信號(hào)電纜故障定位定點(diǎn)查找分析

白宏權(quán)

（國能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西原平 034100）

0 引言

電纜故障在電務(wù)故障中的成因比較復(fù)雜，容易發(fā)生大面積、長延時(shí)故障，每年全路各鐵路局電務(wù)系統(tǒng)電纜故障都有發(fā)生。由于許多電纜是直埋形式，給電纜故障的應(yīng)急處置、電纜故障性質(zhì)的判斷、電纜故障位置的確定、電纜的割接等作業(yè)帶來諸多不可控因素。近年來，針對(duì)電纜故障和隱患的處理情況，處理過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)開展專題調(diào)查研究，匯總出電纜故障點(diǎn)的分析查找與定位的處理方法。

1 電纜故障分類

（1）斷線。電纜斷線形式分兩種，一種是電纜芯線完全斷開，信號(hào)傳輸通道中斷，環(huán)阻測(cè)試為無窮大；另一種是電纜芯線虛斷，環(huán)阻測(cè)試遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)值，信號(hào)傳輸發(fā)生較大衰減。

（2）接地。電纜接地形式分兩種，一種是電纜芯線完全接地，芯線對(duì)地絕緣測(cè)試為0；另一種是電纜芯線對(duì)地虛接，芯線對(duì)地絕緣測(cè)試有幾百Ω 至幾十MΩ。

（3）混線。電纜混線形式分兩種，一種是電纜芯線間純混線，線間絕緣測(cè)試值為0；另一種是虛混，線間絕緣測(cè)試值幾百Ω 至幾十MΩ。多芯線同時(shí)接地，也會(huì)造成線間虛混的現(xiàn)象。

以上3 種情況有時(shí)同時(shí)存在，或者存在其中一種或兩種。

2 電纜故障分析

（1）箱盒進(jìn)潮氣。由于室外箱盒進(jìn)入潮氣，造成設(shè)備端子對(duì)地阻抗值下降，尤其是汛期雨后較為明顯。

（2）外界影響。電纜進(jìn)水、著火（橋上電纜、隧道電纜、涵洞外掛電纜、電力同溝），挖斷（施工挖斷、鑿斷、耕具鑿斷），橋頭電纜因?yàn)槁芳绯两翟斐傻碾娎|撐力過載傷害，橋上外掛電纜槽支架不良造成的電纜撐力過載。

（3）特性不良。一是老式電纜接頭技術(shù)工藝不過關(guān)，造成長時(shí)間直埋電纜進(jìn)水，引發(fā)電纜芯線對(duì)地或線間絕緣阻值下降；二是工程遺留的電纜打彎、受傷，長時(shí)間滲水造成線纜芯線對(duì)地或線間絕緣阻值下降；三是超期使用的電纜外防護(hù)層失效，發(fā)生芯線防護(hù)層龜裂造成的特性不良。

（4）材質(zhì)問題。電纜制造工藝不標(biāo)準(zhǔn)，造成內(nèi)部芯線線間絕緣層失效或者芯線斷裂。這種情況已在處理后的電纜中得到證實(shí)。這類故障在系統(tǒng)剛開通時(shí)體現(xiàn)不出來，長時(shí)間帶載工作后逐漸暴露出來。

（5）貫通地線搭接不良造成電纜成端燒損。一是成端內(nèi)部引出地線固定不良，貫通地纜與電纜錯(cuò)誤穿在同一保護(hù)管內(nèi)，雷擊放電或牽引電流干擾造成虛接打火燒損電纜；二是同一根電纜屏蔽地線雙端接地，造成同一根電纜兩端和大地構(gòu)成環(huán)路，與成端處引出地線接觸不良，造成成端燒損。

（6）電源串混電。由于室內(nèi)電源與室外電源單極性串電，在極端情況下造成室內(nèi)電源配線對(duì)地絕緣阻抗下降。但這種情況并不多見。

3 傳統(tǒng)的電纜故障點(diǎn)查找方法

3.1 電纜故障點(diǎn)的查找確定

（1）電纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定。電纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)于判斷、查找、處理電纜隱患非常重要。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括電纜類型、電纜長度、電纜徑路和走向、電纜屏蔽地線、電纜接頭（隱蔽工程記錄）、電纜過道、電纜備用量、電纜使用用途、電纜編號(hào)等。

（2）電纜長度的確定。一是查看竣工圖圖紙標(biāo)注的長度來確定。由于工程施工情況等原因，一般會(huì)有誤差；二是通過測(cè)試電纜環(huán)阻來確定。受環(huán)境溫度影響較大，溫度越高電纜系數(shù)越小，溫度越低電纜系數(shù)越大；三是采用脈沖法儀表測(cè)量，也受環(huán)境溫度影響；四是利用工務(wù)公里標(biāo)、護(hù)網(wǎng)護(hù)欄數(shù)和供電接觸網(wǎng)桿的數(shù)據(jù)來確定。一般情況下，上述幾種方法同時(shí)使用，確定一根電纜比較精確的長度，最后綜合計(jì)算出電纜的長度。

