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电力电缆故障检测电力电缆故障检测 培训手册培训手册　　　　　　　　　　 　　 　　 成都汇能达电子科技有限公司成都汇能达电子科技有限公司 www.cdhnddz.comwww.cdhnddz.com 02 0288--88 73110357311035

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电力电缆电力电缆故障检测技术故障检测技术　 经过电力电缆的电性能试验，判断电力电缆是否符合有关规程要求，符合就是好电缆，不符合就说明该电缆有故障。需要三个步骤：试验检查、查找故障（确定病因）、故障处理（治疗）。第一步相对比较简单；第三步故障处理更简单，通常有“物理治疗”（如加热赶潮、简单包扎等）、“手术治疗”（如通过浇注、热缩、冷缩等方法做接头等）；关于查找故障才是最难的一个步骤，也是本章要讨论的主要内容。

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1 电力电缆故障的测试程序

　电力电缆故障的测试程序或测试步骤，简单地讲就三步：分析故障性质、故障点粗测、故障点定位。但为了更好地掌握电缆故障测试技术，可按以下程序进行。

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1 电力电缆故障的测试程序（ 1 ）了解电缆1 、了解被测电缆的耐压等级2 、了解被测电缆的绝缘介质类型3 、了解被测电缆的结构特征4 、了解整条故障电缆线路的连接情况　　以及敷设方式

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1 电力电缆故障的测试程序（ 1 ）了解电缆 - 耐压等级　 不同耐压等级的电缆其故障测试方法、最高测试电压的、测试设备的配套等都将有所区别，不能一概而论。如：大多数 1kV 以下的低压电缆单相故障，若采用“脉冲反射”原理的方法测试，将不会很有效；中高压以上，故障阻值很高 ( 几十 MΩ 以上 ) 的故障，若直接采用传统的“电桥法”测试，也不会测出故障点的位置；10kV的 XLPE 电缆其最高测试电压不超过 35kV ，而35kV的 XLPE 电缆，其最高测试电压可达 80kV ；若采用“高压脉冲法” ( 闪络法 ) 测试电缆故障， 6kV 以下、 6kV～ 35kV、 66kV 及以上电缆，其高压设备( 如高压变压器、高压贮能电容 ) 的输出电压及输出容量不能按一种型号配置使用。

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1 电力电缆故障的测试程序（ 1 ）了解电缆 - 绝缘介质类型 　了解被测电缆的绝缘介质类型有两方面的意义：　　① 电缆的绝缘介质与电缆的最高测试电压有关，如 10kV 油浸纸介质电力电缆，其最高测试直流电压为 50kV ；而 10kV XLPE 电力电缆，其最高测试直流电压为 35kV 。因此，在使用冲击高压或直流高压测量电缆故障时，测试电压不能高于电缆的最高直流测试耐压。　　② 在使用“脉冲反射”原理测试电缆故障时，电缆故障的粗测精度直接与电缆的绝缘介质有关（介质不同传输速度不同）。而与电缆的粗细、形状及耐压等级没有关系。

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1 电力电缆故障的测试程序（ 1 ）了解电缆 - 结构特征 　不同耐压等级和不同绝缘材料的电力电缆。其结构型式不完全相同，由于结构的不同我们在故障测试的连线方式也有较大的区别，如：低压电缆、油浸式纸介质电缆的相间故障连线方法与单相对地故障的连线方法不完全相同； 6kV 及以上等级的XLPE 电缆，其绝缘损伤故障几乎都表现为相对地故障，地线的选择是唯一的——铜屏蔽层。

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1 电力电缆故障的测试程序（ 1 ）了解电缆 - 连接和敷设 　 最简单的情况是整段电缆路径，两个终端已分别前后断开，有一些电缆线路，它是由两种不同绝缘介质的电缆连接起来；有些电缆线路，中间有 T型或 X 型或 Y 型接头；还有些电缆线路，中间某一段是架空线路等等。　关于电缆的敷设方式，目前有以下几种情况。 　　① 直埋方式　　② 穿管直埋方式 　　③ 沟道或隧道敷设方式 　　④ 支架式或桥架敷设方式

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1 电力电缆故障的测试程序（ 2 ）确定并分析故障性质

　 由于电力电缆只是输配电线路中的一部分，往往整个线路中其它电气设备的问题，而造成电缆线路有故障的假像，或者因不明因素使电缆线路“瞬间”出现故障，因此要首先判断电缆是否真正存在故障，然后再根据相关一些分类方法来判断电缆的故障性质，只有做到“确诊”、才能“对症下药”。

