摘要：隨著(zhù)城市發(fā)展整體美觀(guān)性布局的要求，電纜代替架空導線(xiàn)越來(lái)越多地運用到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。處于經(jīng)濟效率的考慮多數電纜都掩埋在城市的地下，當電纜發(fā)生故障后，如何快速準確的查找故障點(diǎn)盡快恢復供電成為長(cháng)期困擾電力人的難題。
一、引言
電力是企業(yè)生產(chǎn)與居民生活不可或缺的必要條件，一旦出現電纜故障造成非計劃停電，在給企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大經(jīng)濟損失、居民生活帶來(lái)極大不便的同時(shí)，也為電力企業(yè)帶來(lái)負面的影響與經(jīng)濟損失。而城市地形復雜、人聲喧嘩等潛在因素又給電纜故障查找增添了困難。
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二、電纜故障查找前的準備工作
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盲目的進(jìn)行電纜故障查找工作往往費時(shí)費力而且無(wú)法準確的進(jìn)行故障定點(diǎn)判斷，這不是因為電纜故障種類(lèi)的復雜造成，而是因為電纜周邊環(huán)境所造成的。
我們目前采用的電纜故障查找方法離不開(kāi)：故障診斷、粗測定點(diǎn)與精確定點(diǎn)三個(gè)步驟。但是往往在實(shí)際測試中能夠確定故障類(lèi)型，做到粗測定點(diǎn)，但是卻無(wú)法真正精確定點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)挖。這種原因的形成是因為客觀(guān)存在的我們聽(tīng)得到的因素（公路或施工處振動(dòng)噪聲過(guò)大等原因）和看不到的因素（電纜走向、電纜埋設深度過(guò)深、故障點(diǎn)在積水中、電纜施工時(shí)余留不規范等原因）所造成的。
因此在電纜故障查找前通過(guò)電纜施工、運行管理人員明確電纜長(cháng)度、電纜走向、周邊特殊情況、中間頭位置、周邊是否存在施工等要因是電纜故障查找前不可或缺的準備工作。
【例：2009年為興慶供電分局查找一配網(wǎng)主線(xiàn)路電纜故障。經(jīng)絕緣測試三相絕緣均擊穿（絕緣電阻小于3KΩ）。因該電纜路徑長(cháng)、在公路主干道人行道下（震動(dòng)與噪聲影響較大），且電纜余留盤(pán)圈不規范（中間頭達7處，少則盤(pán)圈五米，多則盤(pán)圈十數米，終端頭處盤(pán)圈更達到十五米以上），雖然粗側定點(diǎn)成功，但精確定點(diǎn)卻因為聽(tīng)不到明顯放電聲而不能確定故障點(diǎn)。
通過(guò)數據分析判斷懷疑故障點(diǎn)處可能浸泡在水中導致放電聲被屏蔽，經(jīng)分局電纜主管人員回憶地下電纜井在北門(mén)路口處與人防地下通道相通處是唯一可能存在深處積水的地點(diǎn)，且此地點(diǎn)有一電纜中間頭。
此處與電纜故障點(diǎn)實(shí)測距離相差近117米，結合電纜余留盤(pán)圈不規范因素，遂決定打開(kāi)此處井蓋。在井口處清晰可見(jiàn)中間頭處明顯放電弧光。】
從案例不難看出了解了以上情況，我們可以采用排除法優(yōu)先對該電纜的薄弱點(diǎn)（中間頭位置、施工開(kāi)挖點(diǎn)）進(jìn)行判斷，并結合電纜粗測進(jìn)行驗證與排除。即使以上點(diǎn)不是真正的故障點(diǎn)，我們也會(huì )因為事先知道電纜周邊各因素制定出合理的故障查找方法而大大節約故障查找時(shí)間。
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三、電纜的故障類(lèi)型分析
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從今年已查找的低、中、高壓電纜故障的結構特點(diǎn)分析，電纜單相接地故障較為普遍，多是因為電纜遭受外力破壞原因造成。也不排除本體質(zhì)量造成，但這種內部短路從外表看不出痕跡較少見(jiàn)。電纜相間短路故障中較少，這是因為相間短路一般都是在運行中發(fā)生，發(fā)生故障時(shí)會(huì )產(chǎn)生強大的短路電流造成速斷保護動(dòng)作而跳閘。強大的電流所造成的高溫一般都會(huì )把電纜燒斷造成開(kāi)路性故障。電纜內部短路，外表看不出痕跡，此類(lèi)故障一般是由于電纜質(zhì)量造成的，比較少見(jiàn)。
??? 從電纜的故障位置看，一條電纜最薄弱的地方是中間接頭，一般的電纜都有一個(gè)或幾個(gè)中間接頭，在做電纜中間接頭時(shí)由于環(huán)境條件限制，加上電纜敷設后不進(jìn)行防潮處理，制作時(shí)中間接管壓接不緊密，都可能造成電纜中間接頭受潮、工藝缺陷的出現。當運行中長(cháng)期在高壓電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電暈及游離放電，使絕緣本體形成水樹(shù)直至絕緣老化并擊穿。
從電纜故障的性質(zhì)區分可分為開(kāi)路、低阻、高阻和閃絡(luò )性故障四種：
開(kāi)路故障就是工作電壓不能傳輸到終端，或雖然終端有電壓，但帶負載能力差。?
低阻故障就是電纜相間或對地的絕緣受損，其絕緣電阻減小到100KΩ以下。）
高阻故障就是電纜相間或對地的絕緣電阻大于100kΩ。
閃絡(luò )性故障就是在高壓保壓過(guò)程中，突然擊穿，在此電壓下又能保壓的故障。有別于高阻故障，在高壓達到一定的電壓肯定能擊穿的故障。

