電纜故障點的粗測，就是測出故障點到電纜任一端的距離，這一步驟是故障定點的必要準備。粗測的方法有很多種，按基本原理歸納有兩類，一類為電橋法，另一類為脈沖反射法。傳統(tǒng)的粗測方法是將高阻故障經過燒穿后變成低阻故障，而后用電橋法或低壓脈沖反射法進行測量。近年來，國內外很重視電纜故障的測尋，先后研究了許多方法。現(xiàn)在使用閃測儀探測電纜故障時，已無需將高阻燒穿，可以直接于故障點加直流高壓或沖擊高壓，使之閃絡，然后再通過閃絡脈沖反射測出故障點的位置。
一、直流電橋法測量短路和接地故障
直流電橋法是最早采用的探測電纜故障的方法，多年來一直是測尋電纜故障的主要手段。對于低阻接地和相間短路故障，目前這種方法仍然被廣泛采用，而且精確度較高。一般要求故障點電阻不超過100kΩ，通常以2kΩ以下為宜。
直流電橋法是根據(jù)惠斯登電橋原理，將電纜故障點兩側的線芯電阻引入直流電橋，測量其比值。由測得的比值和電纜長度可算出測量端到故障點的距離。圖中RL是電纜全長的單芯電阻，RX是始端到故障點的電阻。測得電阻RX，即可算出始端到故障點的距離X。使用電橋法對電纜故障點進行粗測時，常用單臂電橋（如QJ23即850型和惠斯登電橋）、雙臂電橋等，QF1－A型電纜探傷儀也是根據(jù)電橋原理制成的。
1．單相低阻接地故障的測尋
用回線法測尋單相低阻接地故障的原理接線如圖12－5所示，將電橋的測量端子X1和X2分別接于故障纜芯和完好纜芯，這兩芯的另一端用導線短接。電橋本身也有比例臂M和測量臂R，故障點兩側的纜芯環(huán)線電阻則構成另兩臂。圖中Rf為分流器，其作用主要是保護檢流計G。檢流計的引線應直接接在纜芯上，這樣可以使引至電橋的連接線電阻和接觸電阻從線芯組成的橋臂轉移到阻值比線芯電阻大得多的電橋電阻組的橋臂上，從而減小測量誤差。
在圖12－5中，若電纜全部纜芯材料和截面都相同，則當電橋平衡時有如下關系：
MR＝2L－LXLX（12－1）
化簡后得：LX2＝2L·RR＋Mm（12－2）
式中 L：—電纜長度，m；
R：—測量臂電阻，Ω；
M：—比例臂電阻，Ω；
LX：—從測量端到故障點的距離，m。
如果將已損壞的纜芯與完好纜芯在電橋上的位置互相調換，則下式成立：
LX＝2L·MR＋Mm2（12－3）
上述兩種接線方法，前者叫正接法，后者叫反接法。兩者測得的故障點距離應該相同，若誤差較大或測得的故障點接近電纜的另一端時，應用同樣的方法在電纜的另一端進行測量，并比較兩次測量的結果。
下面結合實例，敘述測量結果的計算與處理。設有一條10kV、3×150mm2的鋁芯浸漬紙絕緣鉛包電纜發(fā)生單相接地故障，該線路全長L＝1000m。故障的測試結果及說明如下。
①用兆歐表測各相之間及A、B兩相對地的絕緣電阻均為1000MΩ，用萬能表測C相的對地電阻為900Ω。由此可以判斷故障為C相接地。
②用萬能表測得三相線芯均無斷開現(xiàn)象，這表明此故障不是斷線故障。
③用電橋法測尋故障點位置時，電橋的讀數(shù)如表12－2所示。
表12－2 用電橋法測尋故障點位置時電橋的讀數(shù)
測量端電橋接線電橋讀數(shù)MR
首端正接反接1000100330300尾端正接反接1000100335301
根據(jù)表12－2所列數(shù)據(jù)，求故障點的具體計算如下。
首端正接線：LX正＝2L·RR＋M＝2×1000×330330＋1000＝496．2m
首端反接線：LX反＝2L·MR＋M＝2×1000×100300＋100＝500m
