作為連接各種電氣設(shè)備、傳輸和分配電能的電力電纜，以其安全、維護(hù)工作量少，穩(wěn)定性高，有利于提高電能的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，電力電纜所產(chǎn)生的故障在所有供電故障中占了相當(dāng)大的比重。如何快速、準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)位置和判斷出故障類型已成為電力電纜使用和運(yùn)行過程中十分關(guān)鍵的技術(shù)之一。
1. 電纜故障原因
電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導(dǎo)致絕緣降低的因素很多，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，歸納起來不外乎以下幾種情況：
1.1機(jī)械損傷
安裝時損傷：
在安裝時不小心碰傷電纜，機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜過度彎曲而損傷電纜；
直接受外力損壞：
在安裝后電纜路徑上或電纜附近進(jìn)行城建施工，使電纜受到直接的外力損傷：
間接受外力損壞：
行駛車輛的震動或沖擊性負(fù)荷會造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損；
因自然現(xiàn)象造成的損傷：
如中間接頭或終端頭內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護(hù)套；因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷；因土地沉降引起過大拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。
1.2絕緣受潮
絕緣受潮后引起故障。造成電纜受潮的主要原因有：
因接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水；
電纜制造不良，金屬護(hù)套有小孔或裂縫；
金屬護(hù)套因被外物刺傷或腐蝕穿孔；
1.3絕緣老化變質(zhì)
電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝酸等化學(xué)生成物，腐蝕絕緣；絕緣中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生水解，造成絕緣下降。
過熱會引起絕緣老化變質(zhì)。電纜內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱，使絕緣碳化。電纜過負(fù)荷是電纜過熱很重要的因素。安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會因本身過熱而使絕緣加速損壞。
1.4過電壓
過電壓主要是指大氣過電壓（雷擊）和電纜內(nèi)部過電壓。對實(shí)際故障進(jìn)行的分析表明，許多戶外終端頭的故障是由大氣過電壓引起的。過電壓使電纜絕緣層擊穿，形成故障，擊穿點(diǎn)一般是存在材料缺陷。
1.5設(shè)計(jì)和制作工藝不良
中間接頭和終端頭的防水、電場分布設(shè)計(jì)不周密，材料選用不當(dāng)，工藝不良、不按規(guī)程要求制作會造成電纜頭故障。
1.6材料缺陷
材料缺陷主要表現(xiàn)在三個方面。一是電纜制造的問題，鉛（鋁）護(hù)層留下的缺陷；在包纏絕緣過程中，紙絕緣上出現(xiàn)褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷；二是電纜附件制造上的缺陷，如鑄鐵件有砂眼，瓷件的機(jī)械強(qiáng)度不夠，其它零件不符合規(guī)格或組裝時不密封等；三是對絕緣材料的維護(hù)管理不善，造成電纜絕緣受潮、臟污和老化。
1.7護(hù)層腐蝕
由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，使電纜鉛包外皮受腐蝕出現(xiàn)麻點(diǎn)、開裂或穿孔，造成故障。
1.8電纜的絕緣物流失
油浸紙絕緣電纜敷設(shè)時地溝凸凹不平，或處在電桿上的戶外頭，由于起伏、高低落差懸殊，高處的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。
2. 故障分類
2.1按故障電阻與芯線情況分類
