电力电缆故障测试技术及应用的概述

马超

摘 要：为了提高供电可靠性就必须以最短的时间修复故障，然而电力电缆是埋设于地下的电力线路，不能用眼睛直接发现故障点。如果不能及时查找出故障点的位置就更不用谈到修复故障，所以如何快速准确的测试出电力电缆故障的位置，是修复电力电缆故障提高电网供电可靠，减少经济损失的关键所在。本文对电力电缆故障测试技术及应用进行了分析。

关键词：电缆故障；测试技术；应用

引言

近年来，我国经济水平快速提高，电缆电网的数量和密度也越来越大。电缆数量增多和长时间的工作环境，导致故障频率增加。由于电缆线路的隐蔽性很强，测试设备和技术有限等原因，电缆故障检测的效率很难提升。因此，如何有效地进行电缆故障检测，确保电力供应的安全性，是电力电缆运营管理的重要内容。

一、电力电缆应用优势与弊端

在供电企业中电力电缆的应用主要具有以下优势：

（1）较高的适用性：即在电力线路布设中，由于电力电缆分布电容相对较大，机械强度相对较高，且不同材料的载流量存在差异性，能够满足不同环境下的使用需求，有效提升电能分配与传输质量。

（2）较强的安全性：电力电缆配有绝缘保护层，在使用过程中能够降低外界环境对电能分配与传输产生的影响。加之，随着电力电缆行業的高速发展，电力电缆性能得到不断强化，其安全性、节能性得到提升，保证了电能传输的稳定性、可靠性。

（3）耐久性与美观性：电力电缆低下埋藏技术的应用，降低了电力电缆应用对人们日常生活的影响， 实现地上空间节约的同时，增强了环境美观性。同时耐火线缆、低烟无卤电缆、防老鼠电缆、耐温/耐磨线缆等产品的产生，提升了电缆应用的广泛性与耐久性。

二、电力电缆故障性质分析

（1）接地故障，即一芯或多芯接地。

（2）短路故障，即两芯或三芯短路。

（3）断线故障，即一芯或多芯被故障电流烧断或外力破坏断开。

（4）闪络性故障，即当所加电压达到某一值时，绝缘被击穿，而当电压低于某一值时，绝缘又恢复。

（5）混合故障即同时具有两种和两种以上性质的故障。另外，高阻与闪络性故障的区分不是绝对的，它与高压试验设备的容量或试验设备的内阻等因素有关。而在各种建设飞速发展的今天，外力破坏成为电力电缆故障的主要原因之一。

三、电力电缆故障测试方法

3.1测距

电缆故障测距，又叫粗测，在电缆的一端使用仪器确定故障距离，现场上常用的故障测距方法有古典直流电桥法与脉冲法。

3.1.1直流电桥法

回路电桥平衡法是使用直流电桥对电缆故障进行测距的一种方法，简称电桥法，现场人员有把Rf<100kΩ的故障称为低阻故障的习惯，主要是因为传统的电桥法可以测量这类故障。电桥法对于短距离电缆故障的测距，准确度相当高，因此，目前还在使用。基于电缆沿线均匀，电缆长度与缆芯电阻成正比，并根据惠斯登电桥的原理，将电缆短路接地、故障点两侧的环线电阻引入直流电桥，测量其比值。由测得的比值和电缆全长，可获得测量端到故障点的距离。

使用电桥法对电缆单相接地故障测距原理是先在电缆的另一端，将电缆的故障相和正常相的电缆导体用不小于电缆截面的导线跨接。然后在一端将故障相的电缆导体接在电桥的另一端子上。使用电桥法对电缆两相短路或两相短路并接地，故障进行测距时，需要有一个非故障导体和故障导体一起形成一个环，当电桥平衡时便可得到故障点的距离。