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1 电力电缆故障的测试程序（ 3 ）确认被测电缆的长度 　 新敷设电缆或电缆管理资料较全的电缆的实际长度一般容易确认，但很多情况下，电缆的实际长度与资料长度（或标注长度）不相符，这将给整个电缆故障的测试过程特别是故障点的精确定位带来很大的困难，也给电缆故障的粗测带来较大的误差。出现电缆实际长度与标注长度不相符的原因有： ①施工单位虚报电缆长度， 　②电缆多次出现故障并修复 　③人为失误

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1 电力电缆故障的测试程序（ 4 ）选择方法及配套设备粗测 　 电力电缆故障粗测方法的正确选择应充分考虑以下几个因素：　 1 、电力电缆的类型　 2、电力电缆故障的类型 　 3、电力电缆故障的性质 　 整套测试设备的合理配套非常重要。主要根据故障电缆的现场情况、电缆的耐压等级以及电缆的故障性质等因素综合考虑。

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1 电力电缆故障的测试程序（ 5 ）选择方法及配套设备精确定位 　 实际中，电力电缆故障绝大多数表现为某一个点，但有时也表现为几十毫米的某一小区段故障，也有表现为几米上百米，甚至整段电缆完全故障的情况。一般我们通过电缆故障的粗测过程以及电缆的其它因素来综合判断电缆故障是上述三种情况的哪一种情形。同样电缆故障的精确定位与电力电缆的类型、电力电缆故障的类型、电力电缆故障的性质选择最合适的测量方法及设备。能否最后真正确定电缆故障点的精确位置，是关系到整个电缆故障测试过程的成败。

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1 电力电缆故障的测试程序（ 6）确认是否还存在故障 　 往往有些电缆存在多点故障，在进行故障粗测时，有时能够从一次测试过程中反映出多个故障的位置。但也有存在多点故障的电缆，由于放电电压差别较大或一些其它原因，一次测试过程只能测试出一个故障点。因此，当一个故障点确定之后，立即进行简单地处理，然后可采用相应的方法进一步判断电缆是否还存在故障，如果电缆还有问题，可重复以前的过程，如果电缆初步判断没有问题，不应立即做接头，而应分段对电缆进行耐压试验合格后再做接头。

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1 电力电缆故障的测试程序（ 7）误差分析 　在实际中，一般很少出现电缆故障的粗测距离与实际故障距离完全相等的情况，如果二者距离数字完全相等，只能是一种巧合，不能由此说明仪器的绝对准确；如果电缆故障的实际距离在电缆故障粗测的允许误差范围之内，可算正常；如果超出了仪器允许的误差范围，我们要根据现场实际情况进行认真的分析，以找出引起较大误差的原因。

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2 电力电缆故障性质分析方法 （ 1 ）电力电缆故障的分类 在前面，我们分析了电力电缆的各种典型构造，归总起来，电缆主要由五大部分组成：导体芯线、主绝缘层、半导电层、金属屏蔽层、金属或非金属护套。因此，五部分中的那一部分出现问题都可以认为是该电缆有故障。但实际中，在一些特定的条件下只考虑或只分析电缆中某些主要材料的故障。总体来讲，电力电缆故障目前我们只涉及到三大类故障：导体故障（芯线及金属屏蔽层）、主绝缘故障和护套故障。但由于电力电缆的种类较多，结构组成不尽一致，加上人们的工作属性和人们的目的要求不同等原因，使得电缆故障的分类方法较多，这里归纳以下几种情况：