開路（斷線）故障
開路故障，又稱斷線故障，若電纜相間或相對地絕緣電阻達(dá)到所要求的規(guī)范值，但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端；或雖終端有電壓，但負(fù)載能力較差。當(dāng)絕緣電阻=∞，即為斷線故障。
低阻（短路）故障
低阻故障又稱短路故障，電纜相間或相對地絕緣受損，其絕緣電阻小到能用低壓脈沖法測量的一類故障。當(dāng)絕緣電阻<10kΩ時，為短路故障。
高阻（泄漏性）故障
高阻（閃絡(luò)性）故障
電纜相間或相對地絕緣損壞，其絕緣電阻較大，當(dāng)絕緣電阻>100kΩ，不能用低壓脈沖法測量的一類故障，它是相對于低阻故障而言的。包括泄漏性高阻故障和閃絡(luò)性高阻故障二種類型。
以上故障分類也是為了選擇測試方法的方便，根據(jù)目前流行的故障測距技術(shù)，開路與低阻故障可用低壓脈沖反射法，高阻故障要用沖擊閃絡(luò)法，而閃絡(luò)性故障可用直流閃絡(luò)法測試。
2.2 按表面現(xiàn)象分類
開放性故障
封閉性故障
2.3 按接地現(xiàn)象分類
單相接地故障
相間故障
多相接地混合性故障
2.4 按故障位置分類
接頭故障
電纜本體故障
3. 探測原理
電纜故障的測試是基于電波在傳輸線中的傳輸時遇到線路阻抗不均勻而產(chǎn)生反向的原理。
根據(jù)傳輸線理論，每條線路都有其一定的特性阻抗Zc，它由線路的結(jié)構(gòu)決定，而與線路的長度無關(guān)。在均勻傳輸線路上，任一點(diǎn)的輸入阻抗等于特性阻抗，若終端所接負(fù)載等于特性阻抗，線路發(fā)送的電流波或電壓波沿線傳送，到達(dá)終端被負(fù)載全部吸收而無反向。當(dāng)線路上任一點(diǎn)阻抗不等于Zc時，電波在該點(diǎn)將產(chǎn)生全反射或部分反射。反射的大小和極性可用反射系數(shù)P表示，其關(guān)系式如下：
式中：
Zc為傳輸線的特性阻抗
Zo為傳輸線反射點(diǎn)的阻抗
（1）當(dāng)線路無故障時，Zo＝Zc，P＝0，無反射。
（2）當(dāng)線路發(fā)生斷線故障時，Zo＝∞，P＝1，線路發(fā)生全反射，且反射波與入射波極性相同。
（3）當(dāng)線路發(fā)生短路時，Zo＝1，P＝－1，線路發(fā)生負(fù)的全反射，反射波與入射波相性相反。
4. 電纜故障探測基本步驟
電纜故障的探測一般要經(jīng)過診斷、測距、定點(diǎn)三個步驟
4.1故障診斷
電纜故障性質(zhì)的診斷，即確定故障的類型與嚴(yán)重程度，以便于測試人員對癥下藥，選擇適當(dāng)?shù)碾娎|故障測距與定點(diǎn)方法
所謂診斷電纜故障的性質(zhì)，就是指確定：故障電阻是高阻還是低阻；是閃絡(luò)還是封閉性故障；是接地、短路、斷線，還是它們的混合；是單相、兩相，還是三相故障。
可以根據(jù)故障發(fā)生時出現(xiàn)的現(xiàn)象，初步判斷故障的性質(zhì)。例如，運(yùn)行中的電纜發(fā)生故障時，若只是給了接地信號，則有可能是單相接地的故障。繼電保護(hù)過流繼電器動作，出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，則此時可能發(fā)生了電纜兩相或三相短路或接地故障，或者是發(fā)生了短路與接地混合故障。發(fā)生這些故障時，短路或接地電流燒斷電纜將形成斷線故障。但通過上述判斷不能完全將故障的性質(zhì)確定下來，還必須測量絕緣電阻和進(jìn)行“導(dǎo)通試驗(yàn)”。
測量絕緣電阻時，使用兆歐表(1千伏以下的電纜，用1000伏的兆歐表；1千伏以上的電纜，用2500伏的兆歐表)來測量電纜線芯之間和線芯對地的絕緣電阻；進(jìn)行“導(dǎo)通試驗(yàn)”時，將電纜的末端三相短接，用萬用表在電纜的首端測量芯線之間的電阻
4.2故障測
電纜故障測距又叫粗測，在電纜的一端使用儀器確定故障距離。
長期以來，涌現(xiàn)出了許多故障距離測量方法與儀器，這些方法與儀器適用于不同故障情況，各有優(yōu)缺點(diǎn)。故障測距測量方法主要有阻抗發(fā)、脈沖法、閃絡(luò)法等。
4.3故障定點(diǎn)
電纜故障定點(diǎn)又叫精測，即按照故障測距結(jié)果，根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位來，在一個很小的范圍內(nèi)，利用放電聲測法或其它方法確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。故障頂點(diǎn)主要有聲測法、聲磁同步接收法、音頻信號感應(yīng)法及跨步電壓法等。
