電力電纜故障如何探測(cè)，怎樣能快速準(zhǔn)確地查找到故障點(diǎn)的精確位置，縮短故障的修復(fù)時(shí)間，成為越來越關(guān)心的話題。尤其是杭州市近年來道路改造和上改下工程大量增加，給電纜故障查找?guī)砀蟮睦щy。
一線電纜檢修人員在實(shí)際工作中利用故障檢測(cè)儀器，快速準(zhǔn)確的查找故障點(diǎn)的兩種常用方法，并舉了兩起常見的故障測(cè)試案例
1 電力電纜基本測(cè)距方法的介紹
1.1低壓脈沖法
1.1.1適用范圍
低壓脈沖法主要用于測(cè)量電纜的開路、短路和低阻故障的故障距離；同時(shí)還可以用于測(cè)量電纜的長度、波速度和識(shí)別定位電纜的中間接頭等。
1.1.2原理
在測(cè)試時(shí)，從測(cè)試端向電纜中輸入一個(gè)低壓脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)沿著電纜傳播，當(dāng)遇到電纜中的阻抗不匹配點(diǎn)時(shí)，如：開路點(diǎn)、短路點(diǎn)、低阻故障點(diǎn)和接頭點(diǎn)等，會(huì)產(chǎn)生折反射，反射波傳播回測(cè)試端，被儀器記錄下來。假設(shè)從儀器發(fā)射出發(fā)射脈沖到儀器接受到反射脈沖的時(shí)間差為，也就是脈沖信號(hào)從測(cè)試端到阻抗不匹配點(diǎn)往返一次的時(shí)間為，同時(shí)如果已知脈沖電磁波在電纜中傳播速度為，那么根據(jù)公式，即可計(jì)算出阻抗不匹配點(diǎn)距測(cè)量端的距離的數(shù)值。
1.1.3低壓脈沖的波形
開路故障波形
開路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，如圖1-1所示。
圖1-1 開路波形
當(dāng)電纜近距離開路或儀器選擇的測(cè)量范圍為幾倍的開路故障時(shí)，儀器就會(huì)顯示多次反射波形，每個(gè)反射脈沖波形的極性都和發(fā)射脈沖相同，如圖1-2所示。
圖1-2 開路波形的多次反射
短路或低阻故障波形
短路和低阻故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反，如圖1-3所示。
圖1-3 短路或低阻波形
當(dāng)電纜發(fā)生近距離短路或低阻故障時(shí)，或者儀器選擇的測(cè)量范圍為幾倍的短路或低阻故障距離時(shí)，儀器就會(huì)顯示多次反射波形。其中奇數(shù)次反射脈沖的極性與發(fā)射脈沖相反，而偶數(shù)次反射脈沖的極性則與發(fā)射脈沖相同，如圖1-4所示。
圖1-4 短路或低阻波形的多次反射
典型低壓脈沖反射波形
如圖1-5是低壓脈沖法測(cè)得的理論上典型的故障波形。
圖1-5典型低壓脈沖反射波形
1.2 電橋法
在三相電纜中，將被測(cè)電纜故障相終端與另一完好相終端短接，將電橋的兩臂分別接故障相與非故障相，即組成電橋電路。如圖1-6所示。
圖1-6 電橋接線圖
該電橋電路可以等效為如圖1-7所示的電路。
圖1-7 電橋等效電路
調(diào)節(jié)可變電阻數(shù)值，使電橋平衡，這時(shí)CD間的電位差為0，無電流流過檢流計(jì)，此時(shí)根據(jù)電橋平衡原理可得：。
、為已知電阻，設(shè)：，則。
由于電纜直流電阻與長度成正比，設(shè)電纜導(dǎo)體電阻率為，代表電纜全長，、分別為電纜故障點(diǎn)到測(cè)量端及末端的距離，則可用代替，可用代替，根據(jù)公式可推出：
而
所以
2電力電纜故障測(cè)距設(shè)備的介紹
2.1 DC型電纜測(cè)長儀
2.1.1概述
測(cè)長儀采用低壓脈沖原現(xiàn)研制，將高頻率的低壓發(fā)送到電纜中，該脈沖沿帶特性阻抗的電纜傳播到阻抗不均勻的地方，如中間接頭、短路點(diǎn)、斷路點(diǎn)、終端頭等，在這些點(diǎn)上都會(huì)引起波的反射。
電纜測(cè)長儀廣泛適用于35kV以下的中低壓電纜，能安全、迅速、準(zhǔn)確地測(cè)電纜全長、測(cè)斷線故障、測(cè)低阻故障、測(cè)電纜接頭之間的距離，直接以波形及數(shù)字顯示測(cè)試結(jié)果，誤差小于1米。
2.1.2操作方法
