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一、概述
随着城市的发展，配电网电缆化程度不断提高，对地区供电局电缆运行维护水平提出了更高的要求。由于大部分配电网电缆是采取直埋敷设方式，因此电缆故障的处理较复杂。如何在最短的时间内对电缆故障进行定位与修复，是供电部门保证供电可靠性、提升客户服务水平的重要课题。
二、配电网电缆结构
电力电缆的种类很多，目前配电网广泛使用的是交联聚乙烯绝缘电力电缆，它们的结构如图1：
图1（A）10kV交联聚乙烯绝缘电缆结构图
图1（B）低压交联聚乙烯绝缘电缆（四芯）结构图
三、配电网电缆故障类型
在实际运用中，配电网电缆故障类型主要是根据故障点绝缘电阻值来区分，从而选取不同的方法。一般可分为零阻故障、低阻故障、高阻故障等。零阻故障即绝缘电阻值为或者接近零欧姆的故障，低阻故障与高阻故障的界定值在不同的国家和地方有不同的标准，一般取1K欧姆。绝缘电阻在1K欧姆以上的称为高阻故障，1K欧姆以下的为低阻故障。高阻故障往往比零阻与低阻故障更难查找定位。
四、配电网电缆故障检测方法
查找电缆故障常用的方法有电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电流法等。
（1）电桥法
电桥法主要是利用电桥平衡原理，包括电阻电桥法和电容电桥法，常用的是电阻电桥法。电阻电桥是利用电阻的与大小与电缆的长度成正比的原理，测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小, 并将其与无故障相对比, 从而确定故障点与端部的距离。利用电阻电桥法查找电缆故障，简单、方便，准确度高，但是也有其局限性，只适用于单相或者两相接地的低阻故障（一定要有完好相，且只能有一个故障点），如遇到高阻或者断路（即无限大绝缘电阻），电桥电阻很小，一般无法测出。
（2）低压脉冲反射法
低压脉冲反射法主要是利用雷达的原理，因此也叫雷达法。其原理是在电缆端注入低压脉冲，脉冲沿电缆路径传播，因故障点处波阻抗会发生变化，当低压脉冲遇到阻抗变化时，就会在这一点处发生反射，此时利用脉冲反射仪等设备计算时间即可算出反射点的距离。
电缆的波阻抗与电缆本身的结构、绝缘介质及导体材料有关，而与电缆的长度无关，一段很短的完好的电缆，它的波阻抗也是处处相等的。
低压脉冲由于在传播的过程中会产生衰减，信号弱，电压低，当故障点电阻值大于一定值时，会导致反射脉冲幅值太低，一般只适用于低阻故障。
（3）脉冲电流法
电缆的高阻故障和闪络性故障由于故障点电阻较大，低压脉冲在故障点没有明显的反射，故不能用低压脉冲法。脉冲电流法是将电缆故障点用高电压击穿，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与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。脉冲电流法分为直流高压闪络（简称直闪法）与冲击高压闪络（简称冲闪法）两种。其中，冲闪法的应用最广泛，大部分电缆高阻故障测试都可以采用冲闪法, 与低压脉冲法不同的是冲闪法脉冲信号是故障点放电产生的, 而低压脉冲法的脉冲信号是由测试仪器发射出来的。
直流闪络法是专门用于测量闪络性故障的，即故障点电阻极高的故障。在用高压试验设备把
电压加到一定时, 绝缘瞬间被击穿可看作短路, 电压下降后绝缘又恢复。一般在预防性试验中出现的电缆故障多属于该类故障。