5. 電纜故障測距
長期以來，涌現(xiàn)出了許多測量方法與儀器，這些方法與儀器適用于不同故障情況，各有優(yōu)缺點(diǎn)，這里就故障測距與定點(diǎn)儀器簡單地做一下評價(jià)和比較。
5.1阻抗法
阻抗法有傳統(tǒng)的直流電橋、壓降比較法及直流電阻法。下面僅簡單介紹下直流電橋。
下直流電橋法是一種經(jīng)典測試方法。電橋法優(yōu)點(diǎn)是簡單、方便、精確度高，但它的重要缺點(diǎn)是不適用于高阻與閃絡(luò)性故障，因?yàn)楣收想娮韬芨叩那闆r下，電橋里電流很小，一般靈敏度的儀表，很難探測，實(shí)際上電纜故障大部分屬于高阻與閃絡(luò)性故障。在用電橋法測量故障距離之前，需用高壓設(shè)備將故障點(diǎn)燒穿，使其故障電阻值降到可以用電橋法進(jìn)行測量的范圍，而故障點(diǎn)燒穿是件十分困難的工作，往往要花費(fèi)數(shù)小時，甚至幾天的時間，十分不方便，有時會出現(xiàn)故障點(diǎn)燒斷，故障電阻反而升高的現(xiàn)象，或是故障電阻燒得太低，呈永久短路，以至不能用放電聲測法進(jìn)行最后定點(diǎn)。電橋法的另一缺點(diǎn)是需要知道電纜的準(zhǔn)確長度等原始技術(shù)資料，當(dāng)一條電纜線路內(nèi)是由導(dǎo)體材料或截面不同的電纜組成時，還要進(jìn)行換算，電橋法還不能測量三相短路或斷路故障?，F(xiàn)在現(xiàn)場上電橋法用的越來越少了，不過一些測試人員，尤其是老的測試人員，仍然習(xí)慣于使用該方法。特別是對一些特殊的故障沒有明顯的低壓脈沖反射，但又不容易用高壓擊穿，如故障電阻不是太高的話，使用電橋法往往可以解決問題。
工作原理:直流單橋又稱惠斯登電橋,其原理接線如圖所示,圖中R1, R2, R3,和R4（Rx）為電橋的4個臂,其中R4（Rx）為被測電阻。在電橋的對角ab上接直流電源，在另一對角線cd上接檢流計(jì)。
QF1—A型電纜探測儀（見下圖）是目前應(yīng)用較廣、性能較好且又便于操作的電纜故障測試設(shè)備，可用于測量低阻接地故障、短路故障和高阻斷線故障，并能測量電纜的電容及電阻值。由于其內(nèi)部有一個電壓為15V，300V和600V的直流電源，因而能對故障電阻較高（最高可達(dá)100kΩ）的故障進(jìn)行測量。
接地故障測量的實(shí)際接線圖：
兩相短路故障測量：在三芯電纜中測量兩相短路故障，基本上和測量單相接地故障一樣。與測量接地故障不同的是利用兩短路相中的一相作為單相接地故障測量中的地線，以接通電橋的電源回路。如為單純的短路故障，電橋可不接地；當(dāng)故障為短路且接地故障時，應(yīng)將電橋接地。
三相短路故障測量：線芯在三相短路故障中，已無好線可以利用，因此必須借用其它并行線路或裝設(shè)臨時線作為回路線。
直流電阻法在電纜外護(hù)層絕緣故障探測也有得較多。
5.2低壓脈沖（反射）法
低壓脈沖反射法，又叫雷達(dá)法，低壓脈沖反射法用于測量電纜的低阻、短路與斷路故障。它通過觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時間差測距。低壓脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀、不需要知道電纜的準(zhǔn)確長度等原始技術(shù)資料。根據(jù)脈沖反射波形還可以容易地識別電纜接頭與分支點(diǎn)的位置。
低壓脈沖反射法的缺點(diǎn)是不能適用于測量高阻與閃絡(luò)性故障。
低壓脈沖反射法工作原理：
當(dāng)線路輸入一個脈沖電波時，該脈沖便以速度V沿線路傳輸，當(dāng)行Lx距離遇到故障點(diǎn)后被反射折回輸入端，其往返時間為T，則可表示為：
Lx=VT/2
V為電波在線路中的傳播速度，與線路一次參數(shù)有關(guān)，對每種線路它是一個固定值，可通過計(jì)算和儀器實(shí)測得到。將脈沖源的發(fā)射脈沖和線路故障點(diǎn)的反射波以一顯示器實(shí)時顯示，并由儀器提供的時鐘信號可測得時間T。因此線路故障點(diǎn)的距離Lx便可由上式求得。不同故障時的波形圖如下圖所示。
