電纜短路故障距離計算

庹德兵

（中國電信股份有限公司襄陽傳輸局，湖北 襄陽441100）

1 概 述

山區的村村通、移動基站大都建設在山頂上，很多基站都是采取架空電力電纜供電的方式，短則幾百米，多則幾公里，都穿行在荒郊野外，特別是在夏天受溫度和雷電的影響，經常發生短路故障，一旦發生故障，查找很困難。由于電纜故障原因大部分是被擊穿而短路，那么利用常用的數字式萬用表，通過測試其短路后的環阻，就可以分析得出短路點的距離，可方便故障查找。

本文介紹分析計算方法，并以3×16 mm2＋1×10 mm2的電纜為例，制作出不同溫度情況下的環阻、溫度和故障距離對應表。

2 計算原理

電纜結構一般是三相四線，采用三根同樣粗的相線和一根稍細的零線。電纜一旦被擊穿短路，存在兩種情況：相間短路、相線和零線短路。那么測試出短路線間的環阻后，結合溫度補償，計算出在20℃時的環阻，然后根據20℃時的電阻率，計算得到電纜短路的長度。

（1）計算20℃時電纜的線間環阻

銅的電阻與絕對溫度成正比，已知道室外溫度為t，測試環阻為R，可計算出20℃時電纜的環阻R20℃：

R＝R20℃×（235＋t）／（235＋20）

可得：R20℃＝R×255／（235＋t）

（2）成品電纜的導線電阻率

利用額定電壓1 kV及以下架空絕緣電纜的參數表（表1），可知道各種截面積硬銅在20℃時的每公里最大電阻值。在實際工作中發現，由于銅價昂貴，各廠家生產的成品電纜都靠近這個最大值，作為平常維護計算所需要的精度，采用這個最大值來計算引起的誤差可以忽略不計。

（3）計算長度

設短路的兩條線的每米平均電阻分別是R平均1和R平均2，長度為L，那么：

3 實際計算案例

襄陽傳輸局基站最常用的電力電纜的程式是3×16 mm2＋1×10 mm2。下面以3×16 mm2＋1×10 mm2的電纜為例，計算出不同溫度下的環阻與故障長度對應值。由表1中可知16 mm2平均電阻為1．198 Ω／1 000 m，10 mm2平均電阻為1．906Ω／1 000 m。

（1）兩條相線短路時

由式（1）可知，當3×16 mm2＋1×10 mm2的電纜相間短路時：

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

當電纜的溫度在0～50℃，環阻在0．1Ω～1．0Ω時，計算出環阻、溫度和纜長的對應關系見16 mm2＋16 mm2環阻與長度速查表（表2）。

表1 額定電壓1 kV及以下架空絕緣電纜的參數表（聚氯乙烯絕緣架空電纜）

表2 16 mm2＋16 mm2環阻與長度速查表（單位：m）

（2）相線和零線短路時

同樣，根據式（1），當3×16 mm2＋1×10 mm2的電纜相線和零線短路時：

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

當電纜的溫度在0℃～50℃，環阻在0．1Ω～1．0 Ω時，計算出環阻、溫度和纜長的對應關系見16 mm2＋10 mm2環阻與長度速查表（表3）。

表3 16 mm2＋10 mm2環阻與長度速查表（單位：m）

4 實際案例與分析

4．1 南漳板橋案例

2008年8月12日，南漳板橋村村通基站電纜發生故障，由于電纜全長達3 km，穿行在樹林之中，維護人員查找了一天，沿線路上下基站查找了三趟，還是未找到故障位置。

筆者支援南璋中心查障，來到基站后，利用數字萬用表測試，發現是相間短路，測得相線間環阻為3．8 Ω，查看得知電纜的程式是3×16 mm2＋1×10 mm2，由于室外氣溫達到35℃，因此估計電纜的溫度在40℃（電纜溫度稍微高于氣溫）。

經過上述的同樣方法計算，故障位置離基站1 471 m，維護人員查看電纜尺碼帶在基站的起始長度為50 m，因此推算出電纜故障位置的尺碼帶為1 521 m。維護人員通過推算出的長度很快查找到故障位置，查看故障位置的尺碼帶為1 514 m（故障位置旁邊1 m的尺碼帶是1 515 m），與計算結果很接近。由于架空電力電纜的故障外觀很明顯，誤差幾十米也不會影響故障的查找，這樣的誤差已完全能夠滿足維護工作的需要。

實踐證實計算方法正確，因此按照計算方法制作電纜環阻、溫度和故障距離對應表，將提高電纜查障的速度和準確度，避免煩瑣計算和計算出錯。

4．2 實際使用誤差分析

所估計的電纜溫度越準，長度越接近，平均每千米每10℃的誤差將產生40 m左右的長度誤差。

測環阻時必需用最低檔，表筆要接觸良好，還要減去表筆短連的阻值，每誤差0．1Ω將增加40 m左右長度誤差。

綜合考慮阻值和溫度引起的誤差，可很好地控制在100 m以內。

5 結 論

利用數字萬用表測試電纜的環阻，結合環境溫度和電纜程式，可推算出電纜故障位置，所推算出來的結果完全能滿足維護工作所需要的精度。利用這種計算方法制作出的環阻、溫度和電纜長度的對應表，將提高電纜查障的速度和準確度。