尾端正接線：LX正＝2L·RR＋M＝2×1000×335335＋1000＝501．8m
尾端反接線：LX反＝2L·MR＋M＝2×1000×100301＋100＝498．8m
四個距離的平均值為：LX＝（496．2＋500＋501．8＋498．8）/4＝499．2m
實際測量時，當在一端用正接法與反接法測得的數(shù)值接近時，一般不需再到另一端去測量。
當一條電纜線路是由導體材料或截面不同的電纜組成時，應按電阻值相等的原則進行換算。將此電纜線路的長度換算為由同一導體材料和截面的電纜組成的線路長度，后者的長度即為前者的等值長度，換算公式如下：
ρ鋁·l鋁s鋁＝ρ銅·l銅s銅（6－4）則：l鋁＝ρ銅ρ鋁·s鋁s銅·l銅（6－5）l銅＝ρ鋁ρ銅·s銅s鋁·l鋁（6－6）
式中 l銅、l鋁：—銅芯、鋁芯電纜的長度，m；
s銅、s鋁：—銅芯、鋁芯電纜的線芯截面，mm2；
ρ銅、ρ鋁：—銅芯、鋁芯電纜線芯電阻率，Ω·mm2／m
ρ銅＝0．0184Ω·mm2／m
ρ鋁＝0．031Ω·mm2／m
設有一條長度為2530m的電纜發(fā)生單相接地故障，其接地電阻為8kΩ，此條電纜由兩種不同截面積和不同導體材料的電纜連接而成，其中靠近甲端的是鋁芯，截面積為50mm2，長為1530m，靠近乙端的是銅芯，截面積為35mm2，長1000m。在甲端測得數(shù)據(jù)為：
正接法比例臂M為1000，測量臂R為518．9；
反接法比例臂M為100，測量臂R為190．0。
計算故障點距甲端距離的過程如下。
由于是在鋁芯端測試，因此需將銅芯部分電纜換算為鋁芯500mm2的等值長度。
L等值＝1530＋1000×0．0184×500．031×35＝1530＋848＝2378m
正接法：Lx等值＝2L·RR＋M＝2×2378×518．9518．9＋1000＝1624．8m
反接法：Lx等值＝2L·MR＋M＝2×2378×100190．0＋100＝1640m
取正反接法的平均值，得：Lx等值＝1624．8＋16402＝1632．4m
由于該長度已超過鋁芯段電纜，需將其中銅芯電纜長度換算為實際長度，則故障點距甲端的實際長度為：Lx＝1530＋（1632．4－1530）×0．031×350．0184×50＝1650．8m
如果測得故障點的長度小于測試端（甲端）鋁芯電纜段的長度，則等值長度即為故障點與測試端的實際距離，無需進行這一步等值換算。
為了證測量的準確度，測量時應注意下列幾點：
①保證和提高準確度的關鍵是接線正確，否則可能導致出現(xiàn)很大的誤差，如前所述，必須將檢流計的引線直接接在電纜芯線上，使電纜芯線引至電橋的連接線的電阻和接觸電阻轉移到橋臂電阻上去；
②電纜末端的跨接線越短越好，其截面應接近電纜導體的截面，連接應緊固，接觸電阻越小越好；
③電橋用直流電源的電壓不能太低，一般選600V，試驗電流一般不能小于5mA；
④故障點越靠近測試端，測試的結果越準確；
⑤直流電源的負極應經電橋接至電纜導體上，正極接電纜內護層并接地，這樣可防止因“電滲透”性的作用而使故障處侵入絕緣的水移向護層，導致故障電阻的加大或不穩(wěn)定而增加測量的困難；
⑥檢流計是較為精密的儀表，使用和攜帶必須十分小心，避免振動，不用時始終保持內部線圈處于短路狀態(tài)；
⑦必須有準確的有關電纜線路的技術資料，否則將會導致測量結果的不準。
2．兩相短路或短路接地故障的測尋