通過以上原理，測試時向電纜注入一低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)，如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，回送到測量點(diǎn)被儀器記錄下來，通過識別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質(zhì)。斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，而短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反（如上圖所示）。
5.3脈沖電流法
在電纜故障中，單純的斷線開路故障很少，絕大部分都是含有低電阻的、高電阻的或閃絡(luò)性的單相接地、多相接地或相間故障，所以在實(shí)際測量中脈沖電纜法是最常用的測距方法之一。
脈沖電流法主要是將故障點(diǎn)用高壓擊穿，如下圖所示，用儀器采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波信號，通過分析判斷電流行波脈沖信號在測量端與故障點(diǎn)往返一次所需要的時間差△t，根據(jù)公式t=u△t/2來計(jì)算故障距離的測量方法叫脈沖電流法。脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號。
脈沖電流法工作原理圖
沖擊電流法測試波形
脈沖電流法與低壓脈沖法不同的是這里的脈沖信號是故障點(diǎn)放電發(fā)生的，而不是測試儀器發(fā)射的。如上圖沖擊電流法測試波形 所示，吧故障點(diǎn)放電脈沖波形的起始點(diǎn)定位零點(diǎn)，那么他到故障點(diǎn)發(fā)射脈沖波形的起始點(diǎn)的距離就是故障距離。
依照高壓發(fā)生器對故障電纜施加高壓電壓的方式不同，脈沖電流法分直流高壓閃絡(luò)與沖擊高壓閃絡(luò)兩種測試方法。
直流高壓閃絡(luò)測試法（簡稱直閃法）的應(yīng)用范圍：直流高壓閃絡(luò)測試法用于測量閃絡(luò)擊穿性故障，即故障點(diǎn)電阻極高，在用高壓試驗(yàn)設(shè)備把電壓升到一定值時就產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿的故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，能用直閃法測量的電纜故障，約占電纜故障總數(shù)的20%，在預(yù)防性試驗(yàn)中出現(xiàn)的電纜故障多屬于該類故障。直流高壓閃絡(luò)測試法獲得的波形簡單、容易理解。而一些故障點(diǎn)在幾次閃絡(luò)放電之后，往往造成故障點(diǎn)電阻下降，以致不能再用直閃法測試，故實(shí)際工作中應(yīng)珍惜能夠進(jìn)行直流高壓閃絡(luò)測試法測試的機(jī)會
線性電流藕合器的輸出
沖擊高壓閃絡(luò)測試法（簡稱沖閃法）的應(yīng)用范圍：主要適用于低電阻、高阻抗的或閃絡(luò)性的單相接地、多相接地或相間絕緣不良的故障。
采用沖擊高壓閃絡(luò)測試法時因?yàn)樵诠收宵c(diǎn)電阻不很高時，因直流泄漏電流較大，電壓幾乎全降到了高壓試驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)阻上去了，電纜上電壓很小，故障點(diǎn)形不成閃絡(luò)，必須使用沖擊高壓閃絡(luò)測試法。沖擊高壓閃絡(luò)測試法亦適用于測試大部分閃絡(luò)性故障，當(dāng)然，由于直流高壓閃絡(luò)測試法波形相對簡單，容易獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果，應(yīng)盡量使用直流高壓閃絡(luò)測試法測試。
沖擊高壓閃絡(luò)測試法與直流高壓閃絡(luò)測試法接線基本相同，不同的是在儲能電容C與電纜之間串入一球形間隙G。
沖擊法測試接線
脈沖電流測試接線圖
5.4二次脈沖法
低壓脈沖（反射）法測試低阻和短路故障的波形最容易識別和判讀，可惜他不能測試高阻和閃絡(luò)性故障，原因在于它發(fā)射的低壓脈沖不能擊穿這類故障點(diǎn)。而二次脈沖法正好解決了這個問題，他可以測試高阻和閃絡(luò)性故障，而且得到的是和低脈沖法相似的波形，易于識別和判讀。
二次脈沖法可以測接地、短路、斷線和閃絡(luò)性故障，但對于金屬性接地或短路故障很難用此法進(jìn)行定點(diǎn)。
二次脈沖法可測量向故障電纜施加高壓使故障點(diǎn)擊穿放電后，放電電弧能長時間存在的故障。含有：高阻泄漏性故障、高阻閃絡(luò)性故障等。
二次脈沖測試原理
