電纜故障分析及定位方法

倪 娜

（馬鞍山市產品質量監督檢驗所，安徽 馬鞍山 243000）

1 前言

隨著城市的高速發展和整體規劃的要求，各種架空纜線逐步埋入地下，特別是電力電纜，各種類型的地埋電力電纜在機場供電系統得到廣泛應用，也在冶金、石化、礦山、機場、港口等企事業單位得到普遍應用。隨著基礎建設的加快，外力對電纜的破壞顯得日益突出，成為影響電纜安全運行的主要因素，因此給電網安全造成了巨大隱患。為確保電纜的正常運行，務必要對電纜進行整體的有效性探測，建立完善的電纜線路管理系統。那么怎樣迅速準確定位電纜故障是機場供電部門的首要研究課題。

2 電力電纜常見故障類型

由于電力電纜的絕緣材料、運行方式、工作電壓等不同，導致了大量的各種各樣電纜故障，按故障性質分主要有接地故障、短路故障、斷線故障、閃絡故障和綜合故障；按故障電阻值分為低阻故障和高阻故障。傳統上把電纜故障點的直流電阻小于電纜特性阻抗稱為低阻故障，反之則稱為高阻故障。

主要電纜故障有短路（接地）型、斷線型、閃絡型、復合型等以下四種：

圖1 電纜線路常見故障示意圖

2.1 短路（接地）型：電纜一相或多相導體對導體或地之間的絕緣發生貫穿性故障。根據短路（接地）電阻的大小又有高阻、低阻和金屬性短路（接地）故障之分。

2.2 斷線型：出現電纜一相或數相導體不連續的故障問題。

2.3 閃絡型：電纜絕緣在某一電壓下發生瞬時擊穿，但擊穿通道隨即封閉，絕緣又迅速恢復的故障。

2.4 復合型：達到兩種或兩種以上的故障特性的電纜故障問題。

3 故障測試的方法

電纜線路故障測試的方法一般包括故障測距和精確定點。通常電纜終端接頭出現的故障和外力因素而導致破壞性故障的精確定點就比較容易，而對于電纜本體和中間頭故障的精確定點就比較麻煩，因儀器和設備原理不同，主要分為電橋法和脈沖法兩大類，其測試特點如下：

3.1 電橋法，是一種傳統的測試方法，如單臂電橋、雙臂電橋，以及根據電橋原理制作的QF-1型電纜探傷儀、T－905電纜故障測距儀等。它的優點是操作簡單，精確度較高，主要不足是測試的局限性較大。對于短路（接地）電阻在100kΩ以下的單相接地、相間短路、二相或三相短路基地故障的測試誤差一般在3%～5%，但當短路（接地）電阻超過100kΩ時，誤差較大。

3.2 脈沖法，是應用脈沖信號進行電纜故障測距、定點的測試方法。它分為低壓脈沖法、脈沖電壓法和脈沖電流法三種。1）低壓脈沖法，是向故障電纜的導體輸入一個脈沖信號，通過觀察故障點發射脈沖與反射脈沖的時間差進行測距。2）脈沖電壓法，是對故障電纜加上直流高壓或沖擊高壓，使電纜故障點在高壓下放電，然后通過儀器觀察放電電壓脈沖在測試端到放電點之間往返一次的時間進行測距。3）脈沖電流法。脈沖電流法的原理和脈沖電壓法比較類似，不同的是，脈沖電流法通過一線性電流耦合器測量電纜擊穿時的電流脈沖信號，那么該測試接線相對會簡單很多。

4 電力電纜故障測試步驟

當電纜發生故障后，為確定電纜故障位置，主要可分為三步：

4.1 判斷故障及性質。首先要先將供電系統和電纜進行脫離處理，并要對每相對地使用兆歐表來測量其絕緣電阻，當測量數值為零時，換用萬用表對故障電阻進行測量，從而分辨識別高阻故障或低阻故障。為判斷相間短路的可能性，還需要對相間絕緣電阻進行測量，我們就可以準確的知道電纜故障性質結果，接著再使用相應的儀器和測試方法。

4.2 電纜故障預定位。從電纜一端測試，給出測試端到故障點的距離，也就是地埋電纜從測試端到故障點的長度。

4.3 電纜故障精定位。由于地埋電纜的長度在地面丈量會存在誤差，再加上脈沖反射儀（TDR或雷達）的測距誤差，所以需要對故障點進行精確定點。

5 結語

搞好電纜的探測工作將起到不可忽視的作用，而且越來越受到人們的極大關注。對于電纜而言，直埋通道周圍環境對電纜的使用是至關重要的，影響也非常大，電纜的故障率也很高，排查起來也比較困難。了解認識電纜故障的幾種情況，再通過全面對故障進行特征分析、變電站保護動作情況、電纜周圍環境和電纜線路的走向來分析，并判斷出電纜問題故障性質，對每一次故障測試都要不斷分析，特別要了解電纜參數、相間相地電阻、測試電壓高低、故障波形等資料，以選取正確電纜路徑探測法，從而提高電纜故障處理速度。只有不斷對大量的現場數據進行分析、研究、總結，才能逐步掌握電纜故障測試的規律。

[1] 丁榮.10kV及以下配電線路典型故障分析與預防[M].北京:中國電力出版社,2005.

[2] 徐丙根.電力電纜故障探測技術[M].北京:機械工業出版社,2001，4.