电缆故障分析及定位方法

倪 娜

（马鞍山市产品质量监督检验所，安徽 马鞍山 243000）

1 前言

随着城市的高速发展和整体规划的要求，各种架空缆线逐步埋入地下，特别是电力电缆，各种类型的地埋电力电缆在机场供电系统得到广泛应用，也在冶金、石化、矿山、机场、港口等企事业单位得到普遍应用。随着基础建设的加快，外力对电缆的破坏显得日益突出，成为影响电缆安全运行的主要因素，因此给电网安全造成了巨大隐患。为确保电缆的正常运行，务必要对电缆进行整体的有效性探测，建立完善的电缆线路管理系统。那么怎样迅速准确定位电缆故障是机场供电部门的首要研究课题。

2 电力电缆常见故障类型

由于电力电缆的绝缘材料、运行方式、工作电压等不同，导致了大量的各种各样电缆故障，按故障性质分主要有接地故障、短路故障、断线故障、闪络故障和综合故障；按故障电阻值分为低阻故障和高阻故障。传统上把电缆故障点的直流电阻小于电缆特性阻抗称为低阻故障，反之则称为高阻故障。

主要电缆故障有短路（接地）型、断线型、闪络型、复合型等以下四种：

图1 电缆线路常见故障示意图

2.1 短路（接地）型：电缆一相或多相导体对导体或地之间的绝缘发生贯穿性故障。根据短路（接地）电阻的大小又有高阻、低阻和金属性短路（接地）故障之分。

2.2 断线型：出现电缆一相或数相导体不连续的故障问题。

2.3 闪络型：电缆绝缘在某一电压下发生瞬时击穿，但击穿通道随即封闭，绝缘又迅速恢复的故障。

2.4 复合型：达到两种或两种以上的故障特性的电缆故障问题。

3 故障测试的方法

电缆线路故障测试的方法一般包括故障测距和精确定点。通常电缆终端接头出现的故障和外力因素而导致破坏性故障的精确定点就比较容易，而对于电缆本体和中间头故障的精确定点就比较麻烦，因仪器和设备原理不同，主要分为电桥法和脉冲法两大类，其测试特点如下：

3.1 电桥法，是一种传统的测试方法，如单臂电桥、双臂电桥，以及根据电桥原理制作的QF-1型电缆探伤仪、T－905电缆故障测距仪等。它的优点是操作简单，精确度较高，主要不足是测试的局限性较大。对于短路（接地）电阻在100kΩ以下的单相接地、相间短路、二相或三相短路基地故障的测试误差一般在3%～5%，但当短路（接地）电阻超过100kΩ时，误差较大。

3.2 脉冲法，是应用脉冲信号进行电缆故障测距、定点的测试方法。它分为低压脉冲法、脉冲电压法和脉冲电流法三种。1）低压脉冲法，是向故障电缆的导体输入一个脉冲信号，通过观察故障点发射脉冲与反射脉冲的时间差进行测距。2）脉冲电压法，是对故障电缆加上直流高压或冲击高压，使电缆故障点在高压下放电，然后通过仪器观察放电电压脉冲在测试端到放电点之间往返一次的时间进行测距。3）脉冲电流法。脉冲电流法的原理和脉冲电压法比较类似，不同的是，脉冲电流法通过一线性电流耦合器测量电缆击穿时的电流脉冲信号，那么该测试接线相对会简单很多。

4 电力电缆故障测试步骤

当电缆发生故障后，为确定电缆故障位置，主要可分为三步：

4.1 判断故障及性质。首先要先将供电系统和电缆进行脱离处理，并要对每相对地使用兆欧表来测量其绝缘电阻，当测量数值为零时，换用万用表对故障电阻进行测量，从而分辨识别高阻故障或低阻故障。为判断相间短路的可能性，还需要对相间绝缘电阻进行测量，我们就可以准确的知道电缆故障性质结果，接着再使用相应的仪器和测试方法。

4.2 电缆故障预定位。从电缆一端测试，给出测试端到故障点的距离，也就是地埋电缆从测试端到故障点的长度。

4.3 电缆故障精定位。由于地埋电缆的长度在地面丈量会存在误差，再加上脉冲反射仪（TDR或雷达）的测距误差，所以需要对故障点进行精确定点。

5 结语

搞好电缆的探测工作将起到不可忽视的作用，而且越来越受到人们的极大关注。对于电缆而言，直埋通道周围环境对电缆的使用是至关重要的，影响也非常大，电缆的故障率也很高，排查起来也比较困难。了解认识电缆故障的几种情况，再通过全面对故障进行特征分析、变电站保护动作情况、电缆周围环境和电缆线路的走向来分析，并判断出电缆问题故障性质，对每一次故障测试都要不断分析，特别要了解电缆参数、相间相地电阻、测试电压高低、故障波形等资料，以选取正确电缆路径探测法，从而提高电缆故障处理速度。只有不断对大量的现场数据进行分析、研究、总结，才能逐步掌握电缆故障测试的规律。

[1] 丁荣.10kV及以下配电线路典型故障分析与预防[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2] 徐丙根.电力电缆故障探测技术[M].北京:机械工业出版社,2001，4.