二次脈沖測試設(shè)備接線圖
二 次 脈 沖 測 試 接 線 圖
6. 電纜故障定點(diǎn)
電纜故障的精確定點(diǎn)是故障探測的關(guān)鍵。目前，比較常用的方法是沖擊放電聲測法及主要用于低阻故障定點(diǎn)的音頻感應(yīng)法。實(shí)際應(yīng)用中，往往因電纜故障點(diǎn)環(huán)境困素復(fù)雜，如振動噪聲過大、電纜埋設(shè)深度過深等，造成定點(diǎn)困難，成為快速找到故障點(diǎn)的主要矛盾。
6.1聲測法
直接通過聽故障點(diǎn)放點(diǎn)的聲音信號或看故障點(diǎn)放電的聲音信號所轉(zhuǎn)換的其他可視信號來找到故障點(diǎn)的方法稱為聲測定點(diǎn)法。
聲測法是目前電纜故障測試中應(yīng)用最廣泛而又最簡便的一種方法，95%以上的電纜故障都用此法進(jìn)行定點(diǎn)，很少發(fā)生判斷錯誤。
聲測定點(diǎn)主要是利用故障點(diǎn)的放電聲音定點(diǎn)，使用可調(diào)壓的高壓設(shè)備，使故障點(diǎn)擊穿放電，故障間隙放電時產(chǎn)生的機(jī)械振動，傳到地面，便聽到“啪、啪”的聲音，利用這種現(xiàn)象可以十分準(zhǔn)確地對電纜故障進(jìn)行定點(diǎn)。對于電纜護(hù)層已被燒穿的故障，往往可在地面上用人耳直接聽到故障點(diǎn)放電聲。對于護(hù)層未燒穿的電纜故障或電纜埋設(shè)較深時，地面上能聽到的放電聲太小，則要使用耳機(jī)來監(jiān)聽判斷進(jìn)行定點(diǎn)。
聲測法是利用直流高壓試驗(yàn)設(shè)備向電容器充電、儲能，當(dāng)電壓達(dá)到某一數(shù)值時，經(jīng)過放電間隙向故障線芯放電。由于故障點(diǎn)具有一定的故障電阻，在電容器放電過程中，此故障電阻相當(dāng)于一個放電間隙，在放電時將產(chǎn)生機(jī)械振動。根據(jù)粗測時所確定的位置，用拾音器在故障點(diǎn)附近反復(fù)聽測，找到地面振動最大、聲音最大處，即為實(shí)際電纜故障點(diǎn)位置。
聲測法放電電壓的大小，由放電間隙來控制，一般在試驗(yàn)時，將放電間隙調(diào)至一定位置，將放電電壓控制在20~25KV之間，每隔3~4s放電一次即可。
聲測試驗(yàn)中如果采用電容量較大的電容器，則應(yīng)考慮試驗(yàn)設(shè)備的容量問題。一般以采用2KV·A的試驗(yàn)變壓器和2-3KV·A的調(diào)壓器較好。硅堆也應(yīng)采用容量較大的硅堆（如2DL—75KV/1A），以防止燒壞。
聲測法的優(yōu)點(diǎn)是容易理解，便于掌握，可信性較高；缺點(diǎn)就是受外界環(huán)境影響較大，受人的經(jīng)驗(yàn)和測試心態(tài)的影響較大。
6.2聲磁信號同步接收定點(diǎn)法
通過探測傳感器的放電產(chǎn)生的聲音信號和磁場信號的時間差來找到故障點(diǎn)的方法，簡稱聲磁同步接收法。
實(shí)際測試中，往往由于環(huán)境噪聲的干擾，使人很難辨認(rèn)出真正的故障點(diǎn)放電聲音。采用聲磁同步接收法，可以提高識別能力。
測試原理是在向電纜施加沖擊高壓信號使故障點(diǎn)放電時，會在電纜的外皮與大地形成的回路中感應(yīng)出環(huán)流來，這一環(huán)流在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場。由于一般環(huán)境電磁干擾與電纜故障放電的脈沖磁場相比弱得多，儀器能夠可靠地檢測出磁場信號。如在監(jiān)聽到聲音信號的同時，接收到脈沖磁場信號，即可判斷該聲音是由故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的，故障點(diǎn)就在附近 。
現(xiàn)場測試時，往往已聽到故障點(diǎn)放電聲音了，但仍然不能最后精確地?cái)喽ü收宵c(diǎn)在何處，特別是當(dāng)電纜敷設(shè)在鋼管或管道里邊時，困難更大。通過檢測磁、聲信號的時間差，可以解決這一問題。
由于磁場信號傳播速度快，一般從故障點(diǎn)傳播到儀器探頭放置處所用的時間是微秒級，可忽略不計(jì)；而聲音傳播速度慢，傳播時間在毫秒級；因此，可根據(jù)探頭檢出的磁、聲信號的時間差，判斷故障點(diǎn)的遠(yuǎn)近，測出時間差最小的點(diǎn)，即故障點(diǎn)。
