隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電纜得到了廣泛的使用，并且因其自身的特點，具備較高的安全性。但是因為電力電纜多埋于地下，給人們確定故障位置帶來了不便。本文對電力電纜故障原因、電纜故障測距方法、故障定點、故障測距方法等進行了分析。
電力工業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，同時又是其它產業(yè)能夠穩(wěn)定發(fā)展的保證[1]。因此，保證電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性是國民經濟能否穩(wěn)定快速發(fā)展的關鍵。輸電線路擔負著傳送電能的重要任務，是電力系統(tǒng)的經濟命脈，其故障直接威脅到電力系統(tǒng)的安全運行。
一、引起電力電纜故障的原因
電力電纜是電氣工程的重要組成部分，用來傳輸和分配電能，具有占地少、供電可靠、施工便利、絕緣性能好、能提供容性功率提高功率因素、運行及維護簡單等特點。但電力電纜存在絕緣老化變質、電纜接頭過熱、保護層機械損傷、諧波及過電壓造成擊穿引起電纜故障、中間接頭及終端頭設計、電纜頭材料選擇和制作工藝影響等問題。同時電纜事故往往造成一定的損失。了解電纜故障的原因，對于減少電纜的損壞，快速地判定出故障點是十分重要的。
1、絕緣老化變質；電力電纜長期處于電、熱、化學及機械作用環(huán)境中，從而使絕緣介質發(fā)生物理及化學變化，導致介質損耗加大，絕緣強度下降。
2、電纜過熱；造成電纜過熱的主要原因是電纜內部氣隙游離造成局部受熱，加速絕緣老化、碳化，電纜過載或表面散熱不佳導致絕緣加速老化。
3、過電壓造成擊穿；雷擊過電壓和諧振過電壓使電纜絕緣所承受的耐受電壓超過允許值而造成擊穿。
4、中間接頭、終端頭材料選擇和制作工藝問題；設計電纜電壓等級低于運行電壓，電纜處于長期過電壓運行狀態(tài)，加速絕緣老化，縮短電纜使用壽命。電纜頭材料選擇不當，由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質不同，熱脹冷縮系數(shù)不同，長期運行電纜和電纜頭之間產生間隙，發(fā)生樹狀爬電，引發(fā)電纜放電擊穿。電纜頭制作工藝不規(guī)范，剝離半導體時損傷電纜絕緣，半導體剝離長度不夠，絕緣表面存在微粒、灰塵等雜質，造成絕緣強度下降，使用壽命縮短。
5、絕緣受潮、腐蝕、外力損傷；中間接頭或電纜頭因做頭密封不嚴造成絕緣受潮，穿墻套管外側防雨棚設計不合理，造成電纜頭長期淋雨受潮，引起電纜頭擊穿放電。
二、電力電纜故障類型
根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況，電纜故障可分為低阻、高阻、開路與閃絡性故障。
1、低電阻接地或短路故障：電纜線路一相導體對地或數(shù)相導體對地或數(shù)相導體之間的絕緣電阻低于正常阻值較多，電阻值低于10Zc（Zc為電纜線路波阻抗），而導體連續(xù)性良好。常見類型有單相接地、兩相短路、兩相短路接地、三相短路接地等。
2、高電阻接地或短路故障：與低電阻接地或短路故障相似，但區(qū)別在于接地或短路的電阻大于10Zc而芯線連接良好。常見類型有單相接地、兩相短路、兩相短路接地、三相短路接地等。
3、開路故障：電纜各相導體的絕緣電阻符合規(guī)定，但導體的連續(xù)性試驗證明有一相或數(shù)相導體不連續(xù)，或雖未斷開但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端，或雖然終端有電壓但負載能力較差。常見類型有單相斷線、兩相斷線、三相斷線。
4、閃絡故障：低電壓時電纜絕緣良好，當電壓升高到一定值或在某一較高電壓持續(xù)一定時間后，絕緣發(fā)生瞬時擊穿現(xiàn)象。常見類型有單相剮絡、兩相閃絡、三相閃絡。
三、電纜故障測距方法分析
1、電橋法
將被測電纜終端故障相與非故障相短接，電橋兩臂分別接故障相和非故障相，通過調節(jié)電阻使得電橋達到平衡，通過公式計算出故障點的距離。目前現(xiàn)場中電橋法用的越來越少，但是對于一些沒有明顯的低壓脈沖反射，又不容易用高壓擊穿的特殊故障，使用電橋法往往可以解決問題。電橋法的優(yōu)點是簡單、方便、精確度高，但其主要缺點是不適用于高阻抗與閃絡性故障以及相間短路性故障。
2、脈沖電壓法
又稱閃測法，是20世紀70年代發(fā)展起來的用于測量高阻與閃絡性故障的方法。該方法首先將電纜故障點在直流高壓（直閃法）或沖擊高壓（沖閃法）信號下?lián)舸缓笥涗浵路烹娒}沖在測量點與故障點往返一次所需的時間，再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度，就可算出故障點的距離。該方法測試速度快，波形清晰易判。但其接線復雜，分壓過大時對人和儀器有危險。
3、低壓脈沖反射法
