摘要：介绍了电力电缆故障的原因、测试方法以及利用最新电缆测试技术研制的电力电缆故障测试设备。
关键词：电缆 故障测试 行波法
1.电缆故障的原因和分类
1.1故障原因
电缆故障的原因大致有：
（1）机械损伤。机械损伤是电缆故障的主要原因，包括电缆受振动或冲击性负荷等影响造成电缆的铅（铝）包绝缘等裂损，有时轻微的损伤会在几个月甚至几年后才发展成故障原因。
（2）绝缘老化变质。由于电热化学作用或地下酸碱腐蚀、杂散电流的影响，电缆绝缘整体下降；铅包外皮受腐蚀后出现麻点、开裂或穿孔，造成故障。
（3）施工掘劣。电缆接头不按操作程序施工或不按安全要求敷设电缆。
（4）过压。大气或内部过压作用，使绝缘击穿，形成故障。
1.2故障分类
电缆故障可分为串联与并联故障2种。串联故障指电缆一个或多个导体断开，即断线；并联故障是导体对外皮或导体之间的绝缘下降，不能承受正常工作电压，最常见的是单相对地故障。电缆故障性质分类如表1所示。
表 1 电缆故障性质的分类
故障性质 阻值 击 穿 特 性
开 路 ∞ 在直流高压脉冲作用下不击穿
低 阻 ＜10Z0 阻值不是太低时可用高压脉冲击穿
高 阻 ＞10Z0 用高压脉冲击穿
闪 络 ∞ 直流或高压脉冲击穿
注：①表中Z0为电阻的波阻抗，电缆一般在10～40Ω之间；
②以上分类是为便于选择测试方法。
③低阻与高阻、高阻与闪络性故障的区分不是绝对的。
2.电缆故障探测方法
2.1传统电缆测试方法
（1）烧穿法。该方法常用在传统的电缆测试设备中，其优点是简单。但有时会出现故障点碳化。故障阻值反而增高的现象，长时间的高压也可能对电缆完好部分的绝缘造成潜在的破坏。烧穿法有交流法、大容量高压直流法、高压冲击法3种。电缆故障的精确定点是关键，通常是监听故障放电的声音，因而此方法存在一定的局限性。
（2）电桥法。对于电缆的开路故障以及完全生路短路故障，使用高精度电桥对故障电缆的电阻值测量及电缆的电阻率可估算出故障电缆点距离。这种方法使用设备及操作都很简单，但受电缆故障类型 及电缆材质等因素影响较大，在实际中已很少使用。
2.2电缆故障测试的新方法
（1）低压脉冲行波法。在发射脉冲在传输线上遇到故障时，由于故障点阻抗不匹配，产生向测量点运动的反向脉冲，仪器记录下脉冲与反向脉冲，用二者的时间差ΔT，求出故障点距离为：
X = V·ΔT/2
其中：V——脉冲在电缆时的传播速度。
据反向脉冲的极性可判断故障性质：断线或接触不良引起的反向脉冲为正，低电阻或短路故障引起的反向脉冲为负。
低压脉冲反射适用于断线、接触不良、低电阻或短路故障的测试。胜利油田职工大学利用此法开发了电缆故障测距仪。该设备除能进行故障电缆的测距外，还可对正常使用的电缆进行长度、电缆接头、断点等的测量。测量精度高、时间短。
（2）直闪行波法。闪络性故障的故障电阻很大，要用直流闪络法测量。胜利油田职工大学利用直闪行波法开发了电缆故障测试高压发生器，与电缆故障测距仪配合使用，利用直闪法原理对电缆大电阻故障进行测量及判断。与传统烧结法比较，测量精度高，对电缆无大冲击。
3.电缆故障测试设备
3.1一般电缆故障测试设备的缺陷
国内通常使用的电缆故障测试高压设备是分散式的，由自耦调压器、升压变压器、硅堆、电容、球间隙及监视仪表等组成。该测试设备存在以下问题：
（1）每次使用均需人工接线、查线，费时且不方便。
（2）通过改变球间隙大小（改变球间隙放电电压）来改变施加在电缆上的冲击高压，只能估计大小，不能准确控制冲击高压的幅值，且放电时间间隔不可调。
（3）改变接线或人工调节球间隙时，每次均需人工放电，费时且不安全。
（4）无隔音措施，球间隙放电噪声大。
3.2新型电力电缆测试设备的优点
胜利油田职工大学电器厂生产的新型电力电缆故障测试设备（DH001）专为克服以上问题设计，具有以下特点：
（1）设备集装了调压器、升压器、高压硅堆、电容器等，无需每次使用时人工接线，使故障测试安全可靠。
（2）使用触头代替球形放电间隙，可预先把储能电容上的电压调整到任意预定值，有消音措施，放电噪声小。
（3）具有周期性连续冲击放电功能，特别适于故障定点。在故障定点时，因连续放电的时间固定，有利于区别电缆故障放电引起的振动与环境干扰。
（4）有人工电容放电按钮，在电源关闭或停电时，自动对储能电容放电。
（5）使用专用电缆故障测试高压设备，大大加快电力电缆测试速度。
（6）采用计算机技术对故障进行智能判断，所有参数、曲线及结果均由计算机处理记录，并可用微型打印机输出。
4.主要技术参数
主要技术参数：交流最大烧穿输入容量≥120KVA；输入电压：380V；输出单相工频：8000V；输出
直流实验电压：0～35000V；故障判断精度：±2m。
电缆故障测试高压设备采用模块化设计，各部分相对独立，保证了设备的可靠性，减少了故障概率，提高了故障测量精度，缩短了故障判断时间。
5.应用举例
某大学低压配电室1条400V埋地电缆出现间断性故障，导致配电室低压开关经常出现故障跳闸。现场用2500V绝缘表对电缆的绝缘进行测试，绝缘电阻值为100MΩ，基本正常。进而利用本设备的直流高压发生器对电缆进行耐压测试，当电压升至1200V时出现明显的放电现象，初步判断电缆是高阻接地故障。在初步确定了电缆故障类型后，决定利用本设备（DH001）的直闪行波法，计算出在235m处有一故障点，同时电缆故障测距仪在同一地点也测量到1个电缆接头。利用声波探测装置对理论故障点进行定位后，很快找到了电缆的故障点。结果证明是由于电缆接头绝缘损坏，导致电缆金属护套间发生间歇性发电短路。
6.结束语
用最新电缆测试技术研制的电力电缆故障测试设备经实际应用证明，寻找故障点快速且方便，有一定的使用价值。