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2.1 电力电缆故障的分类（ 1 ）按组成材料分

电缆故障开路故障 断线故障

似断非断故障导体损伤 ----

绝缘损伤闪络性高阻

泄漏性故障 低阻高阻

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2.1 电力电缆故障的分类（ 2 ）按结构特性分

电缆故障

单相对地故障单相开路故障单相损伤

相间损伤

混合损伤 多相相间并对地故障多相开路故障多相对地故障多相相间、开路并对地故障

相间并对地故障相间故障相间并开路故障

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2.1 电力电缆故障的分类（ 3 ）按发生原因分

电缆故障运行故障 预试故障 外力破坏故障

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2.1 电力电缆故障的分类（ 4 ）按发生部位分

电缆故障主绝缘故障护套故障 本体故障 接头故障

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2.1 电力电缆故障的分类（ 5 ）按外表特性分

电缆故障外露性故障

封闭性故障

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2.1 电力电缆故障的分类（ 6）按耐压等级分

电缆故障低压电缆故障中压电缆故障 高压电缆故障

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2.1 电力电缆故障的分类（ 7）按损坏程度分

电缆故障单点故障 多点故障 大面积故障 质量问题

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2.1 电力电缆故障的分类（ 8 ）按测试方法分

电桥测试法：电缆故障

低阻故障 高阻故障

开路故障 行波反射法：

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2 电力电缆故障性质分析方法 （ 2 ）电力电缆故障的判别方法

　 我们从用户管理的角度讲述电力电缆故障的判别方法。以供参考： 分析故障类型，总结如下：

电缆故障开路故障 断线故障

似断非断故障导体损伤 ----

绝缘损伤 闪络性故障泄漏性故障 低阻故障

高阻故障低阻故障高阻故障

高阻故障外护套故障

--

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2.2 电力电缆故障的判别方法（ 1 ）开路故障 A′

C′CB′B

A

A′A

a 单芯电缆 b 三芯电缆图 3-1 　开路故障的判断方法　 用 Ω 表 ( 三用表 ) 测试相到屏蔽层的电阻值， RA应稍大于 RO= L/S(Ω),应满足 RA(RA.B.C)＜ 2RO 条件 。 若 RA(RA.B.C)=∞, 为 开 路 故 障 ； 若 ∞ ＞

RA(RA.B.C)≫ 2R0 为似断非断故障。注意在判别时尽可能不要用 MΩ 表。　 另外一种判别方法应用低压脉冲法测试。通过用脉冲法测试电缆的相对长度及脉冲反射波形来判断电缆是否存在开路故障。

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2.2 电力电缆故障的判别方法（ 2 ）泄漏性低阻故障 ( 简称低阻故障 ) 依据电桥法：用 Ω 表或万用表测试电缆相间和相对地

（或金属屏蔽层）的电阻值，若电阻值小于 10kΩ 可认为是低阻故障。依据脉冲法：最好的判别方法是用低压脉冲法测试相

间或相对地的波形，若波形中产生与仪器发射脉冲反极性的反射波形时，一般可判定电缆存在有低阻故障。但应区分电缆中的接头反射波，因为有些接头的反射波极性与低阻故障相类似。一般低阻故障应小于几 KΩ。

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2.2 电力电缆故障的判别方法（ 3 ）泄漏性高阻故障 MΩ 表或 Ω 表法：若用 MΩ 表或 Ω 表测得

相间或相对地电阻值远小于电缆正常的绝缘电阻值时，可判别为泄漏性故障。一般电阻值在数 KΩ至几十 MΩ。

直流耐压预试：在电缆的额定电压下分相加直流电压，当电缆的泄漏电流值 Ig随预试电压的升高而连续增大，并远大于电缆的允许泄漏值时，即可判断电缆有泄漏性故障，其阻值可进一步通过 MΩ来测试。

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2.2 电力电缆故障的判别方法（ 4 ）闪络性高阻故障 ( 简称闪络性故障 ) 　由于闪络性故障几乎全在高阻状态，且阻值很高，通常稍低于或相等于电缆正常的绝缘电阻值。因此，在现场只有通过做预试一种方法来判别：　在电缆的允许额定试验电压下，当试验电压高于某一电压值时，泄漏电流值突然增大，而当试验电压下降后，泄漏电流值恢复正常，此时可判断电缆存在闪络性故障。

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2.2 电力电缆故障的判别方法（ 5 ）外护套故障

　实际中，在 66kV 及以上等级或特殊电缆才存在护套故障，其故障性质多为泄漏性高阻或低阻故障，所以一般可通过 MΩ 表或Ω表来判知。

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1 、通过 MΩ 表判断2 、通过欧姆表判断3 、通过电缆预试结果判断4 、通过 YDL 系列电缆故障测试仪判断

2.2 电力电缆故障的判别方法（ 6）四种手段

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2.3 电力电缆故障性质分析方法 电力电缆故障的成因 1 、电缆本身存在质量问题　 1 ）电缆生产质量问题 　 2 ）电缆施工质量问题 　 3 ）电缆接头的制做问题 2 、外部原因导致电缆故障 3 、试验过程导致电缆故障 4 、电缆管理不善导致电缆故障