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（故障性質(zhì)????????? Rf??????? 間隙的擊穿情況
??? 開(kāi)? 路????????????? ∞?????? 在直流或高壓脈沖作用下?lián)舸?br style="margin: 0px; padding: 0px; word-break: break-all; text-size-adjust: none;">??? 低? 阻???????????? 小于100Z0???????????? Rf不是太低時(shí)，可用高壓脈沖擊穿
??? 高? 阻???????????? 大于100Z0???????????? 高壓脈沖擊穿
閃? 絡(luò )????????????? ∞?????? 直流或高壓脈沖擊穿
說(shuō)明：表中Z0為電纜的波阻抗值，電力電纜波阻抗一般在10-40Ω之間。）
以上分類(lèi)的目的也是為了選擇測試方法的方便，根據目前流行的故障測距技術(shù)，開(kāi)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。以上幾種故障都可以用二次脈沖法測試，這是目前世界上最先進(jìn)的故障測試技術(shù)，國外以德國、奧地利為代表。現場(chǎng)人員有Rf<100KΩ的故障稱(chēng)為低阻故障的習慣，主要是因為傳統的電橋法可以測量這類(lèi)故障。

綜合以上分析掌握以下幾點(diǎn)是我們查找電纜故障的關(guān)鍵：?

1、確定電纜故障到底屬于開(kāi)路故障、低阻故障還是高阻故障；

2、了解電纜的長(cháng)度與具體走向（采用儀器進(jìn)行測量會(huì )有0.5米—2米不等的誤差）；

3、確定該電纜長(cháng)度及中間頭大致位置；

4、電纜故障發(fā)生是否與變電站速斷保護動(dòng)作有關(guān)；

5、電纜周邊是否有工程施工開(kāi)挖，是否有不明聲響；

6、電纜的埋深與現場(chǎng)環(huán)境。
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四、 電纜故障的粗測
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電力電纜查找故障通常分兩步：首先在電纜的一端對電纜故障點(diǎn)進(jìn)行粗測，判斷出故障點(diǎn)大概位置；其次，在粗測的范圍內，對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位。
電纜的粗測的方法常用的有：電橋回線(xiàn)法、二（三）次脈沖法和閃絡(luò )法（沖擊閃絡(luò )法和直流閃絡(luò )法）。
電橋回線(xiàn)法主要用于電力電纜單相接地、相間短路或短路接地的故障距離測試，根據電纜故障短路接地電阻值的不同，可分別選用高壓電橋回線(xiàn)法和低壓電橋回線(xiàn)法。這種測距方法是基于電纜沿線(xiàn)均勻，電纜長(cháng)度與纜芯電阻成正比的特點(diǎn)。并根據惠斯登電橋的原理，將電纜短路接地故障點(diǎn)兩側的環(huán)線(xiàn)電阻引入電橋回路，測量其比值。由測得的比值和已知的電纜全長(cháng)，計算出測量端到故障點(diǎn)的距離。
二次脈沖法是使用一定電壓等級、一定能量的高壓脈沖在電纜的測試端施加給故障電纜，讓電纜的高阻故障點(diǎn)發(fā)生擊穿燃弧。同時(shí)，在測試端加入測量用的低壓脈沖，測量脈沖到達電纜的高阻故障點(diǎn)時(shí)，遇到電弧，在電弧的表面發(fā)生反射。由于燃弧時(shí)，高阻故障變成了瞬間的短路故障，低壓測量脈沖將發(fā)生明顯的阻抗特征變化，使得閃絡(luò )測量的波形變?yōu)榈蛪好}沖短路波形，使得波形判別特別簡(jiǎn)單清晰。
三次脈沖法是首先在不擊穿被測電纜故障點(diǎn)的情況下，測得低壓脈沖的反射波形，緊接著(zhù)用高壓脈沖擊穿電纜的故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，在電弧電壓降到一定值時(shí)觸發(fā)中壓脈沖來(lái)穩定和延長(cháng)電弧時(shí)間，之后再發(fā)出低壓脈沖，從而得到故障點(diǎn)的反射波形，兩條波形疊加后同樣可以發(fā)現發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)對應的位置。由于采用了中壓脈沖來(lái)穩定和延長(cháng)電弧時(shí)間，它比二次脈沖法更容易得到故障點(diǎn)波形。
