摘要:电力电缆故障点的迅速、准确定位，能够提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失。本文概述了电力电缆故障的原因和性质分类，常用的测试和故障定位方法，同时结合一起电力电缆故障的查找经过，提供电力电缆故障检测的方法、步骤和应用体会，使大家更好的掌握电力电缆故障的探测技术。
关键词：电力电缆；电缆故障；故障检测
1 引言
电力电缆供电以其安全、可靠、有利于美化城市和厂房布局等优点，获得了越来越广泛的应用，由于电力电缆多埋于地下，而且因为电缆线路的隐蔽性、个别运行单位的运行资料不完善以及测试设备的局限性等原因，使电缆故障的查找非常困难，如果长时间找不到故障点，将造成难以估量的停电损失。如何合理地选择故障测试设备，准确、快速地查找电缆故障，缩短故障停电时间，成为电缆运行人员非常关心的问题。
2电缆故障的原因和性质分类
2.1电缆故障的原因
1）机械损伤。机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例。造成机械损伤的主要原因有安装时损伤、直接受外力损伤、行驶车辆碾压损伤、土地沉降造成的电缆接头和导体损伤。
2）绝缘受潮。绝缘受潮后会引起故障，造成电缆受潮的主要原因密封不严进水、电缆制造不良、金属护套受外力或腐蚀破损。
3）绝缘老化变质。受运行中的电、热、化学、环境等因子的影响，电缆的绝缘都会发生不同程度的老化。
4）过电压。大气与内部过电压作用，使电缆绝缘层击穿，形成故障。
5）材料缺陷。材料缺陷主要表现在三个方面。一是电缆制造问题，二是电缆附件制造上的缺陷，三是对绝缘材料的维护管理不善。
2.2电缆故障的性质分类
表1电力电缆故障的性质的分类
序号 故障性质 绝缘电阻（Ω） 故障定义
1 开路 ∞ 电缆相间或相对地的绝缘电阻值达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载能力较差，这类故障称开路故障。
2 低阻 小于10Z0 电缆相间或相对地的绝缘受损，其绝缘电阻减小到一定程度的故障成为低阻故障。
3 高阻 大于10Z0 相对于低阻故障，若电缆相间或相对地的故障电阻较大，则称为高阻故障。
3.1 泄露性高阻 大于10Z0 泄露性高阻故障是指随试验电压的升高而泄露电流逐渐增大，且大大超过规定的泄露值的故障。
3.2 闪络性高阻 ∞ 闪络性高阻故障是指绝缘电阻很大，当试验电压升高到一定值时，泄露电流突然增大的故障。
注：表中Z0为电缆的波阻抗值，电力电缆波阻抗一般在10-40Ω之间。
3常用的电缆故障测距检测方法
3.1电桥法：将被测电缆终端故障相与非故障相端接，电桥两臂分别接故障相和非故障相，通过调节电阻使得电桥达到平衡，通过公式计算出故障点的距离。目前现场上电桥法用的越来越少，但是对于一些特殊故障没有明显的低压脉冲反射，但又不容易用高压击穿，如故障电阻不太高的情况下，使用电桥法往往可以解决问题。电桥法的优点是简单、方便、精确度高，但它的重要缺点是不适用于高阻与闪络性故障。
3.2低压脉冲反射法：测试时向电力电缆的故障相注入低压脉冲．该脉冲沿电缆传播到阻抗小匹配点即故障点时．产生反射叫波送测试点由仪器记求下来，根据发射脉冲与反射脉冲的往返时间差和脉冲在电缆中传播的波速度．便可计算出故障点离测试点的距离。优点是简单直观，不需要知道电缆的准确长度等原始资料。缺点是不能适用于高阻与闪络性故障。
3.3脉冲电流法：脉冲电流法是将电缆故障点用高压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端和故障点往返一趟的时间来计算故障距离。脉冲电流法采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号。