聲磁同步法故障定點(diǎn)的過程：第一步用高壓信號發(fā)生器向故障電纜中施加脈沖高電壓 。第二步攜帶聲磁同步法故障定點(diǎn)儀器，到 距離高壓信號發(fā)生器十幾米外的電纜路徑上，查看儀器是否能接收到脈沖磁場信號。第三步依照故障測距結(jié)果與電纜的路徑走向，找 出故障點(diǎn)的大體方位，攜帶聲磁同步法故障定點(diǎn)儀器到該方位處，沿電纜的路徑移動探頭，尋找聲音波形圖。
脈沖磁場的方向與聲磁時間差的顯示
管道中電纜故障的定位 例
6.3音頻感應(yīng)法
當(dāng)電纜線芯通過音頻電流時，其周圍將產(chǎn)生一個同樣頻率的交變磁場，這時，若在電纜附近放一個線圈，線圈中將因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生一個音頻電勢，用音頻信號放大器將此信號放大后送入耳機(jī)或電表，則耳機(jī)中將聽到音頻信號，電表也將有所指示。若將線圈沿著電纜線路移動，則可根據(jù)聲音和電表指示變化，來判斷電纜故障點(diǎn)位置。這種方法稱之為音頻感應(yīng)法。
音頻感應(yīng)法一般用于探測故障電阻小于10歐的低阻故障。在電纜接地電阻較低時，故障點(diǎn)放電聲音微弱，用聲測法進(jìn)行定點(diǎn)比較困難，特別是金屬性接地故障的故障點(diǎn)根本無放電聲音而無法定點(diǎn)。這時，便需要用音頻感應(yīng)法進(jìn)行特殊測量。
用音頻感應(yīng)法對單相電路接地故障、兩相短路或兩相短路并接地故障，以及三相短路或三相短路并接地故障進(jìn)行測試，都能獲得滿意的效果，一般測尋所得的故障點(diǎn)位置之絕對誤差為1～2米。其它類型故障，如一相或兩相斷線、單相接地等故障位置，若采用特殊探頭，也能用音頻感應(yīng)法準(zhǔn)確地測出來。
定音頻感應(yīng)法點(diǎn)的基本原理與用音頻感應(yīng)法探測埋地電纜路徑的原理一樣。探測時，用1千赫的音頻信號發(fā)生器向待測電纜通音頻電流，發(fā)出電磁波；然后，在地面上用探頭沿被測電纜路徑接收電磁場信號，并將之送入放大器進(jìn)行放大；而后，再將放大后的信號送入耳機(jī)或指示儀表，根據(jù)耳機(jī)中聲響的強(qiáng)弱或指示儀表指示值的大小而定出故障點(diǎn)的位置。
音頻感應(yīng)法測尋單相接地故障原理
音頻感應(yīng)法測尋電纜相間短路故障原理
6.4跨步電壓法
外護(hù)套故障、接地故障精確定點(diǎn)
直埋電纜的故障點(diǎn)處護(hù)層破損的開放性主絕緣故障或單芯高壓電纜的護(hù)層故障，可以用跨步電壓法。
步電壓法故障定點(diǎn)的接線
跨步電壓法只能測試直埋電纜的開放性接地故障，不能用于探測非開放性的和其他敷設(shè)方式的電纜故障。
堅(jiān)硬地面上進(jìn)行跨步電壓法定點(diǎn)
海底電纜的外護(hù)套故障
7. 電纜路徑探測方法
在對電纜故障進(jìn)行測距之后，要根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位來。由于有些電纜是直埋式或埋設(shè)在溝道里，而圖紙資料又不齊全，不能明確判斷電纜路徑，這就需要專用儀器測量電纜路徑。在地下管道中，往往是多條電纜并行排列，還需要從多條電纜中找出故障電纜。下面我們首先對地下電纜的磁場進(jìn)行簡單地分析，然后分別介紹探測電纜路徑以及識別電纜的方法。
7.1音頻信號感應(yīng)法
7.1.1測量原理
用信號發(fā)生器在電纜始端向被測電纜輸入音頻信號電流，利用接收線圈在地面上接收磁場信號，在線圈中產(chǎn)生出感生電動勢，信號放大后，通過耳機(jī)、指針或其他方式進(jìn)行監(jiān)視。隨著接收線圈的移動，信號的大小發(fā)生變化，由此，可判斷出電纜路徑。路徑探測儀一般都是使用耳機(jī)監(jiān)聽信號的幅值，所以根據(jù)探測時音響曲線的不同，探測方法分為音谷法和音峰法。下面針對相地接線方式分別介紹這兩種測試方法，相地連接時地面上的磁場分布見下圖。
大地電流等效電路及磁場分布
(1) 音谷法
音谷法探測電纜路徑
如上圖，使磁棒線圈軸線垂直于地面，慢慢移動，在線圈位于電纜正上方且垂直于電纜時，磁力線與線圈平面平行，沒有磁力線穿過線圈，線圈內(nèi)無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，耳機(jī)中聽不到聲響。然后將磁棒先后向兩側(cè)移動，就有一部分磁力線穿過線圈，產(chǎn)生感生電動勢，耳機(jī)中開始聽到音頻響聲。隨著磁棒緩慢移動，聲響逐步變大，當(dāng)移動到某一距離時，響聲最大，再往遠(yuǎn)處移動，響聲又逐漸減弱。在電纜附近，聲響與其位置關(guān)系形成一馬鞍形曲線，曲線谷點(diǎn)所對應(yīng)的測試位置即電纜所經(jīng)過的路徑。