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3. 电力电缆故障的粗测方法

粗测法

行波原理闪络法

脉冲法 用于测试电缆的全长、接头、低阻和开路故障

电桥原理 高压电桥主要用于阻值较低的泄漏性故障，也用于无金属屏蔽层的泄漏性电缆故障，以及超高压电缆的护套故障

电阻电桥电容电桥—主要用于开路故障

电压法电压感应法电流法二次脉冲法用于泄漏性 /闪络性高阻故障

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3.1 电力电缆故障的粗测方法 电力电缆故障粗测方法 - 行波法　行波反射法也叫脉冲反射法，采用这一原理进行电力电缆故障测试，目前在国内外已得到非常广泛的应用。其主要特点是，它对电缆故障的可测率相当高，据不完全统计， 95%以上的电力电缆故障都能采用这种方法进行有效且满意的测试；测试速度快，通常大部分故障可在数分钟以内用仪器显示出故障点的位置；测试范围宽，一种测试仪器可以有效地测试所有类型的电缆故障；安全性能好，整个测试过程对被测电缆无损伤，由于新技术的进一步应用，也使得操作人员在测试过程中更加安全。

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3.2 行波法在电缆故障测试的应用（ 1 ）行波法测试电缆故障所需设备

1 、粗测仪器（主机）2 、直流高压电源3 、脉冲贮能电容4 、高压放电球隙及取样器

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3.3 行波法测试电缆故障所需设备（ 1 ）粗测仪器（主机）

测距功能：闪测仪能直接采用“低压脉冲法”（简称：脉冲法）对电缆的低阻、开路故障点位置距离进行粗测；能与高压电源设备配套使用对电缆的泄露性高阻及闪络性高阻故障进行故障点位置距离的粗测。测速功能：在已知电缆全长的条件下，闪测仪能准确地校准电缆的电波传输速度 υ ，为使闪测仪能对多种不同绝缘介质的电力电缆故障进行测试，仪器内应设置三种以上绝缘介质电缆的电波传输速度。

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3.3 行波法测试电缆故障所需设备（ 1 ）粗测仪器（主机）

数字化波形显示型：也叫半智能型电缆故障闪测仪。在电缆故障点形成的反射波形通过仪器数字化处理后再由图形显示器显示，然后再分析测试波形，并通过双竖游标计算出故障点到测试端的距离，这也是目前应用最广泛的一种电缆故障闪测仪。只所以称半智能型而不是全智能型，是因为电缆故障测试波形经过数字化处理后还不能充分转化为人们所需要的最后结果。

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3.3 行波法测试电缆故障所需设备（ 2 ）直流高压电源

直流高压电源原理图

通常由交直流试验变压器及控制保护器两部分组成，又称工频高压测试装置。应满足：

1 ）输出直流电压 UD：

3kV 及 以 下 低 压 电 缆 ：UD≤12kV

6kV 及 10kV 中 高 压 电 缆 ：UD≤50kV

35kV 中 高 压 电 缆 ：UD≤100kV

66kV 及 以 上 高 压 电 缆 ：UD≤2U0

2 ） 输 出 直 流 电 流 ： ID≥50 ～100mA

3 ）工作电 压 ： AC220/380V 50Hz

4 ）应具有过流及过压保护功能

直流高压电源有两个作用：　　 1 ）产生高压脉冲测量信号。　　 2 ）产生冲击高压放电信号。

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3.3 行波法测试电缆故障所需设备（ 3 ）脉冲贮能电容

贮能电容器

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脉冲贮能电容有两个主要的作用：1 ）用于电缆故障粗测的“冲闪法”测试。2 ）用于各种故障“声测法”精确定位。　电势能量 Q 用公式表示为： Q= CU2 （ J）公式中： C 代表电容容量，单位为法拉 F。U 代表电容器充电后电压大小，单位为伏V 。

在实际测试中对贮能电容 C 有一定的要求：1 ）电容量 C： 1～ 20µF2 ）最高耐压 U ：应高于电缆故障测试时的实际电压。

　注意：多只电容器串并联时的电容值和耐压值的计算。

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3.3 行波法测试电缆故障所需设备（ 4 ）高压放电球隙及取样器直流高压