在電纜始端將專用信號(hào)輸出線（如圖2-2所示）的紅色夾子與電纜的被測(cè)相連接，黑色夾子與電纜的金屬外皮連接，將信號(hào)插頭與儀器面板上的【輸出】插座連接牢固，電纜末端就開路。
按【開】鍵開啟電源，如果顯示屏出現(xiàn)了故障波形，就不需要調(diào)整測(cè)量范圍；若顯示屏沒有出現(xiàn)故障波形，說明這個(gè)區(qū)段沒有故障，需按范圍項(xiàng)增大測(cè)量范圍，直到顯示屏出現(xiàn)故障波形為止。
由于脈沖波在不同結(jié)構(gòu)的電纜上傳播的速度不同，所以就根據(jù)實(shí)測(cè)的電纜修改波速值。交聯(lián)電纜的波速度為168～172 m/μs，10kV電纜以交聯(lián)電纜為主。
顯示屏出現(xiàn)故障波形后，首先檢查波速度、值是否與波測(cè)電纜匹配，再觀察故障波形是否標(biāo)準(zhǔn)，如有需要可微調(diào)【增益】旋鈕，并按一下【采樣】鍵，觀察波形的大小變化，盡量將故障波形調(diào)到最大而又不失真，使故障波形的前沿最陡。將光標(biāo)移動(dòng)到故障波形前沿的拐點(diǎn)處，此時(shí)液晶屏左上方顯示的故障距離值，即為電纜始端到故障點(diǎn)之間的距離。
實(shí)際操作中，可以先用電纜的完好相測(cè)出電纜全長，使操作人員在測(cè)出故障點(diǎn)的距離后有更直接的判斷。
2.2 ZDJ型中低壓電纜檢測(cè)儀
2.2.1概述
電纜檢測(cè)儀廣泛用于35kV以下的中低壓電纜，能安全、迅速地準(zhǔn)確地檢測(cè)所有類型的絕緣故障，采用超高壓數(shù)字電橋原理，無需人工分析計(jì)算，直接數(shù)字顯示故障點(diǎn)的距離，誤差小于1米。
2.2.2操作方法
將電纜充分放電后，首先在電纜末端用【專用短接線】將“完好相“與”故障相“短接， 接線一定要連接牢固，盡量減小接觸電阻，避免測(cè)試誤差。然后用【專用檢測(cè)A、B線】將電纜的【完好相】、【故障相】、【地線相】分別與儀器面板上的5個(gè)接線端子按圖2-5所示連接 ，并確認(rèn)連接牢固。
圖2-5 線路連接圖
檢測(cè)前，【功能轉(zhuǎn)換】開關(guān)應(yīng)置于“平衡”位置，【充電】、【高壓】開關(guān)應(yīng)處于高位（關(guān)閉）狀態(tài)。按下【電源】開關(guān)，指示燈點(diǎn)亮。
按下【檢測(cè)】開關(guān)，這時(shí)數(shù)顯表顯示任意的數(shù)字，待數(shù)字穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)動(dòng)【零點(diǎn)】旋鈕，使數(shù)顯表顯示的數(shù)字為“零“。按下【高壓】開關(guān)，這時(shí)電流表應(yīng)有不超過1mA的電流指示，數(shù)顯表顯示任意數(shù)字。待數(shù)字穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)動(dòng)【平衡】旋鈕，使數(shù)顯表顯示的數(shù)字也為”零“。
然后關(guān)閉【高壓】開關(guān)，這時(shí)電流表應(yīng)無電流指示。等10秒鐘后，數(shù)顯表的數(shù)字會(huì)穩(wěn)定下來，觀察數(shù)字是否仍為“零”。重復(fù)以上步驟，直到關(guān)閉【高壓】開關(guān)前、后的數(shù)字都為“零”。平衡后不能改變【平衡】旋鈕的位置。
將【功能轉(zhuǎn)換】開關(guān)轉(zhuǎn)到“長度”位置，這時(shí)數(shù)顯表顯示任意的數(shù)字，轉(zhuǎn)動(dòng)【長度】旋鈕，使數(shù)顯表顯示的數(shù)字等于實(shí)際電纜長度。
將【功能轉(zhuǎn)換】開關(guān)轉(zhuǎn)到“讀數(shù)”位置，此時(shí)數(shù)顯表顯示的數(shù)字，即為測(cè)試端到電纜故障點(diǎn)的距離。若數(shù)顯表顯示的讀數(shù)大于輸入的電纜長度，說明儀器與電纜的【完好相】、【故障相】接反，可以按下列公式換算，也可用此方法檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，提高精確度。
