电缆故障点查找分析

【摘 要】由于城市化的迅猛发展，电缆在配电线路中的应用日益频繁。电缆故障探测技术的发展也日新月异，笔者结合自己在日常工作中查找电缆故障的经验，对电缆故障查找的过程和具体事项进行了一些探讨。

【关键词】故障查找；电缆；急修；配网

前言

随着我国国民经济迅猛发展，电力电缆在全国的各工矿企业、事业单位得到了广泛的应用，特别是近几年城网和农网改造以来，城市美化日益突出，大量的架空线路下地，使得电缆的用量进一步加大。但是在供用电力电缆过程中，一旦发生故障，很难较快地寻测出故障点的确切位置，不能及时排除故障恢复供电，往往造成停电停产。对于配电运行维护人员而言，如何快速查找电缆故障点是一项必备的技能，以下是笔者根据电缆故障发生后分析查找故障点的顺序进行的一些讨论。

1.电缆故障巡视

按笔者实际电缆急修经验，在电缆故障发生后，运行人员若对于电缆走向较为清晰，熟悉电缆中间接头位置，一般会采取先对故障电缆进行巡视的方式，从外观上初步看能否判断到电缆的故障点。重点巡视包括：一是电缆路径上是否有人开挖施工。二是电缆路径上路基是否有塌陷或明显地形变化。三是检查有中间接头位置，中间接头是否异常等等。若能发现异常，基本能确认电缆的故障点。若无法发现异常，则只能使用仪器辅助定位电缆故障。

2.电缆故障初步判断

10kV电缆故障类型概括而论有接地、短路和断线三种，主要包括以下类型：（1）三芯电缆一芯或两芯接地；（2）二相相间短路；（3）三相芯线完全短路；（4）一相或多相断线。初步判断电缆的故障可使用兆欧表或万用表或做交流耐压试验。比如使用兆欧表测量某相绝缘电阻，测得零值则代表该相已完全接地。

3.电缆故障探测方法及讨论

初步判定电缆类型后，一般会采用电缆故障探测仪对故障进行粗探和定位。目前国内外，故障探测仪种类繁多，但原理及方法多相似。电缆故障点粗探，使用电桥法通常简单有效，因电缆运行环境及故障种类千奇百怪，通常也结合脉冲法测量电缆具体长度及确定故障点，下面是对电桥法、脉冲法及用以精确定位的声探定位法进行的一些探讨。

3.1 电阻电桥法

此方法，可以粗略判断1相电缆芯完好，另外1相或2相低阻接地的电缆故障，原理图如1-1：

电阻电桥法顾名思义，即利用电桥平衡原理，以电缆某一好相为臂组成电桥并使其达到平衡，测量出故障点两侧段电缆的直流电阻值，同时将电缆视为“均匀的传输线”，那么电阻的比值与电缆长度的比值成正比，即：

R1/（RL+ RL0） =R2/RLx RL = RLx + RL0-

以此推导出故障点距测试端的距离RLx=2RL/（1+R2/R1），因此，可以得出：

使用电阻电桥法时，步骤如下：

（1）短接三芯电缆中完好的一相及故障接地相。

（2）电桥通电后，调节电桥平衡，调节电阻使电桥平衡，记下K（R2/R1）值。

（3）跟据电缆全长计算出故障点距离测量点大概距离为：

3.2 电容电桥法

如果电缆是开（断）路故障时，若再采用测量电阻电桥法将无法测出故障点的距离，因为直流电桥测量臂未能构成直流通道。在此只能采用交流电源，根据电桥平衡原理测量出电缆好相及故障相的交流阻抗值。测量图及原理图如2-1及2-2所示：

由于电缆被视为“均匀的传输线”，其上分布电容与电缆长度成正比，以此推算出故障点的距离，依然得出：

用电容电桥法测量时，除不用短接电缆另一端外，方法与电阻电桥法类似。

实际上，许多电缆接地为闪络高阻接地或泄漏电阻，有时人们会直接使用高压直流电压将故障点击穿，形成瞬间短路，以测出直流电阻值，推算出故障点初步位置（原理同电桥法）。在日常急修工作中，我们发现，因电缆路径不完全清楚、电缆中盘圈长度无法估计电缆全长及电缆电阻不可能完全均匀等原因，导致测量时电缆故障点误差较大。有时得到的误差值会达到10米，此时，若进行开挖，工作量会很大，因此需要使用其他方法对故障点进行精确定位，目前，较为普遍的是采用声测定点法。