储能电容C

LP

电缆地

输出

a ）球径约 25mm放电球隙外形图

　 b ）电流法 　取样器外形图和原理图　 球隙的主要作用是通过调节两球隙的相对距离，以便控制加在故障电缆上电压高低以及故障点的冲击放电时间间隔。取样器的作用是将故障点在高压作用下形成的高压脉冲转换成仪器所需的低电压脉冲信号。为了方便，合二为 “一称为 高压放电取样器”。

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3.3 行波法测试电缆故障所需设备（ 5 ）高压脉冲产生装置

高压脉冲产生装置，它是将“直流高压电源”、“贮能电容”，“高压放电球隙”及“放电取样器”有机地结合为一起。

功能及技术性能如下：1 ）配合电缆故障闪测仪完成 35kV及以下所有电缆故障的粗测。2 ）配合定点仪完成对 35kV 及以下所有电缆故障的精确定位。3 ）具有过压、过流等保护功能4 ）输入电压： AC 220V 50Hz5 ）输出电压： DC 0～ 15/50kV 6 ）输出功率： 3～ 10kVA7 ）贮能电容： 2～ 12µF8 ）放电能量： 2500焦～ 15000焦9）放电时间： 2～ 10S 任意可调

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3.4 行波法在电缆故障测试的应用（ 1 ）低压脉冲测试法（简称脉冲法）

1 、主要用于测试电力电缆的开路 ( 包括断　　线 ) 、相间或相对地泄漏性低阻故障（包　　括短路）；同轴线及两芯以上电线电缆　　的开路、低阻故障。2 、测试已知绝缘介质电缆的全长 L。3 、校准已知长度电缆的电波传输速度

υ。4 、判断电缆开路故障和低阻故障属性。 5 、测试电力电缆中部分中间接头的位置。

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3.4 脉冲法（ 1 ）测试线路

a ）相对相测试 b ）相对地（屏蔽层）测试脉冲法测试线路

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3.4 脉冲法（ 2 ）全长及开路故障测试 - 测试波形

正极性全长及开路故障测试波形

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3.4 脉冲法（ 3 ）低阻、短路故障测试 - 测试波形

a)正极性短路、低阻故障测试波形

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实际中与三个因素有关： 1 、测试仪器的灵敏度；2 、与电缆的损耗大小（衰减程度）有关； 3 、与故障点所处的距离位置有关。所以在定义低阻故障时，不可能单纯地讲 Rg小于多少为低阻故障，但一般来讲，“行波法”中的低阻故障应为 Rg小于几 kΩ以下的泄漏故障。

3.4 脉冲法（ 4 ）低阻故障定义的说明

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3.4 脉冲法（ 5 ）电波传输速度测试 在有条件的情况下，取被测电缆的长度在 500～ 200

0m 较为合适，如果不具备条件，在现场可按已知故障电缆实际全长进行换算测试。传输速度测试过程与测试故障过程基本相同，所不同的是要先将已知电缆长度通过仪器键盘输进仪器，最后仪器在出现双竖游标后所出示的结果为被测电缆的传输速度 υ。

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3.4 脉冲法（ 6）判断电缆的故障性质 在实际中，通常我们应用低压脉冲法来判断电缆的故障性质： 把 YDL 闪测仪测试线的两个端子分别加到被测电缆的相与地或相与相，仪器在“采样”工作状态下，调节“振幅”和“垂直位移”旋钮，如果仪器的显示屏出现同极性反射脉冲，且反射脉冲比电缆终端开路全长距离要短，说明电缆存在开路故障；如果仪器显示屏出现反极性反射脉冲，说明电缆可能存在低阻故障，因为中间接头反射脉冲有时也会出现反极性反射，可通过进一步测其它好相来进一步验证；如果电缆只存在终端全长及中间接头反射波，说明电缆不存在故障或存在高阻故障，可通过别的方法进行判别。

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3.4 脉冲法（ 7）测电缆故障的基本要领 1 、“脉冲法”测试时测试波形具有以下特点：（ 1 ）相对发射脉冲或前一次反射脉冲，开路同极性，低阻反极性。（ 2 ）故障点可能存在多次反射，后一次反射比前一次反射幅度小。（ 3 ）接头反射在故障点反射前后出现。只有短路或断线可能在前；一般为同极性。幅度要小； T型接头为反极性，且幅度较大。（ 4 ）测试全长时，终端开路，反射波形与开路故障相同。当故障点为短路和断线故障点时，不存在终端反射，其它可能存在全长反射。2 、三要素：　同反极性 (正负极性 ) 、幅度大小、时间关系 (先后 )3 、注意事项：（ 1 ）测试地线是相对的；（ 2 ）脉冲宽度的选择；（ 3 ）测量范围的选择。