3.4二(多)次脉冲法：针对高阻接地时波形难判断的情况，近几年出现了二次脉冲理论，并在实践中取得良好的效果，如奥地利保尔公司的SV3000／2100系统，此系统对低压脉冲、脉冲电流法均可实现。
4常用的故障定点方法
4.1声测定点法：声测法是电缆故障的主要定点方法，主要用于测量高阻与闪络性故障，测量时使用高压设备使故障点击穿放电，故障间隙放电时产生的机械振动，传到地面，便听到“啪、啪”的声音，利用这种现象可以十分准确地对电缆故障进行定点。缺点是受外界干扰较大。
4.2声磁法：在向电缆施加冲击高压信号使故障点放电时，会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来，这一环流在电缆周围产生脉冲磁场，在监听到声音信号的同时，接受到脉冲磁场信号，即可判断该声音是由故障点放电产生的，故障点就在附近。
4.3：音频感应法：音频感应法一般用于探测故障电阻小于10Ω的低阻故障，探测时，用1kHZ的音频信号发生器向待测电缆通音频电流，发出电磁波；然后在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号，并将之送入放大器进行放大，将放大后的信号送入耳机或指示仪表，根据耳机中声响的强弱或指示仪表的指示值大小而定出故障点的位置，当探头从故障点前移1－2m时，音频信号中断，则音频信号最强处为故障点。
5一般电缆故障检测步骤
5.1用兆欧表，万用表测量相问、相对地的绝缘电阻、判断故障性质。
5.2根据故障类型、性质选择适当的测量方法，对故障点进行预定位。
5.3根据粗测结果，利用测量仪器到现场可能的地段进行精确定位。
5.4发现故障点后，挖开进行处理。
6实际案例分析
6.12008年10月,张家口某风电场A区风机线路372开关限时速断动作,该回路为35KV交联聚乙烯电缆，型号为YJLV23-26/35KV-3×240mm2长约7km,全长有8个中间接头，有4个H型电缆接头，连接H型电缆接头的型号为YJLV23-26/35KV-3×50mm2。
6.2采取停电措施后用兆欧表测试C相接地电阻为9.2MΩ，A相为100GΩ左右，B相为100GΩ。初步判断为高阻故障。
6.3采用的测试仪器：2500V兆欧表、山东淄博博鸿电气有限公司DLX-510高压信号发生器、DLC-100电缆故障测距仪、DLD-230电缆故障定点仪。
6.4测距
1）使用测距仪DLC-100进行电缆全长的测试。
使用低压脉冲法对C相测试全长为7246米，说明电缆连续性比较好，也没有低阻故障。具体测试波形如下：
2)使用测距仪DLC-100进行脉冲电流测试，C相对铠进行脉冲电流测试。DLX-510为高压信号发生器，最高输出电压为30KV，直流负极性，负载电容为2uF，按要求接线后，利用C相和铠进行测试，调整DLC-100测试范围为10km,波速度为172m/us,打开DLX-510升高电压为27KV，单次手动放电，测距仪触发，故障点没有击穿放电，显为电缆全长波形，测试波形如下:
直流高压放电约九十分钟此时发现DLX-510高压信号发生器放电不充分，指针摆动幅度不大，直至指针基本不摆动，说明电缆故障点不放电，然后用兆欧表测绝缘，测量结果为10GΩ，绝缘基本恢复，（初步判断说明电缆故障点潮气太浓，经过高压信号发生器高压放电，将潮气从故障点排出，导致绝缘上升，满足送电要求），措施做好，合闸送电，372开关投不上，停电后对电缆用兆欧表绝缘测试，A相对铠为100GΩ,B相对铠2MΩ，BC相间为7MΩ，A、B相间为100GΩ，A、C相间为100GΩ，A为好相，然后把DLX-510高压信号发生器移到5km处第一H型电缆接头附近的14号风机箱变，对电缆升压25KV直流放电充分，使用DLC-100故障测距仪采集脉冲电流波形，确定故障点为126m,测试波形如下：
