電力電纜故障測試技術(shù)系列講座（3）
五、電纜故障測試步驟
第一步：電纜故障性質(zhì)的確定
電纜故障測試故障之前要確定：故障電阻是低阻還是高阻；是閃絡(luò)性還是泄漏型型故障；是開放性的還是封閉型的；是接地、短路、斷線還是它們的混合；是單相、兩相還是三相故障。判斷故障性質(zhì)最好用萬用表確定高阻還是低阻故障。以確定測試方法。
第二步：電纜故障距離粗測
利用低壓脈沖法先測定被測電纜的全長和短路、斷路故障的距離。對于高阻故障，可用高壓智能電橋電纜故障測試儀，高壓閃絡(luò)法（電流取樣法、電壓取樣法）、三次脈沖法電纜故障測試儀測出故障點距測試端的距離。之所以稱為粗測，是因為無論何種方法測出的數(shù)值僅表示被測電纜（故障）的地下長度，由于地下的預(yù)留長度不能精確估計，此長度不能代表地面的距離。只能算是故障點的大致范圍。
第三步：測尋電纜的埋設(shè)路徑，便于在電纜的正上方進行精確定位。
第四步：電纜故障精確定點
對電纜施加沖擊高壓（或脈動高壓），利用故障點的放電聲波，在粗測故障距離范圍內(nèi)，用聲測法（聲磁同步法電纜故障定點儀）或跨步電壓法電纜故障定點儀進行精確故障點定位。
六、電纜故障距離測試方法
電力電纜故障的測距方法從基本理論上可分為兩大類：一類為時域反射原理，即通俗所說的雷達(dá)反射原理；包括低壓脈沖法、高壓閃絡(luò)法、三級多次脈沖法。二類為電橋原理：包括電阻電橋法、高壓電橋法。
（一） 測距方法的選擇
電力電纜的故障是有很多不同性質(zhì)，要想更快、更準(zhǔn)的測量出測試端到故障點的距離，那就要選用合適的測距方法，下面介紹一下個測距方法的應(yīng)用范圍：
1、低壓脈沖測試法
用低壓脈沖法可以直觀地看到低阻、短路故障及斷路故障。據(jù)統(tǒng)計這類故障約占電纜故障的10%。對于判斷結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的電纜線路往往具有相當(dāng)重要的參考價值（如線路上有T接頭，或中間有環(huán)型接頭等）。
低壓脈沖法應(yīng)用范圍：
1)主要用于測試電力電纜的開路（包括斷線）、相間或相對地泄漏性低阻故障（包括短路）；同軸線及兩芯以上電線電纜的開路、低阻故障。
2)測試已知絕緣介質(zhì)電纜的全長。
3)校準(zhǔn)已知長度電纜的電波傳輸速度。
4)判斷電纜開路故障和短路故障的屬性。
5)測試電纜中間接頭的位置。
采用此種測試方法的代表儀器為：DZY-2000電纜故障測試儀
2、高壓閃絡(luò)電流法
電力電纜的高阻故障（高阻故障：故障點的直流電阻大于該電纜的特性阻抗的故障為高阻故障）幾乎占全部故障率的90%以上。在未經(jīng)電纜“燒穿”處理之前，絕大部分故障都不適合直接采用低壓脈沖法或電橋法測試，這往往給現(xiàn)場電氣工程技術(shù)人員在故障處理方面帶來很多困難。雖然有一部分高阻故障利用交流或直流“燒穿”設(shè)備可以使故障點因電流通過而發(fā)熱碳化使電阻值變低，以適合低壓脈沖或電橋法測量。然而大量的實踐證明，并不是所有的高阻故障都能用“燒穿”法燒成低阻故障的。有的接頭故障長期燒而不穿，有的阻值甚至越燒越高。為了解決這樣的問題就必須采用高壓閃絡(luò)測量法。
采用此種測試方法的代表儀器為：DZY-2000電纜故障測試儀
3、三級多次脈沖法
主要用來測試高阻及閃絡(luò)性故障的故障距離，使用這種方法測試電纜故障距離需要滿足如下條件：一是故障點處能在高電壓的作用下發(fā)生弧光短路放電；二是電纜故障測距儀能在弧光放電的時間內(nèi)發(fā)出并能接收到低壓脈沖的發(fā)射信號。