測量方法與單相接地基本相同。兩相短路時測量電流不經過地成回路，而是經過相間故障點成回路。故障相纜芯接電橋，另一故障相的末端與完好相短接構成環(huán)線，如圖6－6（a）所示。當電橋平衡時，同樣可由式（6－2）和式（6－3）求出測量端到故障點的距離Lx。當兩相在不同點接地造成短路時，如圖6－6（b）所示，可按圖（a）接線，分別測出它們的故障點Lx和L′x。
3．三相短路或短路并接地故障的測尋
測尋三相短路或三相短路并接地故障，因故障電纜無完整的芯線做回線，必須借助于其他與其并行的電纜線路或裝設臨時線作為回路。臨時線一般可用低壓兩芯塑料線，對其截面無嚴格要求，只要便于架設即可，其電阻應預先加以測量。
設臨時線的單線電阻為RL，當電橋平衡時下式成立：M＋RLR＝L－LxLx（6－7）
則故障點的距離可按下式求得：Lx＝RM＋RL＋R·Lm（6－8）
如果三相電纜芯線不在同一點接地，用這種方法，可分別對每一相線芯進行測量，分別找出它們的故障點。測量接線時應注意，兩芯臨時線絞接后直接與芯線相連，切勿將兩芯臨時線連接好后再用短線與電纜芯線相連，因為這樣相當于加長了電纜而形成較大的誤差。
4．高阻接地故障的測尋
高阻接地故障的測量一般是先將其接地電阻燒低后再測量。但有些故障不易燒成穩(wěn)定的低阻，則必須采用高壓沖擊反射法或高壓直流電橋回線法進行測量。前者適用于閃絡性故障，一般采用“閃測儀”測量，后者適用于高阻故障，當接地電阻穩(wěn)定并在沖擊電壓作用下不放電時，只能采用高壓直流電橋法，其測量方法與低阻故障相似。由于故障電阻大，必須用高壓電源，使通過故障點的電流不致太小，以保證測量的靈敏度與準確度。
采用高壓直流電橋測量時，仍應用惠斯登電橋原理。在結構上采用了滑線電阻r，調節(jié)滑動點C使電橋平衡。橋電阻，為100等分的3．5Ω左右的滑線電阻，當電橋在C點達到平衡時，另一橋臂為（100－C）等分，則：C100－C＝Lx2L＝Lx（6－9）所以Lx＝2L·C100（6－10）
式中 C：—滑線電阻的讀數(shù)；
L：—電纜線路全長。
反接時：Lx＝2L（1－C100）（6－11）
高壓電源可用預防性耐壓試驗用的整流設備，電橋上所加電壓受電橋絕緣水平等限制，一般不應超過直流10～20kV。試驗時電橋、檢流計及分流器等均處于高電位，因此需用塑料板等絕緣物與大地絕緣。操作人員必須站在絕緣板上用絕緣棒操作，并與高壓引線等保持一定的距離，防止人身事故的發(fā)生。此外，非試驗相線芯必須接地，防止產生感應高電壓。
高壓直流電橋只適用于測量穩(wěn)定性高阻接地故障，不適于電纜在高壓直流下內部有放電、閃絡等情況，否則難以測量，還會損壞檢流計。所以線路中接人電流表A監(jiān)視電流。一般需控制電流在10～20mA范圍內，并使其穩(wěn)定。電流太小，靈敏度降低而誤差增大；電流太大，則易損壞電橋。
二、電容電橋法測量斷線故障
電纜的電容與其長度成正比，因此，可用比較電容的方法來測量故障點的距離。用電容電橋測量電纜斷線故障即基于此原理。圖12－9是電纜斷線故障示意圖，圖中從左端算起Lx處發(fā)生一相完全斷線，此時可分別測量斷線處前后各段的電容C1及C2和總電容C值，則：
Lx＝C1C1＋C2·L（6－12）Lx＝C1C·L（6－13）
式中C1、C2和C值均可用電容電橋測出。
QF1－A型電纜探傷儀是利用電容電橋法原理測量斷線故障的儀器，測量時的原理接線如圖6－10所示，圖中G為音頻振蕩器。用該儀器測量斷線故障的步驟如下：
①將故障相與任一非故障相在另一端跨接，將探傷儀“A”接線柱接故障相，“B”接線柱接完好線芯，“E”接線柱接內護層或另一完好線芯；