在故障點电阻不是很高的高阻故障，因泄漏电流较大，故障点不能形成闪络，所以不能运用直闪法，这时就要运用冲闪法了。其原理是向故障点发射一个高压脉冲, 只要脉冲有足够的能量, 能够使故障点发生闪络,从而使故障点形成短路状态。高压脉冲主要通过电容来产生。
（4）各种方法比较
电桥法属于阻抗测距法。低压脉冲反射法和脉冲电流法则属于行波测距法，两者都是通过脉冲信号在故障点和测量点间往返一次的时间测距。不同点在于低压脉冲反射法是主动向电缆发射探测电压脉冲，后者是被动记录故障击穿产生的瞬间脉冲电流信号。信号的记录与处理显示可以由同一套设备完成，因此，同一脉冲反射仪可以实现两种功能。
（5）其他方法
随着科技的进步，电缆故障的检测技术也在不断发展，笔者所在地区使用的电缆故障检测车，是德国SebaKMT公司生产的，其中有一项该公司的专利技术，叫三次脉冲法，它是利用燃弧反射的方法来检测电缆故障点。具体过程是先在低压模式下用一个专门的脉冲发生器产生一个1500V或者350V的测试脉冲，得到参考波形，然后在高压模式下用高压0-16kV/32kV冲击，击穿故障点，中压4kV冲击稳定和延长燃弧，最后再发射一个低压的1500V或者350V，得到一个故障波形。系统会自动将参考波形与故障波形相叠加，从而得到测量波形。该技术先进，在实践中证明，检测电缆故障简便，效果良好。
五、配电网电缆故障处理流程
电缆故障的处理主要包括掌握电缆和故障信息、故障类型判断、故障预定位、路径测寻、故障精确定点、电缆识别、修复后测试等7个流程。具体如图2。
六、配电网电缆故障定位方法
定位是电缆故障处理的重要环节，做好电缆故障点定位就能快速处理故障。其包括预定位和精确定点，常用的方法如下表1：
表1 常见电缆故障类型定位方法
故障类型 预定位 精确定点
低阻故障 低压脉冲反射法、电桥法 声磁时间差法
高阻故障 脉冲电流法、三次脉冲法 声磁时间差法
图2 配电网电缆故障处理流程
七、典型案例
故障背景：2013年09月23日，10kV上市线F10全线跳闸，经城区局配电二班抢修人员排查后确定故障电缆为F10老调度楼侧环网柜H1-K3开关至文昌幼儿园公变段高压电缆。
处理情况：
（1）用测得该故障A相绝缘电阻为1.2MΩ，B、C相无穷大，属单相高阻故障。
（2）用SebaKMT公司的Centrix-1电缆故障检测车选择三次脉冲法进行故障点预定位，得到如图3的波形图。系统自动判断电缆故障位置为108米处。
图3 三次脉冲法得到的波形
（3）为再次确认故障位置，选用脉冲电流法进行验证，得到如图4的波形图。因为该车自带电缆长度约90米，因此计算故障点的位置为430/2-90=125米处。
图4 脉冲电流法得到的波形
（4）粗定位置确认后，用冲击放电进行精确定点。在离电缆端100-130米范围间利用声磁时间差法进行精确定点，最终在离电缆端113米处找到故障点。开挖后，检查故障点为电缆中间接头击穿，从而造成线路全线跳闸，如图5。
图5 开挖后找到的电缆故障点
（5）修复电缆，对电缆进行试验，确认无问题，解除安全措施，恢复送电。
八、结语
电缆故障的检测是一门复杂的学科，作为一名电力工作人员，理解电缆故障检测方法的原理，就能够更好地查找故障，快速处理故障，保障用户快速恢复用电，从而提高供电可靠性。在如今电缆化越来越高的今天，加快电缆故障检测队伍的建议，显得尤为重要。
参考文献：
[1]苏燕民. 基于低压脉冲法和脉冲电流法的电缆故障测距分析.广东科技，2010.
[2]温文超. 10kV电力电缆故障的类型和测寻方法.技术与管理.
[3] 甘在华, 龙娓莉. 常用电缆故障测寻方法适用性探讨.供用电，2009.