其方法是首先在不擊穿被測電纜故障點的情況下，測得低壓脈沖的反射波形，緊接著用高壓脈沖擊穿電纜的故障點并產(chǎn)生電弧，同時觸發(fā)中壓脈沖來穩(wěn)定和延長電弧時間，再發(fā)出低壓脈沖，從而得到故障點的反射波形，兩條波形疊加后可以發(fā)現(xiàn)波形的發(fā)散點就是故障點的位置。由于采用了中壓脈沖來穩(wěn)定和延長電弧時間，它比二次脈沖法更容易得到故障點波形。另外，相對于二次脈沖法由于三次脈沖法不用選擇二次脈沖的延遲時長，操作起來也更加簡便可靠。
采用此種測試方法的代表儀器為：KC-900三級多次脈沖電纜故障快測儀
4、電橋法
一般用于測試故障點絕緣在幾百千歐姆以內(nèi)的電纜故障的距離，另對于電纜護套故障，因條件要求一般采用此方法。
采用此種測試方法的儀器有： GDZ-08電線電纜高阻故障定位儀、HDQ-15高壓電橋電纜故障測試儀、HDQ-30高壓電橋電纜故障測試儀
（二） 低壓脈沖法
1、測試原理
低壓脈沖法用于測量電纜的低阻、開路或短路故障，將脈沖信號自測試端送入被測試電纜，該脈沖將沿電纜傳播當(dāng)遇到阻抗不匹配點（故障點或中間接頭）時，由于阻抗失配形成反射，脈沖返回到測量端并被記錄下來。根據(jù)脈沖入射到返回所經(jīng)過的時間ΔT和電波在電纜中的傳播速度V，可以計算出傳播路徑的長度，進而得到測試點到故障點的距離S，具體電纜故障距離計算公式為： S = 1/2× ΔT × V
通過反射脈沖的極性可以判斷故障的性質(zhì)。對于開路故障發(fā)射脈沖與反射脈沖同極性；而對于短路或低阻故障發(fā)射脈沖與反射脈沖反極性。
由上式可看出，脈沖在電纜中的傳播速度對于準(zhǔn)確地計算出故障距離很關(guān)鍵。在不清楚電纜的傳波速度的情況下，如已知被測電纜的長度，根據(jù)發(fā)射脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時間ΔT，可推算出電纜中的波速：V=2×S /ΔT。
2、低壓脈沖測試波形
測試時，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、斷路點和終端頭等等，在這些點上都會引起電波的反射，反射脈沖回到電纜測試端時被電纜故障測試儀接收。電纜故障測試儀可以適時顯示這一變化過程。
根據(jù)電纜的測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，表示是斷路故障或終端頭開路。當(dāng)發(fā)射脈沖與反射脈沖反相時，則是短路接地或低阻故障。
凡是電纜故障點絕緣電阻下降到該電纜的特性阻抗，甚至電流電阻為零的故障均稱為低阻故障或短路故障（注：這個概念是從采用低壓脈沖反射法的角度，考慮到阻抗不同對反射脈沖的極性變化的影響而定義的）。
下面給出一個電纜特性阻抗的參考值：鋁芯240平方毫米截面積的電力電纜的特性阻抗約為10Ω：鋁芯35平方毫米截面積的電力電纜的特性阻抗約為40Ω。其余截面的鋁芯電力電纜的特性阻抗可據(jù)此估算。
凡是電纜絕緣電阻無窮大或雖與正常電纜的絕緣電阻值相同，但電壓卻不能饋至用戶端的故障均稱為開路（斷路）故障。
故障距離是由發(fā)射脈沖與反射脈沖之間的時間差得來的，這就涉及到電波在電纜中的傳播速度問題，從有關(guān)的理論和實驗中得知，電波在電纜中的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān)，而與其橫截面積大小無關(guān)。因此只要知道電纜的介質(zhì)傳播速度和電纜故障測試儀接受到的發(fā)射脈沖到反射脈沖的時間差，就可利用下式計算出故障距離S= V•△t /2。
