電力電纜作為列車(chē)傳輸供電中電能的載體，無(wú)論是中壓環(huán)網(wǎng)電纜還是直流饋出電纜，其安全性至關(guān)重要。但由于敷設(shè)環(huán)境差（電纜溝、橋架）、前期施工工藝影響（電纜頭和終端頭結(jié)構(gòu)密封不合理；外護(hù)套劃傷等）電纜極易受損或絕緣老化而發(fā)生故障。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，故障率也會(huì)越來(lái)越高，而且一旦發(fā)生故障，故障定位相對(duì)困難，修復(fù)難度大、用時(shí)長(zhǎng)，造成的損失遠(yuǎn)大于架空線路。

　　尤其是直流饋出電纜，其絕緣狀態(tài)已成為列車(chē)安全供電的重要隱患，如遇直流開(kāi)關(guān)柜的頻繁跳閘，電壓無(wú)法傳遞至終端等情況，除對(duì)線路、設(shè)備的關(guān)注，也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電纜的檢查和檢測(cè)，而這些也都是被動(dòng)性的，也應(yīng)開(kāi)始思考如何防患未然，實(shí)現(xiàn)電纜絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，可提前有效的檢測(cè)出電纜絕緣破損、絕緣老化等漸變過(guò)程，提早發(fā)出預(yù)警信號(hào)，防止電纜“帶病”運(yùn)行最終導(dǎo)致事故。

　　電力電纜的故障點(diǎn)查找是電力專(zhuān)業(yè)最常見(jiàn)又最難排除的故障之一，如何運(yùn)用儀器、講方法、憑經(jīng)驗(yàn)的查找到電纜的故障位置，從而快速有效的排除故障，將是值得仔細(xì)研究和大家掌握的。

　　本文重點(diǎn)從電力電纜故障原因、故障分類(lèi)、故障查找步驟、常見(jiàn)測(cè)距定位方法4個(gè)方面進(jìn)行介紹， 希望大家熟悉掌握。

　　一、電力電纜故障原因

　　電力電纜故障的原因多種多樣，概括起來(lái)主要有：

　�。ǎ保┩饬ζ茐脑斐傻碾娎|損傷

　　根據(jù)對(duì)電纜故障原因的統(tǒng)計(jì)，機(jī)械施工、掘土、打樁、運(yùn)輸安裝損壞等外力因素引起的電纜故障占電纜總故障類(lèi)別的比例逐年增大。

　�。�2）產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題

　　如果電纜及電纜附件制造工藝不良， 絕緣屏蔽厚度不均勻、絕緣偏心、內(nèi)外屏蔽間凸起、絕緣內(nèi)部雜質(zhì)、導(dǎo)體或半導(dǎo)電制作不均勻、電纜 金屬外護(hù)套密封不良， 以及存在突起、氣泡或尖刺等都會(huì)在電纜運(yùn)行后產(chǎn)生慢性故障。

　�。�3）敷設(shè)安裝的質(zhì)量問(wèn)題

　　電力電纜線路敷設(shè)施工時(shí)受工期、地理?xiàng)l件（包括環(huán)境條件和天氣條件）以及施工機(jī)  具和人員素質(zhì)條件限制，可能出現(xiàn)諸如電纜兩端端部進(jìn)水、電纜外護(hù)套劃傷和電纜彎曲半徑偏小、電纜金屬屏蔽層崩裂或電纜本體機(jī)械應(yīng)力內(nèi)傷等施工失誤， 引發(fā)電纜早期運(yùn)行故障。

　　二、電力電纜故障分類(lèi)

　　電纜故障按照其產(chǎn)生的位置可以分為電纜本體和電纜接頭附件故障兩種。電纜受到外力破壞時(shí)，多發(fā)生本體故障，而非外力破壞時(shí)，往往是接頭故障。