電纜全長×2－故障讀數(shù)＝測(cè)試端到電纜故障點(diǎn)的實(shí)際距離
3兩起故障測(cè)試案例
3.1案例一：中間接頭故障
拱宸變××線發(fā)生單相接地故障，故障處為拱宸變10KV××線至××開關(guān)站電纜，如圖3-1。通過資料查詢得知：電纜全長為1530米。但由于電纜敷設(shè)時(shí)間太長，道路施工，電纜溝開挖等多方面原因，電纜實(shí)際長度跟資料差別較大，中間接頭個(gè)數(shù)已經(jīng)無法確定。
圖3-1
故障判斷：用兆歐表測(cè)試三相對(duì)地電阻為：A、B相對(duì)于地∞、C相對(duì)地10MΩ，診斷此電纜發(fā)生了單相高阻接地故障。
3.1.1選用低壓脈沖法測(cè)距
在變電所的10KV出線電纜側(cè)，選擇170m/μs的波速度，通過A相對(duì)金屬護(hù)層用電纜測(cè)長儀測(cè)得電纜全長為1731m，測(cè)試的波形如圖3-2所示。
圖3-2 波形圖
從圖中無法很明顯地看出故障點(diǎn)，但可以看出幾處接頭位置，初步判斷，故障點(diǎn)可能在中間接頭附近。
3.1.2選用電橋法測(cè)定故障點(diǎn)
將電纜檢測(cè)儀按要求連接電路，調(diào)節(jié)電橋平衡，將電纜長度1731m輸入儀器，數(shù)顯表顯示讀數(shù)為1237，將故障相和完好相檢測(cè)線互換，數(shù)顯表顯示為2223，通過換算，得出故障距離為1238m。
因1238m處和1243m處的接頭距離接近，綜合分析后，認(rèn)為故障點(diǎn)應(yīng)該在1238m的接頭處。在該處巡查后發(fā)現(xiàn)，該接頭在電纜井內(nèi)，由于運(yùn)行時(shí)間過長，接頭絕緣老化，引起故障。重做接頭后，恢復(fù)供電。
3.2 案例二：故障點(diǎn)在路面下的電纜故障
圖3-3
霞灣變××線路發(fā)生單相接地故障，故障處為××開關(guān)站至××開關(guān)站電纜，如圖3-3。通過資料查詢得知：電纜全長為2300米，此電纜線路在路面下走向比較復(fù)雜，大多是在車行道上，電纜敷設(shè)時(shí)間較長，敷設(shè)后無移位和更改，電纜路徑比較明確。
故障判斷：在A開關(guān)站內(nèi)用兆歐表測(cè)量絕緣電阻，A、C相對(duì)地為∞、B相對(duì)地接近于0，用萬用表測(cè)試為250Ω，確定電纜發(fā)生了單相低阻接地故障。
3.1.1選用低壓脈沖法測(cè)距
在A開關(guān)站端，用低壓脈沖法對(duì)B相進(jìn)行電纜全長測(cè)量，得到圖3-4波形。從波形中可以看到，電纜全長為2296m，在1913m處有一個(gè)負(fù)脈沖，懷疑為故障點(diǎn)，但考慮電纜中間有接頭，不敢下定論。
圖3-4 波形圖
3.1.2選用電橋法測(cè)定故障點(diǎn)
用正接法測(cè)得為1964m，用反接法測(cè)得為1958m，取平均為1961m。
由于1900多米處在車行道下面，而且估計(jì)恰好穿越上塘高架，故障點(diǎn)很難找到。我們?cè)诘缆返臇|面電纜井處將電纜開口（開口1），兩端分別用兆歐表測(cè)量，確定故障點(diǎn)在西面。如圖3-5所示。
圖3-5
重復(fù)使用以上兩種方法，考慮到故障點(diǎn)距離被測(cè)點(diǎn)較近，運(yùn)用低壓脈沖法時(shí)較難分辨波形，我們選擇了對(duì)端測(cè)試的方法，近端故障對(duì)電橋法的干擾很小，不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。測(cè)得故障點(diǎn)距被測(cè)點(diǎn)為5m，位于道路中間，無法開挖。在道路的另一邊將電纜開口（開口2）后新放一段電纜后，線路恢復(fù)正常供電。
總之，電力電纜故障探測(cè)是一項(xiàng)技術(shù)性和經(jīng)驗(yàn)性都很強(qiáng)的工作，只有掌握波形的形成原因，分析波形的突變拐點(diǎn)，了解儀器的原理和使用方法，及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行定位，才能為故障的迅速處理贏得寶貴時(shí)間，并能及時(shí)排除線路故障，迅速恢復(fù)供電，盡可能減小經(jīng)濟(jì)損失，提高供電可靠性。
