技术与应用。
刘义平。魏文伟。曹婷２
湖北武汉新洲供电公司，武汉（１．天津市电力公司路灯处，天津。
．四川省内江电业局，四川内江６４１
摘要本文介绍了１ｏｋ电力电缆故障产生的主要原因及故障类型，给出了电力电缆故障点查。
找的基本流程，同时对目前常用的故障粗测和精确定位方法进行了阐述。结合一起１０ｋ电缆故障查找案例，对故障检测全过程进行了梳理与分析。最后，介绍了目前电缆故障检测新技术的应用。
关键词：电力电缆；故障类型；粗测；精确定位；新技术。
随着城市建设的快速发展，电力电缆供电以其安全、可靠、稳定、节约线路走廊且利于城市美化等优点，被城市配电网广泛采用并逐步取代架空线路。然而由于电力电缆多埋设于地下，运行环境复。
杂，一旦发生故障，很难尽快的检测出故障点的确。
）电缆接头故障。电缆接头是电缆线路中最薄弱的环节，由人员直接过失（施工不良）引发的电缆接头故障时常发生。如接头压接不实、加热不充分等原因等。
）绝缘老化变质。电缆在运行中受电、热、化学、环境等因子的影响，电缆的绝缘都会发生不同程度的老化。
切位置。如果长时问找不到故障点，将影响电力运行的可靠性和安全性，造成时问、物力及人力的极大浪费。如何提高故障检修效率，及时修复故障电缆，从而保证供电可靠性、提升优质服务水平、践。
行优质服务承诺，是供用电部门非常关心的问题。
．２ 电力电缆故障的分类。
目前电力电缆故障只可涉及三大类故障：导体故障（芯线及金属屏蔽层）、主绝缘故障和护套故障。但由于电力电缆的种类较多，结构组成不尽一致，加上人们的工作属性和人们的目的要求不尽相同等原因，使得电缆故障分类方法较多。
本文主要结合目前故障检测技术及故障点电阻值的大小对电缆故障进行分类【１］其电缆故障示意图及故障分类表分别如图１、表１所示。
电力电缆故障的原因和分类。
．１电力电缆故障的原因。
）机械损伤。机械损伤是电缆故障中最常见的，所占比例也最大。主要由于安装时损伤ｆ划伤、扭曲、打折等）、外力直接破坏（建筑施工开挖、道路建设。
开挖、自来水管道开挖等等）、车辆碾压损伤、土地沉降造成的电缆接头和导体损伤。
）绝缘受潮。电缆终端头或中问接头密封工艺不良、附件制造质量不合格、金属护套被异物刺穿或腐蚀破损。
图１故障电缆示意图。
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技术与应用。
表１电力电缆故障的分类。
序号故障性质。
故障定义。电缆相问或相对地绝缘电阻达到所要求的规范。
故障。而实际电力电缆故障中的绝大多数为高阻故障。因为在故障电阻很高的情况下，电桥电流很小，一。
值，但工作电压不能传输到终端，或虽然终端有。
开路故障电压，但负载能力较差，这种故障称之为开路故。
障。如图（１）所示，若点电阻ｏ。，表明ｈ点存在断线故障，这是开路故障的特殊情况。
电缆相问或相对地的绝缘受损，其绝缘电阻将减。
般灵敏度的仪表难以探测。
２）行波法。其中包含低压脉冲法和高压脉冲法。①低压脉冲法。低压脉冲法主要用于测量电缆的开路、短路和低阻故障的故障距离；同时还町用于测。
低阻故障小。当绝缘电阻小于ｌ０倍电缆特性阻抗时，为低。
阻故障。如图（１）若点绝缘电阻ｏ，表。
明点存在短路故障，为低阻故障的特殊情况。
电缆相问或相对地绝缘电阻低于正常值但又大。
泄漏于ｌｏ倍电缆特性阻抗。当对电缆进行预防性试性验时，电缆的泄漏电流值厶随预试电压的升高而高阻连续增大，并远大于电缆的允许泄漏值，或故障尚故障点已经形成了崮定的电阻通道，但不能用低压脉阻冲法测量，即可判断电缆为泄漏性高阻故障３
故闪络性故障几乎全在高阻状态。
且阻值很高。在。
障闪络电缆的允许试验电压下，当试验电压高于某一电。
性压值时，泄漏电流突然增人且闪络性波动，而试高阻验电压下降时，这种现象消失，这种故障即是闪故障络性高阻故障。如图（１）所示，若ｎ点在高电。
压ｆ，ｒ当电压下降后，ｒ
１０电力电缆故障点的查找。
．１电力电缆故障点的查找流程。
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故障进行柑删（征敞障ｉ【缆甚线ｉ．施』』＿删试信扣扯线。
分折投。障．初步确定一一ａ点离）
图２电力电缆故障查找流程图。
．２ 电力电缆故障检测方法。
）电力电缆故障粗测。
１）电桥法。电桥法是电力电缆测距的经典方法，其历史比较悠久。包括直流电阻电桥法、直流。
高压电阻电桥法和电容电桥法等。电阻电桥法只能。
