電纜故障檢測方法

　　在機電設備安裝工程的施工及維護過程中，將會面對各種原因造成的電纜故障。所以必須具有適用的理論及方法來解決各類故障，本文就傳統的檢測方法進行了闡述，

　　對于電纜的故障點檢測一般都要經過故障類型的診斷、故障點測距、精確定點三個主要步驟。故障類型診斷主要是確定電纜故障點的故障相別，屬于高阻接地或者低阻接地，以便于測試人員選擇適當的檢測方法。故障點測距也叫預定位，故障電纜芯線上施加測試信號或者在線測量、分析故障信息，初步確定故障的距離，盡量縮小故障范圍，以方便精確定點的進行。

　　預定位方法一般可歸納為兩大類，即經典法，如電橋法等;現代法，如低壓脈沖法、高壓閃絡法等。精確定點是預定位距離的基礎上，精確地確定故障點所在實際位置。精確定點方法主要有聲測定點法、感應定點法、時差定點法以及同步定點法等。

　　電纜故障的傳統檢測方法

　　電纜敷設為機電安裝施工中經濟價值最大的分項施工，同時也是保證設備正常運行重要設施，在實際施工及維護運行過程中，往往因敷設方式設計不合理、施工人員操作不當、蟲鼠等小動物的破壞等各種因數的影響，造成電纜的損壞而引起故障。在大量的工程實踐中我們發現電纜故障為高阻電流泄露故障（電阻值大于等于1Ω），其原因往往為因絕緣層破壞而造成的。低電阻故障一般為相間或對地短路經常出現在電纜分歧頭位置，是由于施工時絕緣手段未充分引起的，但出現的幾率很小，主要是預防為主，在施工階段就嚴把質量關減少事故的出現。

　　電纜故障可能出現在配電線路施工、調試、維護等任何階段，施工、除了少量的電纜故障出現在施工、調試階段外，更多的電纜故障出現在維護運行期間，這類故障一般隨著整個配線系統的老化而逐漸顯現，造成設備頻頻跳閘給用戶帶來困擾。因此使用單位必須熟練的掌握電纜檢測方法。

　　在電纜故障檢測過程中因采用高壓或低壓手段分為高壓檢測或低壓檢測兩類，其中高壓檢測使用于低阻、斷路、高阻等各種情況的電纜故障，低壓檢測方式只適用于低阻、斷路情況，因此實際檢測中多采用高壓檢測方法。

　　電纜故障的常用檢測方法

　　電橋法，電橋法是一種較為傳統的電路故障檢測方式而且效果較佳。優點是簡單、方便、精確度高。其缺點是不適用于檢測高阻與閃絡性故障，因為故障電阻很高的情況下，電橋的電流很小，一般靈敏度的儀表很難探測的。

　　此外，電橋法檢測時，需要知道電纜的準確長度等原始資料，當電纜線路由不同截面的電纜組成時，還需要進行換算，電橋法也不能測量三相短路或斷路故障。但是其也存在一定弊端，因為電橋的電壓以及檢流計靈敏性相對較差，因此其僅僅只適合于直流電阻低于100K、電阻相對較低的電纜故障。而對于高電阻設備、斷路故障電流泄露等問題則不能使用這種方法。

　　低壓脈沖檢測法，使用低壓脈沖反射電纜故障檢測法時應在具體運作中對損害線路注射低壓脈沖。當脈沖沿著電纜線路傳輸到故障點即電流運輸過程中所遇到的阻抗不符合的時候，將反射脈沖顯示到檢測設備上，通過設備反映數據記錄，計算出發射和反射脈沖來回時間差值以及其在電纜中的波速度運算，從而得到故障點距離測試點的實際距離。這種方法是較為簡便，測試結果直觀而顯著，在無法確定故障資料的情況下可以直接進行檢測。但是其也有弊端即必須在了解電纜設置走向，對于高阻抗以及閃絡性電纜故障則不能適用。

　　脈沖電壓法及脈沖電流法，脈沖電壓法包括直流高壓閃絡法，與沖擊高壓閃絡法。脈沖電壓法的基本原理是，利用直流（或沖擊）高壓信號擊穿電纜的故障點，記錄放電電壓脈沖在測試點與故障點間的往返時間，依此計算故障點的位置。脈沖電壓法的優點在于由于是直接利用故障擊穿產生的瞬間脈沖信號，測試速度較快。其缺點在于，在故障放電時，尤其是沖擊閃絡測試時，通過電容（電阻）分壓器測量電壓脈沖信號，分壓器耦合的電壓波形難以分辨。脈沖電流法的基本原理是，將電纜的故障點擊穿，測量擊穿時產生的電流行波信號，根據電流行波在測試點與故障點間的往返時間來計算故障點的位置。

