电缆故障点检测（电缆故障检测方法）

在机电设备安装施工和维护过程中，会出现各种原因引起的电缆故障。因此，需要有适用的理论和方法来解决各种故障。阐述了传统的检测方法，

一般来说，电缆故障点检测要经过三个主要步骤：故障类型诊断、故障点距离测量和精确定位。类型诊断主要是确定电缆故障点的故障相，属于高阻接地还是低阻接地，以便测试人员选择合适的检测方法。故障定位也称为预先定位。向故障电缆芯线施加测试信号或在线测量分析故障信息，以初步确定故障距离，缩小故障范围，便于准确定位。

一般来说，预定位方法可以分为两类，即经典方法，如桥接法等。现代方法，如低压脉冲法、高压闪络法等。精确定点是根据预定的比特距离，精确确定故障点的实际位置。精确定点法主要有音频定点法、感应定点法、时差定点法、同步定点法。

传统的电缆故障检测方法——电缆敷设，是机电安装施工中经济价值最大的分项工程，也是保证设备正常运行的重要设施。在实际施工和维护过程中，由于敷设方式设计不合理、施工人员操作不当、昆虫、老鼠等小动物的破坏等多种因素，电缆经常会受到损坏。在大量的工程实践中，我们发现电缆故障是一种高阻电流泄漏故障(电阻值大于等于1)，这种故障往往是由于绝缘层损坏引起的。低阻故障一般为相间或对地短路，多出现在电缆分支处。是施工时保温手段不到位造成的，但发生的概率很小，主要是预防为主。在施工阶段，严格控制质量，减少事故的发生。

电缆故障可能发生在配电线路建设、调试、维护等任何阶段。在施工过程中，除了少数电缆故障发生在施工和调试阶段，更多的电缆故障发生在维护和运行阶段。这类故障一般是随着整个配电系统的老化而逐渐出现，造成设备频繁跳闸，给用户带来困扰。因此，用户必须熟练掌握电缆检测方法。

在电缆故障检测过程中，采用高压或低压手段，分为高压检测和低压检测两大类。其中，高电压检测用于低阻、开路、高阻的电缆故障，低电压检测仅适用于低阻、开路。所以在实际检测中经常使用高压检测。

常见的电缆故障检测方法是电桥法，这是一种传统的电路故障检测方法，效果很好。具有简单、方便、准确度高的优点。其缺点是不适合检测高阻和闪络故障，因为当故障电阻较高时，电桥的电流很小，一般灵敏度的仪器很难检测到。

此外，在使用电桥法进行检测时，需要知道电缆的准确长度等原始数据。当电缆由不同截面的电缆走线时，需要进行换算，电桥法无法测量三相短路或开路故障。但它也有一些缺点，因为电桥的电压和检流计的灵敏度都比较差，所以只适用于DC电阻低于100K，电阻比较低的电缆故障。然而，这种方法不能用于诸如高电阻设备、开路故障电流泄漏等问题。

低压脉冲检测法，当采用低压脉冲反射电缆故障检测法时，在具体操作中要向受损线路注入低压脉冲。当脉冲沿电缆线路传输到故障点时，即当前传输过程中遇到的阻抗不一致时，在检测设备上显示反射脉冲，通过设备反射数据记录计算传输脉冲和反射脉冲的来回时差及其在电缆中的波速计算，从而得到故障点到测试点的实际距离。这种方法比较简单，测试结果直观明显，在无法确定故障数据时可以直接测试。但也有缺点，需要知道电缆安装方向，但不适合高阻抗和闪络电缆故障。

脉冲电压法和脉冲电流法。脉冲电压法包括DC高压闪络法和冲击高压闪络法。脉冲法的基本原理是利用DC(或脉冲)高压信号击穿电缆的故障点，记录放电电压脉冲在测试点和故障点之间的往返时间，并据此计算出故障点的位置。脉冲电压法的优点是测试速度更快，因为它直接使用故障击穿产生的瞬时脉冲信号。缺点是故障放电发生时，特别是冲击闪络试验时，电压脉冲信号是由容性(阻性)分压器测得的，分压器耦合的电压波形难以分辨。电流法的基本原理是通过点击电缆的故障，测量击穿时产生的电流行波信号，根据电流行波在测试点和故障点之间的往返时间，计算出故障点的位置。

脉冲电流法的局限性是脉冲电流与互感器耦合，波形复杂。由于线芯绝缘介质的损耗、中间接头的反射等干扰因素造成行波信号的衰减，故障波形的误差往往较大。

短路快速检查法如果电缆出现短路，可以用机械式万用表测定电缆两个短路段的电阻值。电阻值较大的一端为首端A，电阻值为RA；另一端是B，电阻值是Rb；设电缆总长度为L，短路点到头端的距离为LA，短路点到尾端的距离为LB。因此，得出的结论是：