(2) 音峰
音峰法探測電纜路徑
如上圖，使磁棒線圈軸線平行于地面，做慢慢移動，在線圈位于電纜正上方時，耳機(jī)中聽到的聲響最大。此時穿過線圈的磁力線最多。然后將磁棒先后向兩側(cè)慢慢移動，穿過線圈的磁力線逐漸減少，響聲逐漸減弱。在電纜附近，聲響與其位置關(guān)系形成一鐘形曲線，曲線的峰頂所對應(yīng)的測試位置即電纜所經(jīng)過的路徑。
7.1.2 電纜埋設(shè)深度的探測
電纜埋設(shè)深度的探測
如上圖所示，在電纜的導(dǎo)體與地之間通入音頻電流信號。使電感線圈的磁棒垂直于地面，并放在被測電纜的正上方，找出耳機(jī)中聲響最小（音谷）時線圈所處的位置，記下其所對應(yīng)的地面位置A；然后，將線圈磁棒傾斜，使之與地面成45°角（垂直于電纜的走向）并沿電纜向左或向右移動，找到音谷點(diǎn)B和B’，在這兩個位置上，線圈的軸線與磁力線垂直，穿過線圈的磁力線最少，耳機(jī)中聽到的聲音最小。兩個音谷點(diǎn)B或B’與電纜所在點(diǎn)O
之的連線BO和B，O與直線AO之間的夾角為450，三角形AOB和AOB’為等腰三角形，AB=AB’=AO。因此，電纜正上方音谷點(diǎn)A與另外兩個音谷點(diǎn)B或B’之間的距離即等于電纜的埋設(shè)深度。
7.1.3 相相連接時電纜路徑的探測
（a）探頭豎放：音峰法
（b）探頭橫放：音谷法
導(dǎo)體與地面平行時的路徑探測
如上圖所示，相相連接時電纜路徑探測的原理與相地連接時是類似的。由于電纜導(dǎo)體的扭絞，地面上磁場的分布沿電纜的路徑是變化的，音峰法與音谷法的應(yīng)用有所區(qū)別。當(dāng)兩個通電導(dǎo)體所在的平面與地面垂直時，磁場的分布規(guī)律與相地連接時是一致的，以上介紹的音谷法和音峰法同樣適用。在兩個導(dǎo)體所在的平面與地面平行時，其地面上磁場分布規(guī)律如圖5.5所示，由于磁力線在電纜的正上方進(jìn)入地面，造成音峰及音谷的出現(xiàn)與相地連接時情況相反。在線圈與地面垂直放置時，在電纜正上方穿過線圈的磁力線最多，聽到的音響最大，出現(xiàn)音峰；而在在線圈與地面平行放置時，在電纜正上方穿過線圈的磁力線最少，聽到的音響最小，出現(xiàn)音谷。
音響隨電纜扭距變化曲線
相相連接時，當(dāng)在電纜的正上方把線圈與地面平行或垂直放置并沿電纜的路徑移動時，監(jiān)聽到的音響是隨電纜的扭距變化的，如上圖所示。在應(yīng)用音峰法或音谷法時應(yīng)注意。由于電纜的兩相導(dǎo)體靠的很近，以及外皮對電磁場的屏蔽作用，相相連接時，地面上磁場強(qiáng)度小，線圈接收到的信號較弱，抗外界干擾的能力差。
相相連接時地面的磁場變化比相地連接時來得快。當(dāng)把線圈與地面垂直放置，沿與電纜徑向垂直的方向移動探頭時，聽到的音響變化比較明顯。在外界干擾較小的情況下，可以使用相相連接方式。
7.1.4 電纜接頭的識別
很多電纜的故障點(diǎn)發(fā)生在電纜的中間接頭上，識別出電纜中間頭位置有利于盡快地找到故障點(diǎn)。有些發(fā)生在中間頭的故障，很難使用沖擊高壓使故障點(diǎn)放電，只有嘗試挖開電纜中間接頭，進(jìn)行仔細(xì)地觀察分析。
在應(yīng)用相相連接方式探測電纜路徑時，電纜在中間接頭處會出現(xiàn)聲響的異?，F(xiàn)象。由于電纜在此不扭絞，聽到的聲響不再有規(guī)律地變化，并且視三個導(dǎo)體排列的位置、接頭有無鐵磁屏蔽及探測方式的不同聲音往往會增大或者是變小。據(jù)此便可以測定電纜中間接頭的位置。
7.1.5 間接式連接
間接式連線接
如上圖所示，間接式連接是將信號源的輸出線繞在待測電纜的鉛
皮周圍，一般耦合圈數(shù)為5～7圈。通過耦合線圈向電纜發(fā)射信號，電纜可視作一電感，產(chǎn)生感生電動勢和感生電流，通過電纜向周圍發(fā)射電磁波。間接式連接方式，可以在不停電的情況下進(jìn)行路徑測試，在某些不允許停電的電纜需要測試路徑時，可以用此連接方式。這種方式的缺點(diǎn)是電磁波在向前傳播的過程中損耗
大造成測尋距離不遠(yuǎn)，一般在一公里以內(nèi)。
7.1.6 應(yīng)用中注意的問題
注入信號的頻率一般選在1千赫至15千赫之間。頻率過低時，線圈的感應(yīng)電動勢??；頻率過高時，電纜的屏蔽作用也增加使相相連接時地面上的磁場更弱，影響探測。注入的信號電流一般在1～10安培，信號頻率小時電流要大一些，反之，電流要小一些。