測試時向電力電纜的故障相注入低壓脈沖。該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點即故障點時，脈沖產生反射回送到測試點由儀器記錄下來，根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的往返時間差和脈沖在電纜中傳播的波速度，便可計算出故障點離測試點的距離。該方法的優(yōu)點是簡單直觀，不需要知道電纜的準確長度等原始資料；缺點是不能適用于高阻抗與閃絡性故障，需要知道電纜的走向。
4、二次脈沖法
20世紀90年代，國外發(fā)明二次脈沖法。它先用高壓脈沖將故障點擊穿，在故障點起弧后熄弧前，由測試儀器向電纜耦合注入一低壓脈沖。此脈沖在故障點閃絡處（電弧的電阻值很低）發(fā)生短路反射，并記憶在儀器中。電弧熄滅后，測量儀器復發(fā)一測量脈沖通過故障處直達電纜末端并發(fā)生開路反射，比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點（擊穿點）位置。二次脈沖法使得電纜高阻故障的測試變得十分簡單，是目前電力電纜故障離線測試最先進的基礎測試方法。
四、故障定點
1、聲測定點法
聲測定點法是電纜故障的主要定點方法，主要用于測量高阻與閃絡性故障，測量時使用高壓設備使故障點擊穿放電，故障間隙放電時產生的機械振動，傳到地面，便聽到“啪、啪”的聲音，利用這種現(xiàn)象可以十分準確地對電纜故障進行定點，缺點是受外界干擾較大。
2、聲磁法
在向電纜施加沖擊高壓信號使故障點放電時，會在電纜的外皮與大地形成的回路中感應出環(huán)流來，這一環(huán)流在電纜周圍產生脈沖磁場，在監(jiān)聽到聲音信號的同時，接受到脈沖磁場信號，即可判斷該聲音是由故障點放電產生的，故障點就在附近。
3、音頻感應法
探測時，用1kHz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行放大，將放大后的信號送人耳機或指示儀表，根據(jù)耳機中聲響的強弱或指示儀表的指示值大小而定出故障點的位置，當探頭從故障點前移l～2m時，音頻信號中斷，則音頻信號最強處為故障點。
五、故障測距方法
近年來，還有許多新穎的測距方法被提出，如優(yōu)化方法、卡爾曼濾波技術、模式識別技術、概率和統(tǒng)計決策、模糊理論和光纖測距等方法，目前多處于研究階段，電纜的故障是很復雜的，目前還沒有一種萬能的儀器可以檢測所有的故障。按其主要功能可分為以下幾類：
1、簡單便攜式檢測設備
這類設備結構簡單、功能單一，是較早期的產品。國外的T510便攜式電纜故障遙測儀就屬于這類產品，它采用脈沖反射法，由電池驅動，正常使用3個月，最大工作距離為3km，精度為1.6%，我國科匯公司生產的T-COl也屬于這類產品。
2、有一定附加功能的檢測設備
這類產品可以對檢測資料進行簡單的處理，并有一定的附加功能。英國百考泰思特公司的通信故障遙測儀器屬于這類設備，它的檢測范圍為20km，精度為1%，檢測的結果也可直接打印，也可輸入PC機存儲、分析，是目前較先進的儀器。國內的同類產品有武漢的桑迪電子儀器公司WY系列的WY51313電纜故障路徑探測儀，它利用脈沖反射法的基本原理，可自動定位故障點，并有發(fā)訊功能。它的檢測距離為3km，分辨率為1%。此外國內淄博通信電器有限公司的TC98通信電纜障礙測試儀、TCO2市話電纜線路障礙測試儀；成都華泰儀器有限公司的DLC、DXC和GTA-2等測試儀都屬于此類檢測設備。
3、功能強勁的檢測系統(tǒng)
這一類設備大多由前臺檢測、數(shù)據(jù)傳輸、后臺控制處理等部分構成。具有狀態(tài)資料的采集、傳輸、處理的功能。意大利的尼考特拉（NlCOTRA）電纜監(jiān)控系統(tǒng)屬于這類設備，它是近幾年才引進我國的電信市話維護的高技術設備，主要用于充氣電纜的檢測。系統(tǒng)有檢測控制中心、數(shù)據(jù)采集器單元DSA-800、傳感器系統(tǒng)、全自動電子干燥系統(tǒng)、電子流量配氣單元五部分組成。它通過數(shù)據(jù)傳輸、定時檢測、自動檢測、實時操作等基本操作，可完成電纜氣壓值的測定、估測電纜漏氣點等檢測功能，并警告維護人員，而且在建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中可存有線路的技術資料和維修檔案，極大地方便了維護人員和工程技術人員對線路的維護和改造。這套系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的充氣維護模式，有效地提高了線路設備的維護質量和管理水平。
隨著電纜電網的發(fā)展，電纜的運用越來越廣泛，在電纜數(shù)量增加、工作時間延長的環(huán)境下，其故障發(fā)生頻率也逐漸升高，而由于電纜路線隱蔽性強、檢測設備和技術有限等原因的影響，使得電纜故障檢測難度提升，然而電力電纜一旦發(fā)生故障將直接影響著整個電力系統(tǒng)的安全運行，因此我們需要準確、迅速、經濟地查找出電纜故障。