（3）電纜徑路和走向的確定。一種方法是按照電纜工程的施工隱蔽記錄和電纜標(biāo)牌確定。這種方式要求當(dāng)年的施工記錄比較準(zhǔn)確詳細(xì)。另外一種是儀器儀表探測(cè)法。

3.2 電纜故障類型的確定

電纜類型的確定，對(duì)判斷故障的性質(zhì)、采用哪種對(duì)應(yīng)的儀表測(cè)量非常重要，確定錯(cuò)誤會(huì)誤導(dǎo)處理人員和耽誤處理時(shí)間。

（1）通過電纜隱患的發(fā)現(xiàn)途徑確定。如果是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電纜對(duì)地絕緣不良，首先可以判斷是電纜接地。如果是造成了紅光帶或信號(hào)機(jī)滅燈等故障情況下，一般判斷為電纜斷線。如果是故障時(shí)好時(shí)壞，一般判斷為電纜虛斷或者是虛短，或者兩者兼而有之。如果故障時(shí)打落了斷路器，一般判斷為電纜混線。這種判斷方法一般比較迅速，用時(shí)比較短。

（2）通過測(cè)試電纜對(duì)地絕緣、線間絕緣、電纜環(huán)阻的方法來確定。這3 種測(cè)試一般要求在處理前全部使用，便于更準(zhǔn)確地確定電纜故障的性質(zhì)。

采用上述兩種方法處理電纜故障時(shí)，第一種方法主要用于故障應(yīng)急處理和臨時(shí)恢復(fù)，第二種方法用來確定故障性質(zhì)。

3.3 電纜故障點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)型判斷確定和臨時(shí)處理方法

（1）如果是電纜單芯斷線或接地，采用更換備用電纜或貫通電纜進(jìn)行處理。

（2）如果是電纜某一對(duì)芯線短路，方法同上。

（3）如果是多芯斷線，在備用芯線充足的情況下，首先倒備用芯線（含電話電纜、報(bào)警線、貫通電纜或者就近使用其他符合要求的電纜進(jìn)行倒接），首先要考慮電纜外界傷害或電纜接頭不良。需要注意：無論使用哪種方式倒接電纜，都必須進(jìn)行嚴(yán)格的聯(lián)鎖試驗(yàn)和電特性測(cè)試，合格后方可進(jìn)行。

3.4 測(cè)量電纜低阻的脈沖查找法

利用儀表向故障電纜發(fā)送一個(gè)自帶頻率（600～1000 Hz）的脈沖信號(hào)，利用接地點(diǎn)和短路點(diǎn)脈沖反射信號(hào)，確定斷線或短線點(diǎn)位置。脈沖法一般用于確定電纜接地電阻或線間電阻在300 Ω以內(nèi)的電纜故障點(diǎn)位置。

3.5 測(cè)量電纜高阻的電橋查找法

脈沖法在測(cè)試電纜高阻（＞300 Ω）接地或短路點(diǎn)時(shí)，由于鐵路周邊干擾信號(hào)較大，造成測(cè)試誤差較大。測(cè)試電纜高阻故障，更多采用電橋查找法。電橋法測(cè)試比較準(zhǔn)確，但需要提前輸入被測(cè)電纜的長度和一根特性良好的參考線。

3.6 電阻測(cè)試查找法

主要用于情況較為簡單的電纜短路測(cè)試。通過測(cè)試故障電纜的線間電阻或環(huán)阻值，判斷故障點(diǎn)的最近位置。例如測(cè)量故障電纜線間電阻為2 Ω，則電纜短路點(diǎn)據(jù)測(cè)量點(diǎn)距離大約在83 m之內(nèi)；如測(cè)量故障電纜環(huán)阻超過電纜正常電阻值幾百Ω，一般可以判定為故障電纜中間虛斷。

3.7 電纜電流感應(yīng)徑路和走向探測(cè)法

電纜測(cè)試位置和故障點(diǎn)的距離確定后，電纜故障點(diǎn)的確定需要電纜徑路數(shù)據(jù)做支撐。電纜徑路的測(cè)量，一般采用向參考電纜持續(xù)發(fā)送一個(gè)高頻電流信號(hào)，再用電纜故障感應(yīng)儀沿著電纜上的高頻電流信號(hào)確定故障點(diǎn)的位置。

4 傳統(tǒng)的電纜故障點(diǎn)處理方法

電纜故障點(diǎn)的處理是解決電纜特性不良的最終解決方式。電纜故障點(diǎn)處理按照電纜故障點(diǎn)位置并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況一般分為3 種：成段電纜割接、電纜接頭處理、重新制作電纜盒。