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3.5 行波法在电缆故障测试的应用（ 1 ）冲击高压闪络测试法（冲闪法）实际中，我们用大容量电容器作为较大功率的直流电源，其等效内阻很小，相当于一个恒压源。加到故障电缆使故障点闪络放电形成瞬间短路。因此，冲闪法又叫万能法，它可以测试所有类型电缆故障。与直闪法相比，冲闪法所用设备要多一只放电球隙，同时由于电容 C 起贮能作用，要求容量越大越好。其基本测试 方 法 也 包括冲 闪 电 压 法 （ CVF ）、冲 闪 电 流 法

（ CAF）、冲闪电压感应法（ CVGF）、冲闪二次脉冲法（ CSIM）。

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3.4.4 冲闪法（ 1 ）冲闪电压法 (CVF)－终端法 (CVZF)

图 3-52 CVZF 测试线路U

2Um

-Um

0

U1

t1 t2 U

+

U1-

U2+

t0t3

t1

t4

t5

t2t6

t7

c)读数波形b) 波形全貌a) 形成过成图 3-53 CVZF 测试波形

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3.4.4 冲闪法（ 1 ）冲闪电压法 (CVF)－回路法 (CVHF)

UUm

-Um

0

T

tU1-

t0

t3

t1

t4

t5

t2 t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

t13

a) 形成过成 b)波形图 3-55 放电延迟时间短路的 CVZF 冲闪波形

图 3-54 冲闪回路法测试线路

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3.4.4 冲闪法（ 2 ）冲闪电流法 (CAF)- 测试线路

a ）原理线路

b ）实际连线图 3-56 CAF 测试线路

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3.4.4 冲闪法（ 2 ）冲闪电流法 (CAF)- 测试波形

t0 t4t1 t2 t3

图 3-57 CAF 不放电测试波形

图 3-58 CAF实测波形

2312c 21

21 ttttL

2312 21

21 ttttLg

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3.4.4 冲闪法（ 3 ）冲闪电压感应法 (CVGF)- 测试线路 

a ）原理线路图 3-59 CVGF 测试线路

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3.4.4 冲闪法（ 3 ）冲闪电压感应法 (CVGF)- 测试波形

图 3-62 CVGF实测波形

图 3-61 CVGF 测试波形图 3-60 CVGF 不放电测试波形

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3.4.4 冲闪法（ 4 ）冲闪二次脉冲法 (CSIM)－测试线路

图 3-63 CSIM 测试线路

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3.4.4 冲闪法（ 4 ）冲闪二次脉冲法 (CSIM)－测试波形

图 3-64 CSIM 测试波形

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3.4.5 “ 闪络法”测试注意事项 1 、根据故障性质及实际情况选择合适的闪络测试法。　基本的闪络法只有两种：直闪法与冲闪法，但根据不同的取样方法及不同的连线方式，闪络法共有几十种之多，应选择合适的测试方法。　 2 、闪络法测试时接地点的选择　我们在分析行波测试原理时，其中最基本的线路是双导线或同轴线，地线点应该与双导线中的其中一根或同轴线的外屏蔽层直接相连。电缆如果接地点没有与电缆的某一相或金属屏蔽层直接相连，测试回路就可能存在很大的回路电阻，增大了电缆的故障点阻值，即使用欧姆表测得故障电阻为低阻故障，或高压闪络使故障点闪络放电形成了短路故障，但就因为接地点选择不正确，测试时形正确波形。

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3.4.6 正确认识故障点的闪络放电 前面我们分析行波法测试电力电缆的各种高阻故障测试原理时指出：行波法是利用故障点在高电压大能量的作用下使高阻故障瞬间变成低阻短路故障，其维持时间一般在几十毫秒以内，我们把这一现象称为故障点闪络放电。不能简单地认为球隙放电就等同于故障点放电，也不能认为故障点有放电声音，就认为故障点已闪络放电。