6.5电缆故障定点查找：然后到约126m处使用DLD-230电缆故障定点仪准确确定位置在此处，挖开地面确定故障点为35KV电缆线与14号箱变线路H接头处。接头外壳已损坏，提起接头外壳有水滴流出。H接头打开，摇各线绝缘情况，绝缘良好，故障排除。
7电缆故障测试的经验和体会
7.1、所谓高阻、低组并没有绝对区分，实际操作中可以多尝试几种方法进行比较，综合判断，会有意想不到的效果。
7.2整条35KV电缆情况比较复杂，H接头、中间头比较多，测试时需细心分析，避免误判，接头故障波形不易分辨，分析波形时需注意，如判断是接头故障，则应耐心一些，采取使故障点充分放电的措施，以获得正确的测距效果。
7.3若从电缆一端测试放电不充分，或采集不到波形，需从另一端升压测试，情况会更好。无论使用那种方法测试波形，若故障点距离测试端太近，均会产生盲区，使得波形难以判断识别，此时可尝试到电缆的另一端进行测试。
7.4、在精确定点时，设备应在距故障点近的一端，这样能量沿电缆衰减较小，便于声磁同步法的定点，快速查出故障点。如从电缆故障点的远端开始，则耗用的时间过长。使用声磁同步法时，要在粗测点的±5％范围内反复进行查找。侦听耳机中声音，要仔细分辨故障点处声音与金属屏蔽层上传输声音的差别，不断比较，才能发现故障点。
8结束语
目前，现有的方法中还存在着一些局限性，国内外的电力电缆故障诊断仪器和技术还有一定的差距。在电力电缆故障检测中，认真、冷静的分析故障的类型和性质，正确应用查找方法和仪器，多积累故障查找经验并进行分析，电力电缆故障诊断技术和水平将随着科学技术的不断进步而不断提高。
参考文献
[1]成永红．电力设备绝缘检测与诊断[M]北京：中国电力出版社，2004：65～79．
[2]陈鹏飞，等．高压电力电缆故障分析与探测技术[J]．工矿自动化，2003：37～40．
[3]章卫，王建国．直埋高压电缆故障点查找分析初探[J]河北电力技术，2002，6：47～50
摘要:电力电缆故障点的迅速、准确定位，能够提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失。本文概述了电力电缆故障的原因和性质分类，常用的测试和故障定位方法，同时结合一起电力电缆故障的查找经过，提供电力电缆故障检测的方法、步骤和应用体会，使大家更好的掌握电力电缆故障的探测技术。
关键词：电力电缆；电缆故障；故障检测
1 引言
电力电缆供电以其安全、可靠、有利于美化城市和厂房布局等优点，获得了越来越广泛的应用，由于电力电缆多埋于地下，而且因为电缆线路的隐蔽性、个别运行单位的运行资料不完善以及测试设备的局限性等原因，使电缆故障的查找非常困难，如果长时间找不到故障点，将造成难以估量的停电损失。如何合理地选择故障测试设备，准确、快速地查找电缆故障，缩短故障停电时间，成为电缆运行人员非常关心的问题。
2电缆故障的原因和性质分类
2.1电缆故障的原因
1）机械损伤。机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例。造成机械损伤的主要原因有安装时损伤、直接受外力损伤、行驶车辆碾压损伤、土地沉降造成的电缆接头和导体损伤。
2）绝缘受潮。绝缘受潮后会引起故障，造成电缆受潮的主要原因密封不严进水、电缆制造不良、金属护套受外力或腐蚀破损。
3）绝缘老化变质。受运行中的电、热、化学、环境等因子的影响，电缆的绝缘都会发生不同程度的老化。
4）过电压。大气与内部过电压作用，使电缆绝缘层击穿，形成故障。
5）材料缺陷。材料缺陷主要表现在三个方面。一是电缆制造问题，二是电缆附件制造上的缺陷，三是对绝缘材料的维护管理不善。
2.2电缆故障的性质分类
表1电力电缆故障的性质的分类
序号 故障性质 绝缘电阻（Ω） 故障定义
1 开路 ∞ 电缆相间或相对地的绝缘电阻值达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载能力较差，这类故障称开路故障。