4.1 成段電纜割接

一般按照故障電纜識(shí)別、故障電纜開剝和線號(hào)編制、成段電纜更換長度的確定、成段電纜更換的“十八字”對(duì)接法、對(duì)接后的電纜恢復(fù)等4 個(gè)步驟。

（1）故障電纜的識(shí)別。考慮現(xiàn)場(chǎng)直埋電纜最復(fù)雜的情況下，挖出電纜后為防止割錯(cuò)電纜，需要對(duì)電纜進(jìn)行識(shí)別。一般情況需要使用專用儀表通過卡流的方式，識(shí)別出故障電纜。同時(shí)在直埋電纜槽道內(nèi)電纜較少，或者電纜型號(hào)較為容易識(shí)別的情況，也可以直接識(shí)別故障電纜。

（2）故障電纜的開剝和線號(hào)編制。這項(xiàng)工作有專門的作業(yè)指導(dǎo)書。需要說明的是故障電纜的開剝必須在天窗點(diǎn)內(nèi)或故障天窗內(nèi)進(jìn)行。

（3）成段電纜更換長度的確定。成段更換電纜的長度，一般遵循橋涵上電纜一次性全部更換原則。

（4）成段電纜更換的“十八字”對(duì)接法，即：“新纜逐組核，舊纜逐芯核，無誤對(duì)接，聯(lián)鎖跟進(jìn)”。

新纜逐組核：新放電纜按照對(duì)星組核對(duì)，由于新放電纜之前已經(jīng)進(jìn)行了逐芯測(cè)試和核對(duì)，點(diǎn)上更換時(shí)，確定一顆母線逐組核對(duì)即可。

舊纜逐芯核：需要更換的舊電纜，點(diǎn)上剪斷一芯就需要兩頭用母線核對(duì)一遍，防止舊電纜的芯組使用規(guī)范與換新的標(biāo)準(zhǔn)不同。

無誤對(duì)接：新舊電纜經(jīng)過核對(duì)無誤后按順序?qū)印?duì)接時(shí)要注意壓線鉗的使用方法和防止芯線損傷問題。

聯(lián)鎖跟進(jìn)：電纜對(duì)接與聯(lián)鎖試驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)行。例如區(qū)間軌道受端電纜每對(duì)接一對(duì)，就通過回樓電壓和區(qū)間光帶顯示，來確定新舊電纜對(duì)接無誤。保證每對(duì)電纜對(duì)接正確，便于后續(xù)聯(lián)鎖試驗(yàn)。

（5）對(duì)接后的電纜恢復(fù)。電纜割接完成后需要重點(diǎn)關(guān)注：一是電纜特性的測(cè)試良好；二是對(duì)接盒的固定和灌膠封堵良好；三是電纜溝的回填和電纜對(duì)接點(diǎn)的標(biāo)示到位。

5 電纜故障處置新方法

（1）故障電纜長度確定。使用X3G 電纜接頭分析儀直接給出電纜長度（只設(shè)定波速，普通纜211，數(shù)字纜默認(rèn)246）。

（2）故障電纜徑路確定。使用513 電源電纜故障查找儀，將故障纜確認(rèn)1 芯線，一端人為接地，另一端接儀器于大地和該芯線上送信號(hào)，再使用儀器攜帶的探測(cè)器即可走出。

（3）電纜故障的定位。對(duì)于純斷線和混線故障，X3G 可直接給出故障位置；對(duì)于虛接或高阻的接地故障，使用513 或X2 高阻電纜故障快速定位儀解決。測(cè)試時(shí)需要將故障纜確認(rèn)1 芯接地或混線，再確認(rèn)1 芯好線（線間或?qū)Φ亟^緣10 M 以上），一端人為短路好線于故障確認(rèn)線，另一端接儀器測(cè)試即可。

（4）故障電纜故障點(diǎn)的定點(diǎn)。故障電纜故障定位后，需定故障點(diǎn)，方法有2 種：一是電纜地下接頭盒不良的，使用513 電源電纜故障查找儀，將故障纜確認(rèn)1 芯線，1 端人為接大地，另一端接儀器于大地和該芯線上送信號(hào)，再使用儀器攜帶的探測(cè)器即可走出（通過接頭盒電纜余量盤狀確認(rèn)）。二是通過估算確認(rèn)。

（5）故障電纜的識(shí)別處理。使用513 電源電纜故障查找儀，將故障纜確認(rèn)1 芯線，1 端人為接大地，另一端接儀器于大地和該芯線上送信號(hào)，再使用儀器攜帶的接收器卡挖出的電纜（通過儀器送出電流的方向和大小）即可識(shí)別并標(biāo)識(shí)。

（6）故障電纜的割接處理。同上述傳統(tǒng)方法。

6 結(jié)語

電纜故障處置新方法的理念，是通過技術(shù)手段，將未知的電源電纜故障點(diǎn)變?yōu)橐阎?shí)踐驗(yàn)證，電纜故障處置新方法快速、簡單、高效，尤其適用于解決電纜高阻故障。