电缆短路故障距离计算

庹德兵

（中国电信股份有限公司襄阳传输局，湖北 襄阳441100）

1 概 述

山区的村村通、移动基站大都建设在山顶上，很多基站都是采取架空电力电缆供电的方式，短则几百米，多则几公里，都穿行在荒郊野外，特别是在夏天受温度和雷电的影响，经常发生短路故障，一旦发生故障，查找很困难。由于电缆故障原因大部分是被击穿而短路，那么利用常用的数字式万用表，通过测试其短路后的环阻，就可以分析得出短路点的距离，可方便故障查找。

本文介绍分析计算方法，并以3×16 mm2＋1×10 mm2的电缆为例，制作出不同温度情况下的环阻、温度和故障距离对应表。

2 计算原理

电缆结构一般是三相四线，采用三根同样粗的相线和一根稍细的零线。电缆一旦被击穿短路，存在两种情况：相间短路、相线和零线短路。那么测试出短路线间的环阻后，结合温度补偿，计算出在20℃时的环阻，然后根据20℃时的电阻率，计算得到电缆短路的长度。

（1）计算20℃时电缆的线间环阻

铜的电阻与绝对温度成正比，已知道室外温度为t，测试环阻为R，可计算出20℃时电缆的环阻R20℃：

R＝R20℃×（235＋t）／（235＋20）

可得：R20℃＝R×255／（235＋t）

（2）成品电缆的导线电阻率

利用额定电压1 kV及以下架空绝缘电缆的参数表（表1），可知道各种截面积硬铜在20℃时的每公里最大电阻值。在实际工作中发现，由于铜价昂贵，各厂家生产的成品电缆都靠近这个最大值，作为平常维护计算所需要的精度，采用这个最大值来计算引起的误差可以忽略不计。

（3）计算长度

设短路的两条线的每米平均电阻分别是R平均1和R平均2，长度为L，那么：

3 实际计算案例

襄阳传输局基站最常用的电力电缆的程式是3×16 mm2＋1×10 mm2。下面以3×16 mm2＋1×10 mm2的电缆为例，计算出不同温度下的环阻与故障长度对应值。由表1中可知16 mm2平均电阻为1．198 Ω／1 000 m，10 mm2平均电阻为1．906Ω／1 000 m。

（1）两条相线短路时

由式（1）可知，当3×16 mm2＋1×10 mm2的电缆相间短路时：

L＝〔R×255／（235＋t）〕／（1．198／1 000＋1．198／1 000）＝〔R×255／（235＋t）〕×1 000／2．396

当电缆的温度在0～50℃，环阻在0．1Ω～1．0Ω时，计算出环阻、温度和缆长的对应关系见16 mm2＋16 mm2环阻与长度速查表（表2）。

表1 额定电压1 kV及以下架空绝缘电缆的参数表（聚氯乙烯绝缘架空电缆）

表2 16 mm2＋16 mm2环阻与长度速查表（单位：m）

（2）相线和零线短路时

同样，根据式（1），当3×16 mm2＋1×10 mm2的电缆相线和零线短路时：

L＝〔R×255／（235＋t）〕／（1．198／1 000＋1．906／1 000）＝〔R×255／（235＋t）〕×1 000／3．104

当电缆的温度在0℃～50℃，环阻在0．1Ω～1．0 Ω时，计算出环阻、温度和缆长的对应关系见16 mm2＋10 mm2环阻与长度速查表（表3）。

表3 16 mm2＋10 mm2环阻与长度速查表（单位：m）

4 实际案例与分析

4．1 南漳板桥案例

2008年8月12日，南漳板桥村村通基站电缆发生故障，由于电缆全长达3 km，穿行在树林之中，维护人员查找了一天，沿线路上下基站查找了三趟，还是未找到故障位置。

笔者支援南璋中心查障，来到基站后，利用数字万用表测试，发现是相间短路，测得相线间环阻为3．8 Ω，查看得知电缆的程式是3×16 mm2＋1×10 mm2，由于室外气温达到35℃，因此估计电缆的温度在40℃（电缆温度稍微高于气温）。

经过上述的同样方法计算，故障位置离基站1 471 m，维护人员查看电缆尺码带在基站的起始长度为50 m，因此推算出电缆故障位置的尺码带为1 521 m。维护人员通过推算出的长度很快查找到故障位置，查看故障位置的尺码带为1 514 m（故障位置旁边1 m的尺码带是1 515 m），与计算结果很接近。由于架空电力电缆的故障外观很明显，误差几十米也不会影响故障的查找，这样的误差已完全能够满足维护工作的需要。

实践证实计算方法正确，因此按照计算方法制作电缆环阻、温度和故障距离对应表，将提高电缆查障的速度和准确度，避免烦琐计算和计算出错。

4．2 实际使用误差分析

所估计的电缆温度越准，长度越接近，平均每千米每10℃的误差将产生40 m左右的长度误差。

测环阻时必需用最低档，表笔要接触良好，还要减去表笔短连的阻值，每误差0．1Ω将增加40 m左右长度误差。

综合考虑阻值和温度引起的误差，可很好地控制在100 m以内。

5 结 论

利用数字万用表测试电缆的环阻，结合环境温度和电缆程式，可推算出电缆故障位置，所推算出来的结果完全能满足维护工作所需要的精度。利用这种计算方法制作出的环阻、温度和电缆长度的对应表，将提高电缆查障的速度和准确度。