　　脈沖電流法的局限性在于它是用互感器將脈沖電流耦合出來，其波形比較復雜，由于線芯絕緣介質損耗引起的行波信號衰減及中間接頭等的反射和其他干擾因素，故障波形往往誤差很大。

　　電纜短路速查法

　　如有電纜短路，可用機械式萬用表確定此段電纜短路兩段的電阻值。阻值大的一端為首端A，阻值為RA；另一端為B，阻值為RB；設電纜總長為L，短路點至首端的距離為LA，短路點至尾端的距離為LB，為此得出：

　?。≧A+RB）/RB=（LA+LB）/LB，從上式可導出 LB=（ LA+LB）*RB/（RA+RB） （1）

　　例：某廠配電室至泵房的電纜線經檢查有短路故障。此段電纜長約400m。萬用表測電纜兩段阻值分別為l0Ω和4Ω。

　　將兩阻值帶入（1）式可得：LB=400×4/（10+4） =1 600/14≈114m。

　　這種方法只使用低阻故障的明敷電纜，優點是不依賴設備和經驗，普通電工都能熟練掌握。在渝懷鐵路園梁山隧道照明工程的施工中，我單位負責對園梁山隧道及平導的照明線路進行施工及維護，由于施工作業現場空氣中濕度很大，因此纜分歧接頭制作時絕緣效果受到了影響，在長期使用后多處出現了短路跳閘故障。作業現場由于處于運行中的鐵路隧道或著浸泡在水中的平導，長度達11公里，維修中無法利用車輛設備，只能依賴步行的方法進入故障位置負重能力受到限制，因此電纜短路速查法為理想的檢測方法。

　　直流沖擊法（沖擊閃絡法）

　　直流沖擊法利用直流電壓通過球隙放電產生脈沖電壓，該電壓在護套絕緣破損處產生多頻譜放電電流及聲、光和磁場，利用在現場檢測放電信號即可獲得故障點的精確定位。放電強度取決于濾波電容器儲存電荷量的多少，而儲存的電荷量與直流電壓和電容量成正比，即Q=CU。該方法試驗裝置結構簡單，操作簡便。檢測示意圖見圖5。主要適用于新敷設電纜，特別適于尚未填埋的電纜，利用裸耳即能聽到故障點放電聲，在深夜效果明顯。對于已填埋電纜需配備聲磁法或聲磁異步法測試儀進行測量定位。在任何情況下都配備音頻放大器并用耳機監聽放電聲。

　　在廣州新光隧道機電安裝工程，工程調試期間電工發現水泵存在經常跳閘的情況，但用萬用表檢測發現電纜未發生低阻故障，電纜阻值、絕緣電阻均在正常范圍中，在此情況下，通過簡易的自制濾波電容裝置對故障電纜進行不停的供電，電工在填埋位置沿線聽放電聲，終于在變電房外40米處聽到明顯的脈沖聲，做好標記后范圍。然后開挖故障位置，檢查電纜發現電纜表皮有明顯的破損，修復后未再發生故障。

　　此類方法的優點是使用方法簡單，通過簡單培訓普通電工能熟練掌握，是在電纜短路速查法無效外的第一首選。

　　跨步電壓法

　　跨步電壓法是目前應用最為廣泛、有效的高精度定位方法，用于對埋地電纜故障點的判斷。檢測時使用的設備主要為為1臺高壓系列波脈沖發生器和1套帶有探針的電位差計或毫伏表。

　　其中，系列波脈沖發生器可由直流沖擊法電源改裝而成。其檢測方法有2種：一是利用故障點正上方跨步電壓為零、在故障點兩側沿電纜走向跨步電壓極性相反且達最大值的特征來對故障點定位，圖2為電位差計沿電纜走向的電位差值分布示意圖；二是利用放電電流在故障點上方環形發散的特征，在不同方向分別尋找2個等電位點，故障點必然位于2組等位點連線的垂直平分線交叉點上，圖3中AA‘和BB’分別為2組等位點連線。

　　此方法主要是爭對埋地電纜的故障的判斷，對故障能夠有效的高精度定位。方法一較易掌握，在廣州克山人防工程的工程維護過程中，埋地電纜出現高阻泄露故障，工程技術人員采用該法撅開地面發現因為老鼠啃外表皮從而造成故障