测试一些单相对地或两相问绝缘电阻比较低的电缆故障；高压电桥法主要用于测试阻值大于ｌ０ｋ而小于兆欧的主绝缘单相接地故障或相问并对地故。
障；电容电桥法主要测试电缆的开路断线故障［。
电桥法操作相对简单方便，但需要事先知道电缆的准确长度等原始资料，同时不适用于检测高阻。
６ｌ电号技。
量电缆长度、波速度和识别定位电缆中间头、ｔ形接头与终端头等。
测试原理：从测试端向电缆中输入。一个低压脉。
冲信号，该脉冲信号沿着电缆传播，当遇到电缆中。
的阻抗不匹配点时，如开路点、短路点、低阻故障。
点等，会产生反射脉冲。根据反射脉冲和发射脉冲的往返时问差及脉冲传播速度。
计算故障点的。
位置。如图３、图４所示，分别为开路故障测试原理电路、泄漏性故障（低阻故障）测试原理电路 。
图３开路故障测试原理电路。
图４泄漏性故障（低阻故障）测试原理电路。
高压脉冲法。高压脉冲法是利用高压信号使电。
缆故障瞬间变成短路或低阻故障，使故障点反射系数。
接近．１，故障点近乎产牛全反射。通常有两种基本的闪络法，即直闪法和冲闪法。闪络法测试电缆故障时，电缆故障点形成的反射波是高电压脉冲波，不能直接通过仪器进行显示，通常需要取样器，将故障点在高电压作用下形成的高压脉冲转换成仪器所需要的低压脉冲信号。
根据取样方式的不同，又分为电压法、
电流法及电压感应法…，其取样器原理图如图５所示。
输拣。ｎ缆地。
ｕ缆地一。ａ）电压泫（ｂ）电流法（ｃ）压感泫。
图５三种取样器原理图。
其中，ｒｌ为分压电阻、ｒ２为取样电阻、ｌｐ为电流取样器、ｃ为储能电容、为变压器。
直流高压闪络法（直闪法）：在故障电缆卜施加直流电ｊ玉，使故障点击穿房放电，发生闪络。然后通。
过记录测量故障点击穿产生的电流行波信号在测试端和故障点之问往返一次所需的时问，再根据行波在电缆中的传输速度 ，就可以计算出故障距离。
直闪法主要用于测试电力电缆闪络性高阻故障，也可用于测试阻值特别高，但与完好相相比阻值较低的泄露性高阻故障。如图６所示为直闪法测试原理线路。
图６直流高压闪络法接线原理图。
冲击高压闪络法（冲闪法）：由于直闪法所采用的直流高压电源的等效内阻比较大，电源输出功率受到了一定限制，对于绝大多数泄露性高阻故障，直闪法不能进行测试。冲闪法正是利用大容量的充电电容作为直流高压电源，加到故障电缆使故障点闪络放电形成瞬问短路。
主要用于测试电力电缆的。
泄露性高阻故障，也可用于测试电力电缆的低阻、开路及闪络性高阻故障。其测试原理线路与直闪法基本相同，不同的只是在储能电容与电缆之间串入。
一。球形间隙，如图７所示为冲闪法测试原理线路。
图７冲击高压闪络法接线原理图。
其中，ｔ１为调压器、ｔ２为高压试验变压器、ｃ为储能电容器、ｌ为线性电流耦合器、ｊｓ为放电间隙。
）电力电缆故障点精测。
１）声测法。利用故障点放电时所产生的声波。
进行定点，声音传感器在电力电缆上方将声音信号检测出来，声音最大的地方为故障点所在的位置，离故障点越远，振动声音越小。
２）声磁同步法。利用故障点在冲击电压作用。
下闪络放电时，同时接收故障点放电所产生的电磁。
波和振动声波，判断出所测信号是否由故障点的放电产生来准确的判断故障点位置。
３）音频感应法。在被测电路的一端给电缆的故障相加一定功率的低压音频信号，当被测信号传输到短路或断线点后，却不能继续沿着电缆传输，从而电缆故障点两边将有明显的信号大小变化，如。
果在电缆路径的上方通过一接收器探测信号的变化。
情况，即可确定故障点位置。
同时电缆各项基础资料的准确性与完整性对提。
技术与应用。
高故障点查找效率也非常重要，如电缆敷设走向、电缆总长度、电缆中间接头分布等。
现场应用实例。
．１故障电缆基本情况。
电缆型号电缆敷设方式：直埋敷设。
电缆长度：电缆标注长度为６７５测试长度为。
有无中间接头：１个。
．２确定故障电缆并诊断电缆故障性质。
用兆欧表及万用表测量电缆三相对地绝缘电阻，ａ相对地为。。，相对地为０．４相对地为∞；分别通过ａ相对金属护层、ｃ相对金属护层，采用低压脉冲法测试电缆全长，测试长度为６７３与标注长度基本相符，从而确定故障为单相泄露性高阻故障，测试波形如图８所示。
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图８低压脉冲法实测波形。
．３对电缆故障进行粗测与精确定点。
誉采用冲闪电压感应法。
一（ｃｖ即在使用冲闪法时采用如图５（ｃ所示取样器。工作时，当电容。