②將測量選擇開關旋到“斷線”位置上，關閉“直流指零儀”，量程選擇可放任意位置；
③接上220V交流電源，插入耳機，開啟電源即可聽到1000Hz的音頻信號；
④調節(jié)讀數(shù)電阻盤RK和相位平衡儀PH，分別反復調節(jié)，直到耳機中無聲音為止，此時即電橋平衡，故障距離可用下式求得：Lx＝2RKL
式中 L：—電纜全長；RK：—電阻盤讀數(shù)。
若電纜的三根線芯全部燒斷，可用該儀器在線路兩端測量電纜線芯的電容，計算兩端電容值之比，即可確定故障點的距離。
用電容電橋測量電纜斷線故障不易測量準確，當斷線并接地時，電容電橋較難平衡，更增加測量難度。因此，目前一般用脈沖反射法測量斷線故障。
三、脈沖反射法測量電纜故障
脈沖反射法測量電纜故障，能較好地解決高阻和閃絡性故障的探測，而且不必過多地依賴電纜長度、截面等原始材料，因而得到廣泛的應用。我國早在20世紀60年代初就生產了應用脈沖反射法測量電纜故障的探測儀器。隨著電子技術的迅速發(fā)展，故障探測器的性能日趨完善，最早使用的是一次性驅動掃描示波器，目前已發(fā)展成數(shù)字顯示探測儀。
脈沖反射法測量儀器均是依據(jù)線路電波的傳輸及反射原理設計的。具體做法是根據(jù)電纜故障點電阻的高低，向故障纜芯施加不同的脈沖電壓。這個脈沖電壓以電波的形式在故障點與電纜終端頭之間往返反射。在電纜的終端將電波記錄下來，便可根據(jù)電波波形求得電波往返反射的時間，進而再根據(jù)電波在電纜中傳播的速度，計算出故障點到測試端的距離。
根據(jù)傳輸線理論，每條線路都有其一定的特性阻抗Zc，Zc只與線路的一次參數(shù)和傳輸頻率有關，而與線路的長短無關。對于均勻傳輸線來說，其特性阻抗Zc處處都是相等的。當線路終端所接負載等于特性阻抗Zc時，線路傳輸能量全部被負載吸收，電流或電壓沿線路傳送時無反射，此時負載所吸收的能量最大。當線路負載阻抗不等于Zc時，將使電流或電壓波在該點產生全部或部分反射。反射程度可用反射點上的反射電壓（或電流）與入射電壓（或電流）之比表示，稱為反射系數(shù)P。反射系數(shù)P與線路的特性阻抗和該點的負載阻抗有關，電壓反射系數(shù)Pu可用下式表示：Pu＝U反U入＝Zx－ZcZx＋Zc（6－14）
式中 U反：—線路反射電壓；
U入：—線路入射電壓；
Zx：—線路反射點負載阻抗；
Zc：—線路的特性阻抗。
當線路發(fā)生斷線故障時，Zx→∞，則：
Pu＝Zx－ZcZx＋Zc＝1－ZcZx1＋ZcZx＝1－01＋0＝1
此時產生正反射，即反射脈沖與人射脈沖方向相同。
當線路發(fā)生短路故障時，Zx→0，則：
Pu＝Zx－ZcZx＋Zc＝0－ZcO＋Zc＝－1
此時產生負反射，即反射脈沖與入射脈沖方向相反。
當線路無故障時，負載阻抗Zx＝Zc，則：
Pu＝Zx－ZcZx＋Zc＝Zc－ZcZc＋Zc＝0
此時無反射。
根據(jù)上述分析可知，不管電纜發(fā)生何種故障，故障點的負載阻抗與電纜特性阻抗不相等，就會產生反射。因此，脈沖反射法對于電纜的低阻接地、高阻接地、短路、斷線和閃絡性故障均適用。故障的性質可根據(jù)反射波形的圖像加以判別。由于衰減作用，反射波形一般不規(guī)整，通常以波的前沿為準。下面以DLG－1型電纜故障測試儀為例，介紹幾種測試方法。
1．低壓脈沖法
對電纜的低阻接地、短路及斷線故障，低壓脈沖法可很方便地測出故障距離。當線路輸入一脈沖電波時，該脈沖波以速度v沿線路傳輸。當行進Lx距離遇到故障點后被反射折回輸入端，其往返時間為T，此時下式成立：2Lx＝vT（6－15）則故障點距離為：Lx＝12vT（12－16）