(RA RB)/RB=(LA LB)/LB，LB=( LA LB)*RB/(RA RB) (1)可由上述公式导出。

例：某厂配电室至泵房电缆经检查存在短路故障。这条电缆的长度约为400米。用万用表测量两段电缆的电阻值分别为l0和4。

将两个电阻值带入公式(1)得到：LB=4004/(10 ^ 4)=1 600/14114m。

这种方法只使用低电阻故障的裸露电缆。这种方法的优点是不依赖设备和经验，普通电工也能熟练掌握。在渝怀铁路圆梁山隧道照明工程施工中，我单位负责圆梁山隧道及水平导轨照明电路的施工和维护。由于施工现场空气湿度大，电缆分支接头制作时绝缘效果受到影响，长期使用后多处出现短路跳闸故障。由于运行中的铁路隧道或浸没在水中的水平导轨长度为11km，维修时无法使用车载设备，只能步行到故障地点限制承载能力，因此电缆短路快速检查法是一种理想的检测方法。

DC脉冲法(脉冲闪络法)DC脉冲法是利用DC电压通过球隙放电产生脉冲电压，在护套绝缘受损部位产生多频谱放电电流、声、光、磁场。通过现场检测放电信号，可以准确定位故障点。放电强度取决于滤波电容器中存储的电荷量，该电荷量与DC电压成比例

广州广信隧道机电安装工程，在调试过程中，电工发现水泵经常跳闸，但用万用表检查发现，电缆不存在低阻故障，电缆电阻和绝缘电阻在正常范围内。在这种情况下，使用了一个简单的自制滤波电容装置为故障电缆持续供电，电工在填埋场沿线聆听放电声音。最后在配电室外40米处听到了明显的脉冲声，并标注了范围。然后挖掘故障位置，检查电缆，发现电缆外皮损坏明显，修复后没有故障。

这种方法的优点是使用简单，普通电工通过简单的培训就可以掌握。是电缆短路速查法无效后的首选。

逐级电压法逐级电压法是目前应用最广泛、最有效的高精度定位方法，用于判断埋地电缆故障点。试验中使用的设备主要是高压系列波脉冲发生器和带探头的电位计或毫伏表。

其中，串波脉冲发生器可以由DC脉冲电源改装而成。检测方法有两种：一种是利用故障点正上方的跨步电压为零，故障点两侧沿电缆方向的跨步电压极性相反并达到最大值的特性来定位故障点。图2是电位计沿电缆方向的电位差值分布示意图；其次，利用放电电流在故障点上方呈环状发散的特点，找出两个不同方向的等电位点，故障点必须位于两组等电位线的中垂线交点上。在图3中，AA’和BB’分别是两组等势线。

这种方法主要是对埋地电缆的故障进行判断，并对故障进行有效的高精度定位。第一，方法容易掌握。广州克山人防工程在工程维护过程中，埋地电缆出现高阻漏电故障，工程技术人员用这种方法推开地面，发现故障是老鼠啃咬外皮造成的。

音频信号法当地面干燥，水泥路面感应不到信号时，可采用音频信号法定位电缆护套故障点。在电缆末端连接音频信号发生器，使用高灵敏度音频探头沿线搜索。当信号增大到最大后消失，对应的位置就是电缆护套故障位置，其沿线信号强度分布如图4所示。音频发生器的容量和接收器(定位器)的灵敏度是测试成败的关键指标。

该方法适用于各种条件下的电缆故障，尤其适用于地面收费站和市政照明工程。地下埋设电缆过多时，逐级电压法容易受到干扰和混淆，排故效率不佳，应选择音频信号法。

新型检测手段及发展方向传统检测手段虽然能查出大部分电缆故障，但由于检测过程复杂、速度慢、对实践经验要求高，越来越受到电力工作者的诟病。针对这种情况，各仪器厂都推出了自己的智能检测仪器，由于操作简单，初学者使用方便，受到了市场的欢迎。

检测仪器的工作原理仪器根据电波在电缆传播过程中遇到电缆特性阻抗发生变化的地方会产生反射波的原理来检测电缆故障。根据电波在电缆中的传播速度和两个反射波的特征拐点所代表的时间，故障点到测试端的距离可以测量如下：

S=VT/2

s代表从故障点到测试端的距离，V代表电波在电缆中的传播速度。

t代表电波在电缆中来回传播所需的时间。这样，当V和T被测量时，可以计算出故障点和测试端之间的距离S。所有这些都可以自动完成