2 低阻 小于10Z0 电缆相间或相对地的绝缘受损，其绝缘电阻减小到一定程度的故障成为低阻故障。
3 高阻 大于10Z0 相对于低阻故障，若电缆相间或相对地的故障电阻较大，则称为高阻故障。
3.1 泄露性高阻 大于10Z0 泄露性高阻故障是指随试验电压的升高而泄露电流逐渐增大，且大大超过规定的泄露值的故障。
3.2 闪络性高阻 ∞ 闪络性高阻故障是指绝缘电阻很大，当试验电压升高到一定值时，泄露电流突然增大的故障。
注：表中Z0为电缆的波阻抗值，电力电缆波阻抗一般在10-40Ω之间。
3常用的电缆故障测距检测方法
3.1电桥法：将被测电缆终端故障相与非故障相端接，电桥两臂分别接故障相和非故障相，通过调节电阻使得电桥达到平衡，通过公式计算出故障点的距离。目前现场上电桥法用的越来越少，但是对于一些特殊故障没有明显的低压脉冲反射，但又不容易用高压击穿，如故障电阻不太高的情况下，使用电桥法往往可以解决问题。电桥法的优点是简单、方便、精确度高，但它的重要缺点是不适用于高阻与闪络性故障。
3.2低压脉冲反射法：测试时向电力电缆的故障相注入低压脉冲．该脉冲沿电缆传播到阻抗小匹配点即故障点时．产生反射叫波送测试点由仪器记求下来，根据发射脉冲与反射脉冲的往返时间差和脉冲在电缆中传播的波速度．便可计算出故障点离测试点的距离。优点是简单直观，不需要知道电缆的准确长度等原始资料。缺点是不能适用于高阻与闪络性故障。
3.3脉冲电流法：脉冲电流法是将电缆故障点用高压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端和故障点往返一趟的时间来计算故障距离。脉冲电流法采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号。
3.4二(多)次脉冲法：针对高阻接地时波形难判断的情况，近几年出现了二次脉冲理论，并在实践中取得良好的效果，如奥地利保尔公司的SV3000／2100系统，此系统对低压脉冲、脉冲电流法均可实现。
4常用的故障定点方法
4.1声测定点法：声测法是电缆故障的主要定点方法，主要用于测量高阻与闪络性故障，测量时使用高压设备使故障点击穿放电，故障间隙放电时产生的机械振动，传到地面，便听到“啪、啪”的声音，利用这种现象可以十分准确地对电缆故障进行定点。缺点是受外界干扰较大。
4.2声磁法：在向电缆施加冲击高压信号使故障点放电时，会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来，这一环流在电缆周围产生脉冲磁场，在监听到声音信号的同时，接受到脉冲磁场信号，即可判断该声音是由故障点放电产生的，故障点就在附近。
4.3：音频感应法：音频感应法一般用于探测故障电阻小于10Ω的低阻故障，探测时，用1kHZ的音频信号发生器向待测电缆通音频电流，发出电磁波；然后在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号，并将之送入放大器进行放大，将放大后的信号送入耳机或指示仪表，根据耳机中声响的强弱或指示仪表的指示值大小而定出故障点的位置，当探头从故障点前移1－2m时，音频信号中断，则音频信号最强处为故障点。
5一般电缆故障检测步骤
5.1用兆欧表，万用表测量相问、相对地的绝缘电阻、判断故障性质。
5.2根据故障类型、性质选择适当的测量方法，对故障点进行预定位。
5.3根据粗测结果，利用测量仪器到现场可能的地段进行精确定位。
5.4发现故障点后，挖开进行处理。
6实际案例分析
6.12008年10月,张家口某风电场A区风机线路372开关限时速断动作,该回路为35KV交联聚乙烯电缆，型号为YJLV23-26/35KV-3×240mm2长约7km,全长有8个中间接头，有4个H型电缆接头，连接H型电缆接头的型号为YJLV23-26/35KV-3×50mm2。