3.1.2脉冲法

1）低压脉冲反射法。低压脉冲反射法探测电缆故障是由仪器的脉冲发生器发出一个脉冲波，通过引线把脉冲波送到电缆的故障相上，脉冲波沿电缆的线芯传播，当传播到故障点时，由于故障点电缆的波阻发生变化，因而有一脉冲信号被反射回来，用示波器在测试端记录下从发送脉冲和反射脉冲之间的时间间隔，即可算出测试端距故障点的距离。开路与低阻故障可用低压脉冲反射法，低压脉冲反射法的先进之处在于使现场测得的故障波形得到大大简化，将复杂的高压冲击闪络波形变成了非常容易判读的类似于低压脉冲法的短路故障波形。降低了对操作人员的技术要求和经验要求，极大地提高了现场故障的判断准确率，达到快速准确测试电缆故障的目的。

2）闪络法。闪络法的基本原理与低压脉冲法相似，是利用电波在电缆内传播时在故障点产生反射的原理，记下电波在故障电缆测试端的故障点之间往返一次的时间，再根据波速来计算电缆故障点位置。据统计，高阻及闪络性故障约占整个电缆故障总数的90%。高阻故障要用冲击闪络法，而闪络性故障可用直流闪络法测试。实际现场上是通过试验方法区分高阻与闪络性故障的。

3.2定点

电缆故障定点，又叫精测，即按照故障测距结果，根据电缆的路径走向，找出故障点的大体方位来。在一个很小的范围内，利用放电声测法、感应法或其他方法确定故障点的准确位置。

3.2.1声测法

声测法是目前电缆故障测试中应用最为广泛而又最简便的一种方法。95%以上的电缆故障都是用此方法进行定点，很少发生判断错误。

声测法是利用直流高压试验设备向电容器充电、储能，当电压达到某一数值时，经过放电间隙向故障线芯放电。由于故障点具有一定的故障电阻，在电容器放电过程中，此故障电阻相当于一个放电间隙，在放电时将产生机械振动。根据粗测时所确定的位置，用拾音器在故障点附近反复听测，找到地面振动最大、声音最大处，即为实际电缆故障点位置。

3.2.2感应法

当电缆芯通过音频电流时，其周围产生一个相同频率的交变磁场，这时，若在电缆附近放一个线圈，线圈中因电磁感应而产生一个音频电势，用音频信号放大器将此信号放大后送入耳机或电表，则耳机中将出现停电音频信号，电表也将有所指示。若将线圈沿着电缆线路移动，则可根据声音和电表指示变化，来判断电缆故障点的位置。这种方法称之为感应法。其特点是接收器可用一平板与大地作电容耦合，便于持续地寻找，较为适用混凝土或沥青路面。目前较少用感应法进行电缆故障的定点，这主要是它只适应于听测低阻相间短路故障和在特殊情况下听测低阻接地故障。但在电缆故障的测量中，广泛地作为辅助方法来应用。

四、供电企业应用中电缆故障测试技术控制要点

在应用电力电缆故障测试技术时，应注意以下要点：①做好故障测试技术应用准备工作，对电力电缆长度、预留情况、工作电压、电力接头情况等具有全面、准确的了解；②根据电力电缆实际情况科学选择故障预定位检测技术探寻故障电缆故障位置，保证故障定位的准确性，用以实现故障测试质量，提升故障检修效率； ③对影响预定位误差的因素具有全面的了解，知道仪器误差、波速误差等对故障测试结果的影响。从而确保所应用仪器质量符合有关规定，规范技术应用行为，提升工作人员操作质量，实现各种误差的有效控制。例如，针对波速误差，需以电缆长度为衡量标准，缩短误差与准确数值之间存在的差距；④注重波形的准确获取。在此过程中，当电缆一段无法获取波形时， 可通过加大燃弧电流或更换测量端点的方法进行处理； 针对过长的电缆可通过适当增加触发时间或提高冲击电压的举措进行处理。

五、结束语

电网运行中，电缆是非常关键的部分，电缆发生故障会直接影响整个电力系统的安全性、稳定性。电力电缆故障测试技术是当前电力工程领域中研究的热点问题之一，但是面我国电力电缆故障检测技术有待进一步的提高，需要不断加大科技投入，研发新技术，提高配电可靠性，为社会经济发展提供重要保障。

参考文献：

[1]徐刚.试论电力电缆故障测试技术在供电企业的运用[J].通讯世界，2018（06）：142-143.

[2]王传宝.电力电缆故障测试技术在供电企业的应用[J].现代交际，2018（09）：251-252.