高壓電橋在地鐵環網電纜故障定位中的實踐

天津市地下鐵道運營有限公司 陳懷軍

1.引言

隨著電力電纜在各行各業的大量使用，電纜故障率明顯提高，如何在很短的時間里快速、準確的尋測出故障點是一個非常棘手的問題，尤其是對重要的線路或用戶，長期停電將造成重大隱患或損失。因而盡快確定故障位置，恢復正常供電往往成為一項十分緊迫的任務。

2.電纜故障分類及形成故障的原因

2.1 電纜故障分類

電纜的故障按其狀態可分為：接地故障、短路故障、斷線故障、閃絡性故障；按故障的類別可分為：單相故障、兩相故障和三相故障等；按故障性質分，主要有低阻故障和高阻故障。

2.2 形成電纜故障的原因

致使電纜發生故障的原因是多方面的，現將常見的幾種主要原因歸納如下：

(1)機械損傷

機械損傷類故障比較常見，其故障形式比較容易識別，大多造成停電事故。很多故障是由于電纜安裝時不小心造成的機械損傷或安裝后靠近電纜路徑作業造成的機械損傷而直接引起的。有些電纜故障是電纜熱脹冷縮使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷造成的。鐵路軌道下運行的電纜，由于劇烈的震動導致電纜外皮產生彈性疲勞而破裂，形成故障。

(2)絕緣受潮

由于電纜長期在潮濕的環境中運行導致電纜絕緣層受潮，電纜絕緣性能降低，電纜絕緣層長期受電化腐蝕的作用引發電纜接地或相間短路。

(3)產品質量缺陷或施工質量缺陷

電纜及電纜附件是電纜線路中不可缺少的兩種重要材料。它們的質量優劣，直接影響著電纜線路的安全線路。

(4)過熱

電纜過熱有很多的因素，主要為以下原因：電纜長期過負荷工作；火災或鄰近電纜故障的燒傷；靠近其它熱源，長期接受熱輻射。

3.電纜故障的定位步驟

3.1 診斷故障，判斷故障類型

當對某一故障電纜進行故障測試時，首先要做的就是確定故障性質，掌握其故障是接地、短路、斷線；是單相、兩相，還是三相故障；是高阻、低阻，還是泄漏性或閃絡性故障。

3.2 故障預定位（粗測）

確定故障性質后，接著才能選擇適當的測試方法測出故障點到測試端或末端的距離，這項工作稱為粗測距離。粗測是電纜故障測試過程中最重要的一步，這項工作的優劣，決定著電纜故障測試整個過程的效率和準確性。

電橋法及波反射法為預定位的二種主要手段。目前波反射法定位儀較普及，其缺點為：部分儀器現場連線復雜，有定位盲區。波形不典型時，要求定位人員熟練掌握儀器，并富有經驗才能分辯脈沖波形。利用故障點兩側的電纜線芯電阻與比例電阻構成電橋，是經典的電纜故障定位方法。

3.3 路徑測尋或鑒別電纜（如果需要時）

精確定位故障點之前，需要知道地下電纜的位置與走向，對于直接埋設在地下的電纜，相關的資料往往不夠精確，必要時需要測尋電纜的位置與走向。對于并排敷設著多根電纜情況，則需要從許多電纜中挑選出故障電纜，即為鑒別電纜。

3.4 精測定點

精測定點是電纜故障測試工作的至關重要的一步。因為粗測出的故障距離有一定的誤差，故障距離的丈量也有誤差，所以要精確定出故障點所在位置，就必須要精測定位。一般采用聲測定點法、感應法。電纜溝和隧道中的裸露電纜的故障點定位，可以結合故障性質選用電纜局部過熱法、偏芯磁場法或跨步電壓法。

4.高壓電橋原理

電橋法的使用前提是必須已知被測電纜的準確長度；電橋法不能測量電纜線路的三相短路故障。電橋法的依據是線芯（或屏蔽層）電阻均勻，與長度成比例。圖1為典型用法：

圖1 電橋定位接線圖

圖2 電橋的電路原理

因此，L1=2·P‰·L。

5.高壓電橋在地鐵環網電纜故障測尋中的實踐

地鐵某變電站10kV饋線電纜，其型號為WL-YJP2E 8.7/10kV 1*300，電纜全長約2750米；運行中上級開關212保護跳閘，對A、B、C分別進行絕緣電阻測試，發現A相對地短路。

在故障點的測尋中，首先使用了進口的波反射原理儀器進行了測尋，但波形不典型，無法定位；接下來，使用GZD-2A高壓電橋電纜故障定位儀對故障電纜點進行初步定位，在首尾兩端測試數據如表1所示：

表1 測試數據

結論：電纜故障點距A站距離約153米；試驗儀器的標稱誤差在電纜長度的±(0.2%＋1)*L米，大約為7米。由于電纜敷設路徑為地鐵區間電纜橋架，相對比較方便故障點的檢查，很快找到了短路點，進行了修復。

6.結語

采用高壓電橋對電纜絕緣擊穿點定位具有測量原理簡單、定位準確度高、操作簡單，不要求操作人員具有豐富的數據分析經驗，地鐵運營管理單位中的電纜運行維護人員容易上手使用。在地鐵環網電纜故障測尋中，高壓電橋能夠發揮快速初步定位的作用。

[1]夏新民.電力電纜頭制作與故障測尋[M].北京:化學工業出版社,2012.

[2]洪濱,李明.高壓電橋法探測電力電纜故障實測案例分析[J].電線電纜,2007(3).

[3]王永紅,陳慶國,魏新勞.采用高壓電橋方法對電纜擊穿點定位[J].電線電纜,2006(4).