電波在電纜線路中的傳輸速度v與電纜的一次參數(shù)有關，對每一種線路來說是一個固定值，可通過計算或儀器實測得到。傳輸速度v的計算公式為：v＝1L0·C0
m／s（6－17）
式中 L0：—電纜單位長度電感，H；C0：—電纜單位長度電容，F(xiàn)。
很顯然，由于L0和C0的數(shù)值與導體的結構和絕緣材料有關，因此對不同的電纜，不是一個常數(shù)。經測量可知，對浸漬紙絕緣電纜，其值在150～170m／μs之間，塑料絕緣電纜為170～200m／μs，橡膠絕緣電纜為220m／μs。為了確定正確的波速，在測尋故障之前，可先在良好的電纜芯線上測定脈沖波來回全線所需的時間，然后根據(jù)電纜的實際長度求出波速。
該測試儀將脈沖源的發(fā)射脈沖和線路故障點的反射波以一顯示器實時顯示，顯示器同時提供時間標志，通過時間標志和實時顯示的脈沖波形，即可測得傳輸時間T，線路故障點的距離Lx可用式（6－16）求得。
2．高壓脈沖法（亦稱直流閃絡法）
對于高阻性故障，因在低電壓的脈沖作用下仍呈現(xiàn)很高的阻抗，使反射不明顯甚至無反射。此種情況下需加一逐漸升高的直流電壓于被測電纜的故障相，至一定電壓值后故障點被擊穿，形成閃絡。閃絡電弧對所加電壓形成短路反射，反射回波在輸入端又被高阻源（參見圖6－12，圖中電阻R1Zc）形成開路反射。這樣的反射過程將在輸入端與故障點之間繼續(xù)下去，直至能量消耗殆盡為止。
測試原理接線如圖6－12所示，圖中限流電阻R1用500kΩ電阻，電容器C選0．1μF。線路的反射波形見圖6－13。理論波形為陡直的矩形波，實際上因反射不完全以及往返傳輸有相當大的損耗，致使波過程幅度逐漸衰減，波形邊沿也越來越圓滑。
若從測量端到故障點往返反射一次所經歷的時間為T（T＝t2－t1），則測量端到故障點的距離Lx為：Lx＝12vT其中 T＝t2－t1＝t3－t2＝t4－t3＝..。
3．沖擊閃絡法
當故障點處形成貫穿性通道或故障電阻不很高的情況下，有兩種場合不能使用直流閃絡法。其一，隨著電壓的慢慢增加，泄漏電流逐漸增大，但故障點并不閃絡；第二，由于泄漏電流不斷增大，試驗設備的容量受到限制，或由于試驗設備內阻很大，導致故障點加不上電壓，電壓全降在試驗設備的內阻上。遇到上述兩種情況時，必須采用沖擊閃絡法。
用沖擊閃絡法測試，直流高壓經球隙對電纜沖擊直至擊穿，產生的閃絡電弧形成短路反射。沖擊閃絡法測試線路必須于球隙與纜芯間串接電感L，這是因為儲能電容C的容量較大，對于傳輸來的高頻脈沖電壓波相當于短路元件，無法取出反射波形。為了取出故障波形，必須串人電感L。L對脈沖電壓波有反應。脈沖開始瞬間電感中不能流過電流，相當于L開路，發(fā)生正反射。然后電流逐漸增加，過一定時間后，電感中電流可順利通過，相當于L短路，變?yōu)樨摲瓷洹Ｈ魺o電感L，則如前所述，取不出反射波形。所以，沖擊閃絡法是在測量端利用電感反射電波，并通過電感（或電阻）使測量儀取得故障波形的。
由于電波在故障點被短路反射，在輸入端又被L反射，在其間將形成多次反射，而整個線路又是由電容C和電感L組成一個由LC放電的全過程，因此，在線路輸入端所呈現(xiàn)的波過程是一個近于衰減的余弦曲線上疊加著快速的脈沖多次反射波，如圖6－15（a）所示，圖（b）是擴展的脈沖反射波，圖中⑽T為故障點擊穿的延遲時間。
從反射脈沖的時間間隔可求出故障段的距離Lx：Lx＝12vT