　　電纜故障按照其故障點(diǎn)短路或接地的方式可以分為單相接地、相間短路、多相接地、全開(kāi)路故障等幾種類(lèi)型，其中單純的全開(kāi)路故障和相間短路故障并不常見(jiàn)，單相接地和多相接地故障或短路故障最為常見(jiàn)。

　　按故障產(chǎn)生后故障位置的絕緣電阻值可以分為：

　�。ǎ保└咦韫收�

　　絕緣電阻較大，電纜相間或相對(duì)地絕緣損壞，但故障點(diǎn)與接地位置之間的電阻較大。高阻故障使用低壓脈沖法是無(wú)法進(jìn)行測(cè)量的， 此類(lèi)故障包含閃絡(luò)性和泄漏性高阻故障兩種。

　�。�2）低阻故障

　　是相對(duì)于高阻故障而言的，是指故障點(diǎn)位置線芯與大地間的絕緣電阻小到能用低壓脈沖法測(cè)量的一類(lèi)故障。當(dāng)故障點(diǎn)對(duì)地電阻為零時(shí)，電纜相間或相對(duì)地的絕緣完全受損，即為短路故障。

　　（3）全開(kāi)路故障

　　電纜位置斷開(kāi)，但電纜帶電部分與大地及相間的絕緣電阻滿足規(guī)定的運(yùn)行值，未產(chǎn)生相間或相對(duì)地的放電，但一段的電壓無(wú)法傳達(dá)到另一端，造成單側(cè)失壓，或負(fù)荷無(wú)法傳達(dá)的開(kāi)路情況。

　　三、電力電纜故障查找步驟

　　根據(jù)專(zhuān)業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)， 電力電纜故障測(cè)試步驟為：

　�。ǎ保╇娎|故障性質(zhì)判斷：

　　根據(jù)電纜故障帶電信號(hào)及保護(hù)動(dòng)作情況、表象進(jìn)行的電纜故障類(lèi)別的初步判斷。進(jìn)行 初判時(shí)可以使用搖表等，通過(guò)搖絕緣的方式來(lái)判定故障電纜的故障相位、故障點(diǎn)的電阻情況及損壞程度，從而依據(jù)初判情況來(lái)進(jìn)行故障粗測(cè)及定點(diǎn)方法的選擇。

　�。ǎ玻╇娎|故障預(yù)定位：測(cè)距

　　在故障性質(zhì)初步判斷的基礎(chǔ)上對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行粗測(cè)， 確定電纜故障點(diǎn)的范圍。選擇正確的預(yù)定位方法，可為精確定位提供詳細(xì)的信息，縮小精確定位的范圍。

　　電纜故障預(yù)定位的方法根據(jù)不同的故障性質(zhì)，可以分為行波測(cè)距法和阻抗測(cè)距法兩種。

　　阻抗測(cè)距法即電橋法，在預(yù)定位方法中常被優(yōu)先選用， 操作簡(jiǎn)單方便， 定位準(zhǔn)確， 但一般只適用于低阻故障，對(duì)于高阻故障需要進(jìn)行燒穿；

　　行波法常用的有低壓脈沖法、二次脈沖法、多次脈沖法、脈沖電壓法和脈沖電流法等， 行波法雖不受電纜故障性質(zhì)等因素的影響， 但不適合定位復(fù)雜高壓電纜系統(tǒng)和外護(hù)套故障。

　�。ǎ常╇娎|故障精確定位： 定位

　　前提是已知電纜敷設(shè)路徑，若不知，應(yīng)先尋跡。

　　根據(jù)故障測(cè)距的范圍結(jié)果，通過(guò)在電纜敷設(shè)路徑上進(jìn)行查找， 逐步縮小故障點(diǎn)懷疑范圍， 然后在該范圍內(nèi)利用聲磁探測(cè)儀器確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。常用的方法有聲測(cè)法、聲磁同步接受定點(diǎn)法、音頻感應(yīng)法和跨步電壓法。