3.3 脉冲法的应用

实际上，电缆故障千期百怪，多数时候电缆埋深及敷设方式、敷设环境各异，种类也多种多样，三相全坏情况也时有发生，导致电缆故障探测困难。脉冲法可确定电缆长度，并根据不同波形判断故障点位置，目前应用了微波传输（雷达测距）理论，即脉冲法来测量的仪器也已大规模应用。基本原理如下：

无论低压脉冲法还是高压脉冲法均是依据微波在“均匀长线（电缆）”传输中，因其某处（故障点）特性阻抗发生变化对电波的影响来微观地分析电波相位、极性及幅度等物理量的变化，来测得电波传输到故障点的时间再计算出故障点的距离。比如利用电磁波和声波信号进行测量的仪器，是由于电磁波在空气中的传输速度比声波快，通过计时电路记录两者到达的时间再经逻辑运算给出故障点距离。即：

S=（t电磁波—t声波）×V声波= t×V声波

另一种方法则是通过对瞬时电磁波及声波信号进行整理后显示出波形，在二者波形起点重合时即认为此处为故障点位置，如图4-1。

脉冲法目前应用较广、精度也较电桥要高，但使用不同频率脉冲来测试电缆故障，及使用波形判断故障点等对使用人员的经验、要求等比较高。

3.4 声测定点法

此方法用于电缆故障点的精确定位，主要使用的仪器包括拾音器和脉冲发生器。通过脉冲发生器向电缆输入脉冲，后在故障点放电，使用拾音器（听筒）记录定位。原理如图所示：

声测定点法是利用直流高压设备，向电容器充电、储能，当电容器电压达到球间隙击穿值时，电容器通过球间隙放电，向被测电缆的故障线芯施加冲击电压，当故障点击穿时，电容器中储蓄的电能将通过等效故障间隙Ja或故障电阻R1放电，于此同时，将产生机械振动波和电磁波，然后利用拾音器，在粗测的故障距离附近，沿电缆进行听测，地面上振动最大、声音最响处，即为故障点的实际位置。

声测定点法简便、易行，准确性好，其绝对误差不大于±0.4m。

（1）有时因为环境干扰大，土质或电缆具体损坏不同等因素，故障点闪络放电传给探头的机械振动波很弱（塑料电缆易发生这种情况），定点比较困难，这时可以利用电缆故障点闪络放电时即发射电磁波又有机械振动波这一现象，使用两台定点仪在同一时刻，都接收到“啪！啪！”的声响信号时，说明该音响信号确为故障点发出的放电信号（电磁波和机械振动波），在找出最响点，即可定出准确的故障点。

（2）寻找最响点的方法是：在定点过程中，如果听到有规律的“啪！啪！”的机械振动声（放电声）以后，故障点就在离此不远的地方，此时应沿电缆走向，前后移动定点仪进行比较测量，同时减小定点仪的输出音量，逐渐缩小听测范围，最后集中于一个最响点。

（3）对于极少数的（5%以下）金属性接地或故障电阻极低（Rm

使用声测法，有时对于埋深过深或电缆穿管敷设且管中注满水时依然可能无法精确定位。但绝大多数时候，可以确定到故障点。

上面使用仪器探测电缆故障的方式，基本都包括两类：粗测和精测。粗测的方法很多，主要有电桥法、低压脉冲法、高压闪络测量法等，测量出故障点的大概范围。精测主要是查找清楚电缆的路径和埋深，进而找出故障点的精确位置，比如声测定点法等，若对电缆路径、埋深不清楚时，可能还需要使用到电缆路径探测仪等工具。

结束语

电缆故障的分析与查找，需要具体问题具体分析，在目前电缆种类繁多，敷设方式多样的情况下，只有认真掌握好基本原理和各类电缆故障探测仪器的作用及适用范围，并不断的积累经验，才能在遇到电缆故障时，得心应手的快速找到故障点。