6.2采取停电措施后用兆欧表测试C相接地电阻为9.2MΩ，A相为100GΩ左右，B相为100GΩ。初步判断为高阻故障。
6.3采用的测试仪器：2500V兆欧表、山东淄博博鸿电气有限公司DLX-510高压信号发生器、DLC-100电缆故障测距仪、DLD-230电缆故障定点仪。
6.4测距
1）使用测距仪DLC-100进行电缆全长的测试。
使用低压脉冲法对C相测试全长为7246米，说明电缆连续性比较好，也没有低阻故障。具体测试波形如下：
2)使用测距仪DLC-100进行脉冲电流测试，C相对铠进行脉冲电流测试。DLX-510为高压信号发生器，最高输出电压为30KV，直流负极性，负载电容为2uF，按要求接线后，利用C相和铠进行测试，调整DLC-100测试范围为10km,波速度为172m/us,打开DLX-510升高电压为27KV，单次手动放电，测距仪触发，故障点没有击穿放电，显为电缆全长波形，测试波形如下:
直流高压放电约九十分钟此时发现DLX-510高压信号发生器放电不充分，指针摆动幅度不大，直至指针基本不摆动，说明电缆故障点不放电，然后用兆欧表测绝缘，测量结果为10GΩ，绝缘基本恢复，（初步判断说明电缆故障点潮气太浓，经过高压信号发生器高压放电，将潮气从故障点排出，导致绝缘上升，满足送电要求），措施做好，合闸送电，372开关投不上，停电后对电缆用兆欧表绝缘测试，A相对铠为100GΩ,B相对铠2MΩ，BC相间为7MΩ，A、B相间为100GΩ，A、C相间为100GΩ，A为好相，然后把DLX-510高压信号发生器移到5km处第一H型电缆接头附近的14号风机箱变，对电缆升压25KV直流放电充分，使用DLC-100故障测距仪采集脉冲电流波形，确定故障点为126m,测试波形如下：
6.5电缆故障定点查找：然后到约126m处使用DLD-230电缆故障定点仪准确确定位置在此处，挖开地面确定故障点为35KV电缆线与14号箱变线路H接头处。接头外壳已损坏，提起接头外壳有水滴流出。H接头打开，摇各线绝缘情况，绝缘良好，故障排除。
7电缆故障测试的经验和体会
7.1、所谓高阻、低组并没有绝对区分，实际操作中可以多尝试几种方法进行比较，综合判断，会有意想不到的效果。
7.2整条35KV电缆情况比较复杂，H接头、中间头比较多，测试时需细心分析，避免误判，接头故障波形不易分辨，分析波形时需注意，如判断是接头故障，则应耐心一些，采取使故障点充分放电的措施，以获得正确的测距效果。
7.3若从电缆一端测试放电不充分，或采集不到波形，需从另一端升压测试，情况会更好。无论使用那种方法测试波形，若故障点距离测试端太近，均会产生盲区，使得波形难以判断识别，此时可尝试到电缆的另一端进行测试。
7.4、在精确定点时，设备应在距故障点近的一端，这样能量沿电缆衰减较小，便于声磁同步法的定点，快速查出故障点。如从电缆故障点的远端开始，则耗用的时间过长。使用声磁同步法时，要在粗测点的±5％范围内反复进行查找。侦听耳机中声音，要仔细分辨故障点处声音与金属屏蔽层上传输声音的差别，不断比较，才能发现故障点。
8结束语
目前，现有的方法中还存在着一些局限性，国内外的电力电缆故障诊断仪器和技术还有一定的差距。在电力电缆故障检测中，认真、冷静的分析故障的类型和性质，正确应用查找方法和仪器，多积累故障查找经验并进行分析，电力电缆故障诊断技术和水平将随着科学技术的不断进步而不断提高。
参考文献
[1]成永红．电力设备绝缘检测与诊断[M]北京：中国电力出版社，2004：65～79．
[2]陈鹏飞，等．高压电力电缆故障分析与探测技术[J]．工矿自动化，2003：37～40．
[3]章卫，王建国．直埋高压电缆故障点查找分析初探[J]河北电力技术，2002，6：47～50