作者简介
张锦欣（1986-），男，汉族，本科，主要从事配电管理和配网自动化工作
随着城市的发展，配电网电缆化程度不断提高，对地区供电局电缆运行维护水平提出了更高的要求。由于大部分配电网电缆是采取直埋敷设方式，因此电缆故障的处理较复杂。如何在最短的时间内对电缆故障进行定位与修复，是供电部门保证供电可靠性、提升客户服务水平的重要课题。
二、配电网电缆结构
电力电缆的种类很多，目前配电网广泛使用的是交联聚乙烯绝缘电力电缆，它们的结构如图1：
图1（A）10kV交联聚乙烯绝缘电缆结构图
图1（B）低压交联聚乙烯绝缘电缆（四芯）结构图
三、配电网电缆故障类型
在实际运用中，配电网电缆故障类型主要是根据故障点绝缘电阻值来区分，从而选取不同的方法。一般可分为零阻故障、低阻故障、高阻故障等。零阻故障即绝缘电阻值为或者接近零欧姆的故障，低阻故障与高阻故障的界定值在不同的国家和地方有不同的标准，一般取1K欧姆。绝缘电阻在1K欧姆以上的称为高阻故障，1K欧姆以下的为低阻故障。高阻故障往往比零阻与低阻故障更难查找定位。
四、配电网电缆故障检测方法
查找电缆故障常用的方法有电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电流法等。
（1）电桥法
电桥法主要是利用电桥平衡原理，包括电阻电桥法和电容电桥法，常用的是电阻电桥法。电阻电桥是利用电阻的与大小与电缆的长度成正比的原理，测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小, 并将其与无故障相对比, 从而确定故障点与端部的距离。利用电阻电桥法查找电缆故障，简单、方便，准确度高，但是也有其局限性，只适用于单相或者两相接地的低阻故障（一定要有完好相，且只能有一个故障点），如遇到高阻或者断路（即无限大绝缘电阻），电桥电阻很小，一般无法测出。
（2）低压脉冲反射法
低压脉冲反射法主要是利用雷达的原理，因此也叫雷达法。其原理是在电缆端注入低压脉冲，脉冲沿电缆路径传播，因故障点处波阻抗会发生变化，当低压脉冲遇到阻抗变化时，就会在这一点处发生反射，此时利用脉冲反射仪等设备计算时间即可算出反射点的距离。
电缆的波阻抗与电缆本身的结构、绝缘介质及导体材料有关，而与电缆的长度无关，一段很短的完好的电缆，它的波阻抗也是处处相等的。
低压脉冲由于在传播的过程中会产生衰减，信号弱，电压低，当故障点电阻值大于一定值时，会导致反射脉冲幅值太低，一般只适用于低阻故障。
（3）脉冲电流法
电缆的高阻故障和闪络性故障由于故障点电阻较大，低压脉冲在故障点没有明显的反射，故不能用低压脉冲法。脉冲电流法是将电缆故障点用高电压击穿，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与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。脉冲电流法分为直流高压闪络（简称直闪法）与冲击高压闪络（简称冲闪法）两种。其中，冲闪法的应用最广泛，大部分电缆高阻故障测试都可以采用冲闪法, 与低压脉冲法不同的是冲闪法脉冲信号是故障点放电产生的, 而低压脉冲法的脉冲信号是由测试仪器发射出来的。
直流闪络法是专门用于测量闪络性故障的，即故障点电阻极高的故障。在用高压试验设备把
电压加到一定时, 绝缘瞬间被击穿可看作短路, 电压下降后绝缘又恢复。一般在预防性试验中出现的电缆故障多属于该类故障。