　　四、常用故障測(cè)距、定位方法

　　1、低壓脈沖法：測(cè)距

　　（1）原理：

　　采用時(shí)域反射（TDR）原理，對(duì)被測(cè)電纜發(fā)射一系列電脈沖，并接收電纜中因阻抗變化引起的反射脈沖，再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度和兩次反射波的特征拐點(diǎn)代表的時(shí)間，可測(cè)出故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離為：S=VT/2

　�。�2）方式

　　低壓脈沖用于測(cè)試電纜中電波傳播的速度、電纜全長(zhǎng)、低阻故障（故障相電阻值低于1K）和開(kāi)路故障及短路故障。

　　測(cè)量電纜故障時(shí)，電纜可視為一條均勻分布的傳輸線，根據(jù)傳輸線理論，在電纜一端加上脈沖電壓，該脈沖按一定的速度（決定于電纜介質(zhì)的介電常數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù)）沿線向遠(yuǎn)端傳輸，當(dāng)脈沖遇到故障點(diǎn)（或阻抗不均勻點(diǎn)）就會(huì)產(chǎn)生反射，且閃測(cè)儀記錄下發(fā)送脈沖和反射脈沖之間的傳輸時(shí)間△T，則可按已知的傳輸速度V來(lái)計(jì)算出故障點(diǎn)的距離Lx，Lx＝V?△T/2，如圖8所示：測(cè)全長(zhǎng)則可利用終端反射脈沖：L＝V?T/2，同樣已知全長(zhǎng)可測(cè)出傳輸速度：V＝2L/T

　　測(cè)試時(shí)，在電纜故障相上加上低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播直到阻抗失配的地方，如中間接頭、T型接頭、短路點(diǎn)、斷路點(diǎn)和終端頭等等，在這些點(diǎn)上都會(huì)引起電波的反射，反射脈沖回到電纜測(cè)試端時(shí)被測(cè)試儀接收。測(cè)試儀可以適時(shí)顯示這一變化過(guò)程。

　　根據(jù)電纜的測(cè)試波形我們可以判斷故障的性質(zhì)，當(dāng)發(fā)射脈沖與反射脈沖同相時(shí)，表示是斷路故障或終端頭開(kāi)路。當(dāng)發(fā)射脈沖與反射脈沖反相時(shí)，則是短路接地或低阻故障。

　　2、高壓沖閃方式：定點(diǎn)

　　電力電纜的高阻故障（高阻故障：故障點(diǎn)的直流電阻大于該電纜的特性阻抗的故障為高阻故障（電纜相間或?qū)Φ氐慕^緣電阻大于100kΩ），幾乎占全部故障率的90%以上。沖閃方式用于測(cè)試高阻泄漏性故障及高阻閃絡(luò)性故障，大部分電纜高阻故障都可以使用沖閃方式測(cè)試。依據(jù)故障性質(zhì)又分為沖擊高壓閃絡(luò)法（沖閃法）和直流高壓閃絡(luò)法（直閃法）。

　�。�1）粗測(cè)

　　采用電流取樣法。因電流取樣接線簡(jiǎn)單，安全性高，波形易于識(shí)別，因此推薦使用電流取樣。根據(jù)接線圖連接完畢后，再用速度鍵選擇傳輸速度或重新鍵入速度值。將輸入振幅旋鈕旋至1/3左右（注意：請(qǐng)微調(diào)），然后按采樣鍵，儀器進(jìn)入等待采樣狀態(tài)。

　　調(diào)整球隙（若放電，放電球隙清脆響亮，操作箱電流大于10A-15A，否則視為未放電，請(qǐng)重新調(diào)整球隙，提高沖閃電壓），輸入振幅旋鈕后，然后通電對(duì)故障電纜升壓，電壓升到一定值，故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)放電，儀器記錄下波形。根據(jù)波形大小可重新調(diào)整輸入振幅，重復(fù)采樣，直到采到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的波形。

