取。

因此，L1=2・P‰・L。

5.高压电桥在地铁环网电缆故障测寻中的实践

地铁某变电站10kV馈线电缆，其型号为WL-YJP2E 8.7/10kV 1*300，电缆全长约2750米；运行中上级开关212保护跳闸，对A、B、C分别进行绝缘电阻测试，发现A相对地短路。

在故障点的测寻中，首先使用了进口的波反射原理仪器进行了测寻，但波形不典型，无法定位；接下来，使用GZD-2A高压电桥电缆故障定位仪对故障电缆点进行初步定位，在首尾两端测试数据如表1所示：

结论：电缆故障点距A站距离约153米；试验仪器的标称误差在电缆长度的±（0.2%+1）*L米，大约为7米。由于电缆敷设路径为地铁区间电缆桥架，相对比较方便故障点的检查，很快找到了短路点，进行了修复。

6.结语

采用高压电桥对电缆绝缘击穿点定位具有测量原理简单、定位准确度高、操作简单，不要求操作人员具有丰富的数据分析经验，地铁运营管理单位中的电缆运行维护人员容易上手使用。在地铁环网电缆故障测寻中，高压电桥能够发挥快速初步定位的作用。

参考文献

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