在故障點电阻不是很高的高阻故障，因泄漏电流较大，故障点不能形成闪络，所以不能运用直闪法，这时就要运用冲闪法了。其原理是向故障点发射一个高压脉冲, 只要脉冲有足够的能量, 能够使故障点发生闪络,从而使故障点形成短路状态。高压脉冲主要通过电容来产生。
（4）各种方法比较
电桥法属于阻抗测距法。低压脉冲反射法和脉冲电流法则属于行波测距法，两者都是通过脉冲信号在故障点和测量点间往返一次的时间测距。不同点在于低压脉冲反射法是主动向电缆发射探测电压脉冲，后者是被动记录故障击穿产生的瞬间脉冲电流信号。信号的记录与处理显示可以由同一套设备完成，因此，同一脉冲反射仪可以实现两种功能。
（5）其他方法
随着科技的进步，电缆故障的检测技术也在不断发展，笔者所在地区使用的电缆故障检测车，是德国SebaKMT公司生产的，其中有一项该公司的专利技术，叫三次脉冲法，它是利用燃弧反射的方法来检测电缆故障点。具体过程是先在低压模式下用一个专门的脉冲发生器产生一个1500V或者350V的测试脉冲，得到参考波形，然后在高压模式下用高压0-16kV/32kV冲击，击穿故障点，中压4kV冲击稳定和延长燃弧，最后再发射一个低压的1500V或者350V，得到一个故障波形。系统会自动将参考波形与故障波形相叠加，从而得到测量波形。该技术先进，在实践中证明，检测电缆故障简便，效果良好。
五、配电网电缆故障处理流程
电缆故障的处理主要包括掌握电缆和故障信息、故障类型判断、故障预定位、路径测寻、故障精确定点、电缆识别、修复后测试等7个流程。具体如图2。
六、配电网电缆故障定位方法
定位是电缆故障处理的重要环节，做好电缆故障点定位就能快速处理故障。其包括预定位和精确定点，常用的方法如下表1：
表1 常见电缆故障类型定位方法
故障类型 预定位 精确定点
低阻故障 低压脉冲反射法、电桥法 声磁时间差法
高阻故障 脉冲电流法、三次脉冲法 声磁时间差法
图2 配电网电缆故障处理流程
七、典型案例
故障背景：2013年09月23日，10kV上市线F10全线跳闸，经城区局配电二班抢修人员排查后确定故障电缆为F10老调度楼侧环网柜H1-K3开关至文昌幼儿园公变段高压电缆。
处理情况：
（1）用测得该故障A相绝缘电阻为1.2MΩ，B、C相无穷大，属单相高阻故障。
（2）用SebaKMT公司的Centrix-1电缆故障检测车选择三次脉冲法进行故障点预定位，得到如图3的波形图。系统自动判断电缆故障位置为108米处。
图3 三次脉冲法得到的波形
（3）为再次确认故障位置，选用脉冲电流法进行验证，得到如图4的波形图。因为该车自带电缆长度约90米，因此计算故障点的位置为430/2-90=125米处。
图4 脉冲电流法得到的波形
（4）粗定位置确认后，用冲击放电进行精确定点。在离电缆端100-130米范围间利用声磁时间差法进行精确定点，最终在离电缆端113米处找到故障点。开挖后，检查故障点为电缆中间接头击穿，从而造成线路全线跳闸，如图5。
图5 开挖后找到的电缆故障点
（5）修复电缆，对电缆进行试验，确认无问题，解除安全措施，恢复送电。
八、结语
电缆故障的检测是一门复杂的学科，作为一名电力工作人员，理解电缆故障检测方法的原理，就能够更好地查找故障，快速处理故障，保障用户快速恢复用电，从而提高供电可靠性。在如今电缆化越来越高的今天，加快电缆故障检测队伍的建议，显得尤为重要。
参考文献：
[1]苏燕民. 基于低压脉冲法和脉冲电流法的电缆故障测距分析.广东科技，2010.
[2]温文超. 10kV电力电缆故障的类型和测寻方法.技术与管理.
[3] 甘在华, 龙娓莉. 常用电缆故障测寻方法适用性探讨.供用电，2009.
作者简介
张锦欣（1986-），男，汉族，本科，主要从事配电管理和配网自动化工作