配网电缆故障测距方法分析

配网电缆故障测距方法分析

唐定华

（四川宏业电力集团有限公司四川成都610041）

摘要：电缆是城市配电网中的重要设备，一旦电缆发生故障，会严重影响电力输送质量，给人们日常生产生活带来损失，因此，如何能够快速查找电缆故障位置对于保障人们用电安全至关重要。本文主要分析了目前电缆故障预定位和精确定位的方法和原理，旨在为电力从业者在处理电缆故障时提供一些有益的思路和借鉴。

关键词：电缆；配电网；故障定位；预定位

随着城市化发展，交联聚乙烯电力电缆逐步代替架空线，被广泛应用于城市电网。但由于电力电缆埋在地下，具有隐蔽性，电缆故障的查找非常困难，特别是在狂风、暴雨等恶劣天气下，人工巡线来查找故障更加困难，因此，需要找出一种快速有效的方法，来查找出电缆损坏点，查明原因，解决问题，维护电网的安全运行。国内外学者对于电力电缆故障定位的问题一直比较关注，并取得了一系列研究成果。配网电力电缆故障定位一般分为预定位和精确定位两个环节。

一、电缆故障预定位

1、电桥法

电桥法操作简单方便，是目前电力电缆线路故障测距使用时间较长的方法。该方法将故障接地点两侧的电缆导体接成电桥的两个桥臂。由于导体长度和电阻成正比，当电桥平衡时，两个桥臂电阻之比，即为故障点两边电缆长度之比，根据电缆长度就可以计算出终端至故障点的距离。虽然该方法的精确度较高，但需要在故障线路两端基站上做准备工作，以建立一条电桥回路，接线较复杂。且电桥法只能用于低阻故障测距，对于高阻故障或闪络故障，需要对电缆施加高压将故障点烧穿，直至故障点电阻值降至电桥法可测量范围方可测量。

示例：如图1所示，假设电缆线路中B相发生接地短路故障，将电缆线路A相和B相连接至电桥，C相接地，另一端A相和B相短接，调节平衡桥电阻直至电流表G读数为0。已知电缆线路长L，设故障点距离为x，单位长度电阻值为r0，则有如下关系：

R1/R2=(2L-X)r0/X*r0，X=2L*R2/(R1+R2)

图1电桥法示意图

2、脉冲电压法

脉冲电压法是在测量端放置一高压试验设备，对电缆线路故障相施加直流高压或脉冲高压，直至故障点发生闪络放电，利用闪络放电产生的脉冲波和其发射波在仪器上记录的时间间隔Δt计算故障点位置。值得注意的是，使用脉冲电压法进行故障测距的时，电缆自身的电容对于高压脉冲信号近似为短路状态，必须在测试回路上串联电阻或电感来产生电压信号。该方法主要运用于闪络性与高阻性故障测试上面，其优点在于进行故障测试时不需要将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快。但由于脉冲电压法需要将实验设备与电缆直接连接，有可能形成电偶合而损坏试验设备，安全性较差。

3、二次脉冲法

二次脉冲阀是通过高压发生器向发生了高阻故障的电力电缆施加高压脉冲，使故障点出现弧光放电而呈低阻特性，此时通过耦合装置向故障电缆中注入一个低压脉冲信号，记录此时的低压脉冲反射波形(称为带电弧波形)；在电弧熄灭后，再注入一个低压脉冲信号，记录此时的低压脉冲反射波形(称为无电弧波形)。将带电弧波形和无电弧波形进行比较，两个波形在相应的故障点位置将明显不同，波形的明显分歧点就是故障点的反射波形点。二次脉冲法是最新发展的电缆故障预定位方法，具有易操作，多功能，回波图形解释简单的特点。

4、脉冲电流法

脉冲电流发是通过线性电流耦合器测量电缆故障击穿时产生的电流脉冲信号，通过分析判断电流行波在测量端与故障点之间往返一次的时间来计算故障距离，成功地实现了仪器与高压回路的电耦合，省去了电容与电缆之间的串联电阻与电感，这样大大简化了接线，传感器耦合出的脉冲电流波形亦比较容易分辨。