：一鬟的直流电压足够高时，球隙被瞬间击穿，产生瞬问脉冲电流和电压信号，电压信号由变压器一。
一＿瓣ｂ采集并输出，电流信号由ｌ。采集并输出［引，通过测试仪器接收信号并显示测试波形。当电压升到１２ｋ时，故障点形成闪络放电，闪测仪出现如图９所示曩０ｌｌ譬一。
波形，故障点粗测距离为６５６
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融ｌ襄。瓣缮哪。
钱麓。辫 ｌ粥。
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图９采用ｃｖｇ法实测波形。
在粗测距离的基础上，采用声磁同步法精确定位。由于故障点距离对端较近，利用同步接收定点仪直接到对端定点，在距离对端约１７ｍ处（即距离测试点６５６处）很清晰的听到了故障点放电声音，开挖后故障点就在此处。
故障点确认后，将其在故障点锯开并作简单处。
理，分段进一步用摇表测量电缆对地绝缘低阻，测量结果表明电缆不存在其他故障点。
０１２年第９期电技了ｉｔｌ
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技术与应用。
目前电缆故障检测的新方法。
．１电缆故障测距的方法。
）实时专家系统。
专家系统，即用计算机来模拟专家思维，解决某…领域内的重大问题。文献ｉｓ．指出，电缆故障测距专家系统将专家知识库作为电脑的基本数据库，用一套规则来维护和更新知识库。它根据故障定位的三个主要内容把任务分为三个阶段：
故障诊断、故障预定位、故障精确定点。
）小波变换应用在电缆故障测距中。
小波变换，具有表征特征信号突变特征的能力以。
及对非平稳信号的良好的处理效果，可以从不同尺度下信号小波变换的结果进行干扰分析和抑制、提取信。
号故障特征参数，实现故障测距。文献［７］用小波变换来检测行波准确到达时间，在输电线路上已经成功应用。相同的原理也可以用于电缆的故障检测，但因为电缆的距离比较短又埋于地下，行波传播过程更为复杂，要达到几米的精确测距，需要克服更多的困难。
４．电缆故障定点的新方法。
）人工神经网络。
人工神经网络（ａｎ是一种新的信息处理理论，是以计算机网络系统模拟生物神经网络的智能计算系统。其具有良好的白适应性、自组织性和容。
错性，具有较强的学习、记忆、联想、识别等能力，现已广泛应用于电力系统中。电缆的故障测距是一种映射关系，即单端与两端故障电气量与故障点之。
问为一一映射关系，这种映射关系受到故障过渡电。
阻、系统运行方式等多种因素的影响 】，很难用精确的数学模型来描述，而神经网络可以避开模型问题，从而为故障测距提供了崭新的途径。
）ｇｐ全球定位系统）行波故障定位。
文献［９］成功地将全球定位系统（ｇｐ应用于电缆故障测距，将电缆故障测距技术推进了一步。该系统采用故障浪涌到达电缆两端的时问差来定位。
）分布式光纤温度传感器（ｆｏ
文献［１０利用分布式光纤传感器，将光纤复合到电缆中，做成光纤复合电缆，通过激光脉冲的注。
入时间反射光线的到达时问差来计算故障距离，同。
时通过检测故障点附近温度变化情况来实时监测电缆线路运**况。这种检测技术成本较高，主要用。
于新敷设的重要电缆。
结论。电力电缆故障的检测需要理论知识和实践经验。
８ｌ电鼍技７ｌｔ期。
的结合，掌握绝缘击穿机理、测试仪器的结构和波。
形的形成过程来分析故障类型，抓住波形突变拐点进行比较对照，及时准确地查找出故障点并及时修复，提高电力电缆运行的可靠性。同时，在熟悉理论知识并不断实践的基础上多摸索、多总结，使得电缆故障测距、定点方法不断发展，不断改进。
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测距新方法［ｊ】中国电机工程学报。
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商品与质量学术观察。
１２］卢山．１０电缆故障点的测寻方法和现场应用实例。
ｊ］．湖北电力。
作者简介。刘义平（１９一），男，湖北京山人，助理上程师，丰要从事配电线路运行与检修等研究：【：作。曹。
婷（１９一），女，湖北武汉人，助理工程师，主要从事农网营销服。
务等研究工作。
魏丈伟（１９男，湖北天门人，助理ｉ：程师，主要从事线路运行与检修等研究＿＿ｒ作。
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