浅谈电缆故障点的探测方法

摘要：为了解决故障电力电缆的探测问题，对电缆故障的分类、故障测距和故障位置准确定点的方法、原理及适用范围作了分析和说明，对从事电缆维护运行的工程技术人员和电缆故障检测人员具有参考意义。

关键词：电缆 故障 故障探测

1 概述

近年来，随着城市建设步伐的加快和电力电缆成本的下降，电力电缆由于输电安全可靠、施工方便等优点，越来越受到人们广泛的应用。但随着电网的扩容，引起电缆供电数目的增多、电缆运行时间的加长，电缆发生的故障频率也在相应增多，电缆线路由于敷设方式不同存在隐蔽性，例如直埋敷设、沿电缆沟敷设一旦线路较长，电缆出现故障查找起来就比较费时费工，将会给正常的生活和生产的供电带来极大的影响，快速准确的确定电缆故障，成为急需解决的课题。

2 电缆线路发生故障的分类

电缆线路发生故障常见的是接地或短路，还有断线故障、断线并接地故障、闪络性击穿事故。

接地故障视电缆绝缘损坏的程度，可分为低阻接地和高阻接地，低者可造成直接接地，高者接地一般是由于受到外力破坏，可达几十千欧或兆欧以上，这类故障大多发生在电缆终端位置和中间头位置处。

短路故障是由于电力电缆相间芯线绝缘破坏，造成电缆线路形成短路的故障。

断线故障是因电缆的一芯或数芯导体断开，但各芯线绝缘良好而发生的故障，例如直埋敷设的电缆接头下沉造成连接点拉开。

断线带接地故障是一芯或数芯断开，并且经芯线电阻接地造成的故障，这种故障与短线故障常常合并发生。

闪络性故障是在预防性试验时发生的频率多，由于大多数电缆运行年限较长，如果按较高电压试验，容易发生电缆绝缘击穿，然后数秒后试验又能保压，这种情况多发生在电缆接头或终端头处。

3 电缆线路发生故障的探测方法

电缆线路发生故障的探测一般分为故障分析、故障距离确认、故障位置定点三个步骤。故障分析就是确定故障的性质；故障距离确认就是测出故障点到电缆任一端头的距离；故障定点就是确定故障点的准确位置。故障分析最简单的方法是采用万用表或摇表，进行诊断分析，下面主要介绍电缆故障距离的确认和故障位置定点方法。

3.1 常用的电缆故障距离确认的方法有直流电桥法、脉冲示波器寻测法

3.1.1 直流电桥法一直是测寻电缆故障的主要手段，对于低电阻接地或相间短路故障，这种方法十分适用而且精度较高，测试图如图1：

电桥法测寻电缆故障的原理接线1-分流器；2-故障点接地电阻；A、C-桥臂电阻；E-直流电池；G-检流器

3.1.2 应用示波器探测电缆故障，该仪器的基本原理就是在电缆芯线上加一脉冲电压，在电缆芯线的一端通过示波器的接受元件传给示波器主机，根据脉冲波在显示器上显示电缆内的传播速度测出故障距离，根据电缆故障的不同，反射波的情况也不一样，电缆断线故障为反射正波，即反射波和起始的脉冲波方向一致，电缆接地故障为负反射，即反射波和起始的脉冲波方向相反，应用示波器探测故障适用电缆接地，断线和闪络性故障等大多数情况，如图2（a、b）所示。

对于高电阻故障或闪络性故障，由于在低电压下，故障点具有一定的绝缘能力，因此必须使用高的电流电压或冲击电压，使故障点放电形成短路电弧，从而在电缆内部产生一个类似矩形的振荡波， 由于振荡波沿电缆传播时要消耗一部分能量，因此，在示波器显示的实际波形不是矩形的而是像图3所示的情况：

利用数字显示示波探测器，对波形可以进行分析，而且能直接读出故障距离，从而大大简化了测试工作。

数字显示式示波探测器与电缆的一端连接，脉冲电压加压器与电缆的另一端接通，这样可以减少加压脉冲波对故障反射波的影响，便于故障波的转换和分析，以便适应数字显示式示波探测器测试要求。

3.2 常用的故障定点方法有音频感应法、声音测试法

3.2.1 音频感应法： 音频感应法可以用于确定电缆线路的位置、走向和电缆的埋置深度。它实质上就是用音频信号发生器将音频电流从电缆的一端送入，通过另一端的接地或故障点返回电流。音频电流沿电缆芯流过从而在电缆周围产生同样频率的交变磁场。利用感应线圈、放大器和听筒沿电缆线路在地面上收听，可以根据音量的变化情况，确定线路的位置和走向。当感应线圈的磁棒垂直于地面并位于被测电缆的正上方，即位置1时，感应最小，因此声音也最小。当线圈向左右两侧偏离电缆时，声音逐渐增大，当达到位置2和3时，感应最大，声音也最大。当线圈偏离更远时，磁场减弱，声音又变小。音量与偏电缆线路中心的距离关系如4图中虚线所示。

在确定了下图中位置1以后，将线圈倾斜使其磁棒与地面形成450的夹角，则在位置2和3处的声音最大。根据侧得1、2、3三点，可以绘制简单的等腰三角形并定出电缆的埋置深度，对于短路故障，只能采用音频感应法。（见图4）。

3.2.2 声音测试法：声音测试法的原理是根据电缆的使用等级，通过电缆信号发生器，把相应的直流电压周期地加在电缆上，反复击穿，放电的地方就是故障点，故障点处而且要产生机械振动，然后利用高精度的声电转换器将振动信号放大后传给耳机，还原成声音，声音最强的地方就是故障点位置。这种方法对电缆故障点的准确定位十分有效，主要适用于高电阻接地和闪络的电缆故障。

从图中可看出它是利用高压直流对电容器充电，达到一定电压后经过球间隙向故障点放电。当故障点放电时，产生机械振动，如果在附近地面上用拾音器收听，可听到放电的声音。音响最大处即是实际故障点。对于高阻故障，可采用高压电桥或高压脉冲示波器寻测，以避免将故障烧穿使电阻数值降到太小。声测试验时，加压设备最好放在靠近故障点的一端。这样可以减少电缆上放电能量的衰减。

4 电力电缆测寻方法的推广应用

在阳煤集团急救大楼主电源电缆检修，宏厦三建项目部基电源电缆更换、升华公司东配水～机厂东窑房居民区电缆线路抢修中，由于存在电缆直埋，电缆故障点的寻测难度较大，在实际施工中，电缆故障的测距和定位，我们采用了脉冲电压示波器测寻法、音频感应法，在质量和进度上，得到了监理和业主的一致好评，取得了良好的社会和经济效益。

5 结束语

随着社会的发展和科学技术的进步，电缆故障的探测方法和新兴的检测设备也在不断的推陈出新，新技术、新器件的推广和应用必将带动电缆故障检测精度和检测速度的提高，更好地适应各种复杂环境的需要。

参考文献：

[1]朱俊强.10kV电力电缆故障分析和探测[J].中国科技投资，2012（24）.

[2]彭智.10kV电力电缆故障点探测研究[J].中国科技信息，2006（19）.

[3]武超，武蕴涛.TM-902型防爆千伏级电缆故障点探测显示仪[J].煤矿自动化，1998（04）.