探測時一般在電纜的另一端把電纜的兩個通電導(dǎo)體或通電導(dǎo)體與地連接起來。在信號發(fā)生器頻率較高時（如15KHz），可以不用在遠(yuǎn)端短接，直接利用導(dǎo)體對地或?qū)w之間的分布電容產(chǎn)生電流信號。
相相連接時音響變化比較明顯，但信號較弱；相地連接時，線圈接收到的信號較強(qiáng)，但音響范圍過寬，不易聽出聲響的明顯變化。
在被測電纜與運(yùn)行電纜平行敷設(shè)時，運(yùn)行電纜的零序電流或高次諧波會產(chǎn)生較大的干擾，影響探測工作的正常進(jìn)行。可以使用間斷的注入信號，使信號有規(guī)律地出現(xiàn)，以此來區(qū)別某些干擾信號。
人的耳朵監(jiān)聽聲音幅值的能力是有限的，通過觀察指針的擺動或智能儀器顯示的信號幅值，可以較好地發(fā)現(xiàn)音峰或音谷點(diǎn)，提高工作效率。
7.2脈沖磁場法
音頻感應(yīng)法是一種傳統(tǒng)的電纜路徑探測方法，而脈沖磁場法則是最近提出來的一種新的電纜路徑探測原理。
利用沖閃法測試中使用的高壓試驗(yàn)設(shè)備，向電纜的選定導(dǎo)體與地之間施加沖擊高壓脈沖，在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場。利用接收線圈，垂直于地平面進(jìn)行測量，當(dāng)接收線圈由電纜的一側(cè)移到電纜的另一側(cè)時，由于穿過線圈的磁力線方向發(fā)生變化，測量到的脈沖磁場的初始極性相反，由正變到負(fù)或由負(fù)變到正，如下圖所示，由此，可識別出所尋找的電纜。該方法是判別接收到的初始脈沖磁場的極性而不是接收信號（音響）強(qiáng)弱變化來識別電纜位置，故簡單、方便、判斷精度高、誤差小于0.2米
脈沖磁場法探測電纜路徑
從探測電纜路徑的角度講，并不一定要求電纜有故障點(diǎn)并且故障點(diǎn)擊穿放電。如欲確定一完好電纜的路徑，可把電纜的遠(yuǎn)端接地，利用高壓試驗(yàn)設(shè)備向電纜施加數(shù)千伏的沖擊高壓，產(chǎn)生脈沖磁場，通過檢測比較脈沖磁場的初始極性探測電纜的路徑。
檢測電纜上沖擊高壓產(chǎn)生的脈沖磁場，判別磁場初始極性的功能很容易置入電纜故障定點(diǎn)儀。因此，電纜路徑探測可以與電纜故障定點(diǎn)一并進(jìn)行。
應(yīng)該指出，在相相連接時不適宜應(yīng)用脈沖磁場法。在電纜通電導(dǎo)體所在的平面與地面平行時，電纜兩側(cè)的磁力線方向是相同的，故不能通過檢測磁場極性來確定電纜位置。
7.3故障電纜的鑒別
電纜溝或開挖區(qū)域里經(jīng)常是多條電纜并排敷設(shè)，在尋找和排除電纜故障時，需要區(qū)分出哪條是我們要尋找的電纜。在電纜的一端，在導(dǎo)體對地或兩導(dǎo)體之間通入音頻電流信號，由于電纜的導(dǎo)體不在電纜的軸線上，而電纜周圍的任一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度與該點(diǎn)與通電導(dǎo)體的距離成反比，靠近通電導(dǎo)體一側(cè)的磁場強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。因而通過測量電纜圓周上磁場的變化可以識別出所要尋找的
電纜。
7.3.1 相地通電時音響變化的測量
在電纜始端，將音頻信號發(fā)生器接到電纜一相導(dǎo)體和外皮（接地）間，在電纜另一端將該相與外皮短接。向電纜通入信號電流。在測試現(xiàn)場將探測儀接收線圈圍繞電纜轉(zhuǎn)一周（線圈軸線與電纜外皮相切），用耳機(jī)可以監(jiān)測到聲響的變化。由下圖所示的音響曲線可以看出，當(dāng)線圈靠近通電的導(dǎo)體一側(cè)時，聲響最強(qiáng)。從而可以確定此電纜即是我們要尋找的電纜。
相地通電音響變化曲線
7.3.2 相間通電時音響變化的測量
相間通電音響變化曲線
在被測電纜始端，將信號發(fā)生器輸出端接到電纜的兩相導(dǎo)體間，在電纜另一端將該兩相導(dǎo)體短接，并向電纜通入音頻信號電流。與相地通電時相似，將探測儀接收線圈環(huán)繞待測電纜轉(zhuǎn)動時（線圈軸線與電纜外皮垂直），當(dāng)線圈分別在兩個通電導(dǎo)體的正上方或下方時，接收到的磁場最強(qiáng)，耳機(jī)聽到的聲音最響，從而可根據(jù)聽到的音響的變化確認(rèn)該電纜即是要尋找的電纜，如上圖所示。