　　注意：調(diào)整球隙一般1mm大約代表3KV，請(qǐng)根據(jù)被測(cè)電纜電壓等級(jí)適當(dāng)調(diào)整。

　�。�2）精確定點(diǎn)

　　精確定點(diǎn)是測(cè)試電纜故障關(guān)鍵的一步，粗測(cè)完后，按以下實(shí)物圖接線方式，給電纜連續(xù)加沖擊高壓使故障點(diǎn)連續(xù)放電，頻率大概放在3~4秒/次。帶上聲磁數(shù)顯同步定點(diǎn)儀走到粗測(cè)距離的前后10米處仔細(xì)聽(tīng)故障點(diǎn)的放電聲，聽(tīng)出聲音最大點(diǎn)下方即為電纜故障點(diǎn)。

　　在沖擊高壓發(fā)生器對(duì)故障電纜作高壓沖擊時(shí) (沖擊高壓幅度要足夠高，以保證故障點(diǎn)充分擊穿放電)， 將聲音震動(dòng)傳感器探頭放置在電纜路徑 (或故障電纜本體) 上方，撥動(dòng)電源開(kāi)關(guān)，接通電源，定點(diǎn)儀置“定點(diǎn)”擋。

　　一方面通過(guò)耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)地震波，另一方面觀察距離顯示屏,還可通過(guò)磁表頭觀察磁信號(hào)的強(qiáng)弱。

　　在電纜上方沿路徑不斷移動(dòng)傳感探頭，直至聽(tīng)到故障點(diǎn)的地震波聲音（此時(shí)表明距故障點(diǎn)不遠(yuǎn)了）。

　　當(dāng)聽(tīng)到的地震波聲音足夠強(qiáng)時(shí)，距離顯示屏將顯示故障距離數(shù)。此時(shí)便可將傳感器探頭直接按數(shù)顯距離數(shù)放在相應(yīng)處。在該處前后移動(dòng)探頭，找到數(shù)顯值最小處，此處即為故障精確位置。且此數(shù)顯值也是電纜的當(dāng)?shù)卮笾侣裨O(shè)深度（此時(shí)耳機(jī)中聲音應(yīng)是最大，而且每次聽(tīng)到的聲音均與數(shù)顯的刷新顯示同步）。

　　高壓閃絡(luò)測(cè)試注意事項(xiàng)

　　高壓閃絡(luò)測(cè)試時(shí)，由于工作電壓極高，稍有不慎就會(huì)對(duì)人身及設(shè)備造成損失，因此操作中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　①高壓閃絡(luò)測(cè)試時(shí)，高壓試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)由專(zhuān)業(yè)人員操作，儀器接線，調(diào)整時(shí)應(yīng)斷電并徹底放電。

　�、诟邏涸囼�(yàn)設(shè)備電源與測(cè)試儀工作電源分開(kāi)使用，測(cè)試儀連線應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線。沖閃法時(shí)，電腦應(yīng)斷掉外接電源及鼠標(biāo)。

　�、鄹邏何病⒉僮飨浣咏拥囟吮仨毧煽颗c電纜鎧裝及大地相連，以確保測(cè)試成功及設(shè)備、人身安全。

　�、軓臏y(cè)試儀安全考慮，閃絡(luò)測(cè)試時(shí)工作菜單一定要選擇在沖閃或直閃狀態(tài)，如果錯(cuò)誤選擇脈沖狀態(tài)進(jìn)行高壓閃絡(luò)測(cè)試，將可能損壞測(cè)試儀內(nèi)部低壓脈沖電路。

　　⑤測(cè)試前，應(yīng)先對(duì)故障電纜加壓放電，確保各連接線點(diǎn)無(wú)放電現(xiàn)象，所加電壓已使故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)放電，然后開(kāi)始投入儀器測(cè)試。

　�、拊谟幸兹嘉锲返沫h(huán)境中利用高壓測(cè)試時(shí)，應(yīng)有保護(hù)措施。（來(lái)源：供電高壓試驗(yàn)班組  作者：后柯）