電纜故障探測方法對比

長期以來，涌現(xiàn)出了許多測量方法與儀器，這些方法與儀器適用于不同故障情況，各有優(yōu)缺點，這里就故障測距與定點儀器簡單地做一下評價和比較。

    1.故障測距的方法

    ①．電橋法

    電橋法是一種經(jīng)典測試方法。

a

b

圖1.5電橋測距原理

    電橋法測試線路的連接如圖1.5a所示，將被測電纜終端故障相與非故障相短接，電橋兩臂分別接故障相與非故障相，圖1.5b給出了等效電路圖。

    仔細調(diào)節(jié)R2數(shù)值，總可以使電橋平衡，即CD間的電位差為0，無電流流過檢流計，此時根據(jù)電橋平衡原理可得：

          R3/R4=R1/R2                   （1.1）

    R1、R2為已知電阻，設：R1/R2=K，則

              R3/R4=K

    由于電纜直流電阻與長度成正比，設電纜導體電阻率為R0，L全長代表電纜全長， LX、、L0 分別為電纜故障點到測量端及末端的距離，則R2可用（L全長+L0）R0代替，根據(jù)式（1.1）可推出：

             L全長+L0=KLX

而           L0=L全長-LX，所以

             LX=2L全長/（K+1）

    電纜斷路故障可用電容電橋測量，原理與上述電阻電橋類似。

    電橋法優(yōu)點是簡單、方便、精確度高，但它的重要缺點是不適用于高阻與閃絡性故障，因為故障電阻很高的情況下，電橋里電流很小，一般靈敏度的儀表，很難探測，實際上電纜故障大部分屬于高阻與閃絡性故障。在用電橋法測量故障距離之前，需用高壓設備將故障點燒穿，使其故障電阻值降到可以用電橋法進行測量的范圍，而故障點燒穿是件十分困難的工作，往往要花費數(shù)小時，甚至幾天的時間，十分不方便，有時會出現(xiàn)故障點燒斷，故障電阻反而升高的現(xiàn)象，或是故障電阻燒得太低，呈永久短路，以至不能用放電聲測法進行最后定點。電橋法的另一缺點是需要知道電纜的準確長度等原始技術資料，當一條電纜線路內(nèi)是由導體材料或截面不同的電纜組成時，還要進行換算，電橋法還不能測量三相短路或斷路故障。

    現(xiàn)在現(xiàn)場上電橋法用的越來越少了，不過一些測試人員，尤其是老的測試人員，仍然習慣于使用該方法。特別是對一些特殊的故障沒有明顯的低壓脈沖反射，但又不容易用高壓擊穿，如故障電阻不是太高的話，使用電橋法往往可以解決問題。

②．低壓脈沖反射法-適用于斷線、低阻和短路故障

    低壓脈沖反射法，又叫雷達法，是受二次世界大戰(zhàn)雷達的啟發(fā)而發(fā)明的，它通過觀察故障點反射脈沖與發(fā)射脈沖的時間差測距（詳見第三章敘述）。

    低壓脈沖反射法的優(yōu)點是簡單、直觀、不需要知道電纜的準確長度等原始技術資料。根據(jù)脈沖反射波形還可以容易地識別電纜接頭與分支點的位置。

    低壓脈沖反射法的缺點是仍不能適用于測量高阻與閃絡性故障。

③．脈沖電壓法-適用于高阻和閃絡故障（已淘汰）

    脈沖電壓法，又稱閃測法，是六十年代發(fā)展起來的一種高阻與閃絡性故障測試方法。國內(nèi)有數(shù)家企業(yè)生產(chǎn)、銷售該原理的電纜故障閃測儀。

    首先使電纜故障在直流高壓或脈沖高壓信號的作用下?lián)舸?，然后，通過觀察放電電壓脈沖在觀察點與故障點之間往返一次的時間測距。

    脈沖電壓法的一個重要優(yōu)點是不必將高阻與閃絡性故障燒穿，直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號，測試速度快，測量過程也得到簡化，是電纜故障測試技術的重大進步。

    脈沖電壓法的缺點如下：

    A.安全性差，儀器通過一電容電阻分壓器分壓測量電壓脈沖信號，儀器與高壓回路有電耦合，很容易發(fā)生高壓信號串入，造成儀器損壞。

    B.在利用閃測法測距時，高壓電容對脈沖信號呈短

路狀態(tài)，需要串一電阻或電感以產(chǎn)生電壓信號，增加了接線的復雜性，且降低了電容放電時加在故障電纜上的電壓，使故障點不容易擊穿。

    C.在故障放電時，特別是進行沖閃測試時，分壓器耦合的電壓波形變化不尖銳，難以分辨。

④．脈沖電流法-適用于高阻和閃絡故障

    脈沖電流法是八十年代初發(fā)展起來的一種測試方法，以安全、可靠、接線簡單等優(yōu)點顯示了強大的生命力。

脈沖電流法（詳見第四章）與脈沖電壓法的區(qū)別在于：前者通過一線性電流耦合器測量電纜故障擊穿時產(chǎn)生的電流脈沖信號，成功地實現(xiàn)了儀器與高壓回路的電耦合，省去了電容與電纜之間的串聯(lián)電阻與電感，簡化了接線，傳感器耦合出的脈沖電流波形也比較容易分辨。

⑤．弧反射法（二次脈沖法）-適用于高阻和閃絡故障

這是目前最先進的故障測距方法，測試中要首先采用。是基于低壓脈沖波形容易分析、測試精度高的情況下開發(fā)出來的一種新的測試方法。

其基本原理是：

在高壓脈沖發(fā)生器未給電纜施加高壓脈沖前，向電纜注入一個低壓脈沖信號，記錄下此時的低壓脈沖波形（稱為無電弧波形）。此時因為故障點為高阻，低壓脈沖在故障點沒有反射或反射極小。

再通過高壓脈沖發(fā)生器給電纜施加高壓脈沖，使故障點擊穿，并出現(xiàn)弧光放電。由于弧光電阻很小，在燃弧期間原本高阻或閃絡性故障變成了低阻短路故障。此時通過耦合裝置向故障電纜注入一個低壓脈沖信號，記錄下此時的低壓脈沖反射波形（稱為帶電弧波形），則能夠明顯地看到故障點的低阻反射脈沖。

把無電弧波形和帶電弧波形進行比較，兩個波形在故障點的位置上將明顯不同，波形的明顯分歧點離測試端的距離就是故障距離。

⑥．對測距方法與儀器選擇的建議

目前，普遍采用行波測距法。短路、低阻和斷路故障采用低壓脈沖反射法，它比電橋法簡單直接；測量高阻與閃絡性故障采用弧反射法或脈沖電流法；兩者都是通過脈沖信號在故障點與測量點之間往返一次時間測距，但前者是主動向電纜發(fā)射探測電壓脈沖，后者是被動記錄故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖電流信號；信號的記錄與處理顯示可由同一個電路完成，故可方便地使儀器同時實現(xiàn)兩個功能。

光大百納-專注電纜故障檢測