5、多次脉冲法

多次脉冲法则是继二次脉冲法之后的一种新型的测试方法，其工作过程及原理与二次脉冲法比较相近，主要的不同点在于多次脉冲法中回波仪使用200MHz的实时记录仪，能同时记录多达5个以上的故障测量脉冲信号，并对其进行分析处理，最后通过内部电路计算出线路的准确故障区域。

6、低压脉冲反射法

在电缆故障检修过程中应用低压脉冲发射方式需向电缆注入低压脉冲信号，脉冲信号经过在电缆中的传输后遇到故障点并返回，接受装置接受到信号，根据发射和返回信号的时间差乘以信号传播速度即可求得故障距离。该方法操作相对简单，并不需要知道线路长度，对于断线故障特别适用。

二、电缆故障精确定位

由于预定位测出的故障距离仍然存在一定的误差，因此只能判断出故障点所在的大概位置。若想准确定位故障点的位置，减少开挖施工工作量，还必须在故障点预定位区域进行精确定位。精确定位是电缆故障测试工作的最后一步，也是至关重要的一步。电缆线路故障精确定点的常用方法有：声测法、音频感应法和声磁同步法。

1、声测法

声测法需对故障电缆施加高压脉冲，以此同时，故障点会在高压脉冲的作用下发生局部放电，并释放同频率的声音信号或电磁信号，在故障点预定位区域附近利用声波接受装置可收集与高压脉冲同频率的声音信号，声音信号最强的地方一般为故障点。声测法虽然操作简单，但容易受到振动噪声的干扰，对于相间故障和断线故障，由于电缆绝缘和护层屏蔽了故障间隙放电产生的振动，传到地面的振动波较弱，导致测量不够灵敏。目前声测法主要用于高阻故障的精确定位。

2、音频感应法

音频感应法是在待测电力电缆线路中，通入音频电流，然后用一探头沿被测电缆路径接受电测信号，在地面上用探头沿电缆路径接收电磁场信号，并将这种变化的电磁场信号送入放大器电路进行放大，根据耳机中的声响的强弱或指示仪表值的大小确定故障点的位置。音频感应法一般用于探测故障电阻小于10Ω的低阻故障，对两相接地短路和三相短路都能获得满意的效果。其他类型故障，如单相或两项断线、单相接地等故障，配用特殊探头也能用音频感应法准确地测出来。但这种方法只适用于为数不多的低阻故障和断线故障，通用性较差。

3、声磁同步法

声磁同步法是在声测法的基础上同时测量电磁信号，并利用声音和电磁波传输速度的不同，根据二者的时间差可计算出测量点与故障点的位置，定位更加准确。但这一方法容易受到电力电缆金属护层屏蔽作用的影响，使得外泄电磁场微弱，并且仍存在声测法中遇到的声音微弱的问题，因此在使用过程中对于预定位精确度的要求较高。

三、结束语

电力从业者应当在实际的工作中应当熟悉各种配网电缆故障类型及故障定位手段，对存在的质量问题和安全隐患，应当立即采取修复和改进措施，从而实现对故障的预防和排除。此外，随着科技的进步和理论水平的提高，针对电缆故障定位中存在问题，新的故障检测方法不断涌现，我们应当不断学习新的先进技术，并应用于生产实践之中，确保为电力系统设备的安全稳定运行。

参考文献：

[1]贺晓军.电力电缆故障定位分析及预防[J].机电信息.2012(15).

[2]刘晓华,郭朋.电力电缆故障定位分析及预防[J].山东工业技术.2017(08).

[3]刘凡,曾宏,朱轲,罗锦,冯运.电力电缆故障定位技术的应用研究[J].电气应用.2010(09).

作者简介：唐定华（1980.12-），男，四川大竹人，学历：本科，助理工程师，现主要从事城市配电网故障诊断方面的研究。