沖閃閃絡(luò )發(fā)俗稱(chēng)為放電，就是測試儀利用電纜故障點(diǎn)在高壓作用下閃絡(luò )放電，形成瞬間短路故障，并同時(shí)產(chǎn)生回波信號的原理對其進(jìn)行測試。測算出兩次回波信號的時(shí)間差可算出故障點(diǎn)到測試端的距離。?
脈沖法理論上只能對低阻故障進(jìn)行粗測，而沖閃閃絡(luò )法則是對高阻故障的粗測。
需要注意的是由于在測試故障點(diǎn)時(shí)，阻抗變化的不穩定性，實(shí)際波形與理論波形要有一定差距，在實(shí)際操作中要認真多次取樣選擇較清淅的波形。電纜故障粗測使用脈沖法，閃測法是比其它的方法較有效。要想快速精確定位電纜故障點(diǎn)，迅速縮小精確定位的范圍至關(guān)重要，這樣可以嬴得許多寶貴的時(shí)間。
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五、 快速精確定位電纜故障點(diǎn)
要想精確定位電纜故障點(diǎn)，充分利用和合理選擇使用測試設備，也是提高效率贏(yíng)得時(shí)間必不可少的條件，目前國內普遍使用的方法是高壓沖擊法。
高壓沖擊法的原理為：由調壓器調壓使升壓器產(chǎn)生高壓，經(jīng)電阻限流，經(jīng)二極管整流為電容充電，當電容電壓上升到放電間隙放電電壓時(shí)，間隙放電向故障電纜釋放沖擊電流，電流經(jīng)過(guò)故障點(diǎn)產(chǎn)生聲波，利用聲音放大器尋找故障點(diǎn)。這種方法十分精確有效，這里最關(guān)鍵的是要故障點(diǎn)聲音足夠大，頻率適當。要在故障點(diǎn)產(chǎn)生足夠大的聲音，關(guān)鍵取決于沖擊電流的大小。而沖擊電流的大小，取決于電容器 C 的容量和放電間隙的大小。間隙加大放電電壓增高，但是如果電壓太高，無(wú)論對電纜還是設備都是一種威協(xié)。所以我們在設備和元件選用控制時(shí)一定要計算好，不能超過(guò)它的額定值
當高壓沖擊法放電后，我們就可以通過(guò)聲測法、聲磁同步檢測法和音頻感應法進(jìn)行電纜故障的精確定點(diǎn)。這是因為在進(jìn)行電纜故障測距時(shí)，無(wú)論采用哪種儀器和測量方法，難免有誤差，為減少開(kāi)挖，測距后必須進(jìn)行精確定點(diǎn)，通常使用的方法為：
（一）聲測法
目前在國內是最常用的定點(diǎn)方法，故障測尋時(shí)給故障電纜加上一個(gè)幅度足夠高的沖擊電壓，故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò )放電的同時(shí)會(huì )產(chǎn)生相當大的放電聲并傳至地表面，利用這種現象來(lái)定點(diǎn)可以準確地找出故障點(diǎn)。
（二）聲磁同步檢測法
在監聽(tīng)到聲音信號的同時(shí)，利用磁性天線(xiàn)接收脈沖磁場(chǎng)信號，并用電表或光電指示。如果耳機聽(tīng)到的聲音與電表指針的擺動(dòng)或光電信號同步，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。
（三）音頻感應法
一般用于探測故障電阻小于10KΩ的電阻故障。用音頻信號發(fā)生器向待測電纜注入音頻電流，在地面上用探頭沿被測電纜路徑接收電磁場(chǎng)信號并放大，再送入耳機或指示儀表指示值的大小而定出故障點(diǎn)的位置。
在實(shí)測中，以上三種方法可以結合使用，大大提高電纜故障精確定點(diǎn)的效率。需要注意的是聲磁同步檢測法抗無(wú)線(xiàn)聲波干擾能力差，這需要在實(shí)際中根據現場(chǎng)情況校正接收頻率。
結合以上分析，我們可總結出以下查找故障的經(jīng)驗：
1、當電纜在運行中發(fā)生故障，可將電纜一端短接另一端用萬(wàn)用表可迅速判斷，電纜是否開(kāi)路。
2、如果故障是高阻，使用閃測法就可以粗測故障范圍。
3、優(yōu)先選擇用脈沖法粗測低阻或開(kāi)路故障電纜的故障范圍。
4、使用沖擊法精確定位。在定位前有一點(diǎn)要注意，最好要了解一下電纜中間接頭的位置，配合粗測法定位是否接頭，這樣可以省很多時(shí)間，因為接頭故障率高。按照這樣的步驟，進(jìn)行電纜故障精確定位，就一定能夠快速排除故障，最大的減小由于故障帶來(lái)的損失。
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