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3.4.6 正确认识故障点的闪络放电（ 1 ）直闪法测试时故障点的闪络放电1 、判别方法：泄漏电流表的摆动规律和闪测仪的显示。2 、直闪法可能遇到的现象：直闪后变为泄漏性高阻或低阻；直闪后变为泄漏性高阻，但冲闪后又变为闪络高阻；直闪后故障消失。3 、使故障点正常放电的方法：在电缆和电源允许的情况下缓慢提高直流电压。4 、故障异常放电对波形的影响：

t1

t2

t3

t4

图 3-66 两个故障点直闪测试波形

t1 t2 t3

ZVF

ZGVF

图 3－ 67 放电时间维持较短的测试波形

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3.4.6 正确认识故障点的闪络放电（ 2 ）冲闪法测试时故障点的闪络放电1 、判别方法：泄漏电流表的摆动规律、标准波形比较以及闪测仪的自动判断。2 、冲闪法可能遇到的现象：大面积受潮；存在多处故障；故障点处无金属屏蔽层；接线有问题；放电爬距太长。3 、使故障点正常放电的方法：在电缆和电源允许的情况下缓慢提高直流电压，同时增大球隙间距。还可增大贮能电容的容量（并联电容）。4 、故障异常放电对波形的影响：　 1 ）故障点放电延迟时间太长

图 3－ 68 延迟长 CVGF 测试波形 图 3－ 69 正常 CVGF 测试波形

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3.4.6 正确认识故障点的闪络放电（ 2 ）冲闪法测试时故障点的闪络放电　 2 ）故障点闪络放电维持时间较短

t2

t0 t1 t3

a） CVGF 测试波形

b） CAF 测试波形图 3－ 70 放电时间短的冲闪波形

t0 t1 t2 t3

a） CAGF波形

b） CAF波形图 3－ 71 正常冲闪波形

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3.4.6 正确认识故障点的闪络放电（ 2 ）冲闪法测试时故障点的闪络放电3 ）冲击电压过高对测试波形的影响t0

t1t2

t3

t1't2'

?T'

图 3-72 故障点二次放电所产生的 CVF波形 

a ）冲击电压过高 CVGF 波形

b ）正常的 CVGF 波形图 3-73 CVGF 测试波形

a ） 20kV 时的 CVGF 测试波形

b ） 15kV 时第一个 CVGF 测试波形

c ） 15kV 时第二个 CVGF 测试波形图 3－ 74 两个以上故障点的 CVGF 测试波形

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3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 1 ）始端（测试端）头子故障的测试 1 、直闪测试波形－正常放电

t1

t1

t1

a） ZVF 测试波形

b） ZAF 测试波形

c） ZVGF 测试波形图 3－ 75 闪络放电正常的始端头直闪波形

65

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 1 ）始端 ( 测试端 ) 头子故障 - 直闪测试1 、直闪测试波形－放电维持时间较短

t1

t2t3 t4

t1 t2 t3 t4

t1 t2 t3 t4

a）ZVF测试波形

b）ZAF测试波形

c）ZVGF测试形

图 3－ 76 闪络放电维持时间较短的始端头直闪波形

66

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 1 ）始端 ( 测试端 ) 头子故障 - 直闪测试1 、直闪测试波形－放电维持时间很短

a）ZAF测试波形

b）ZAF测试波形

c）ZVGF测试波形

t1 t2 t3

t1 t2 t3

t1 t2 t3

图 3－ 77 闪络放电维持时间很短的直闪测试波形

67

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 1 ）始端 ( 测试端 ) 头子故障 - 冲闪测试

?Tt1

t2 t3t0t4 t5 t6

t2 t3t0 t1

t0

a） CVLF及 CVGF 测试波形

b） CAF 测试波形

c） CSIM 测试波形图 3-78 始端头故障冲闪波形

2 、冲闪测试波形－正常放电

68

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 1 ）始端 ( 测试端 ) 头子故障 - 冲闪测试2 、冲闪测试波形－放电维持时间较短

t2 t3t0 t1

t2 t3t0 t1

a ）冲 L 法或 CVGF 测试波形

b） CAF 测试波形

图 3-79 闪络放电维持时间较短的始头冲闪波形

69

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 2 ）靠近始端 ( 测试端 ) 故障 - 直闪测试

121

ntL n

g

图 3－ 80 故障点靠近始端的直闪波形

a） ZVF 测试波形

b） ZAF及 ZVGF 测验试波形

c ）标准的直闪测试波形1t

2t

3t

4t8t

70

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 2 ）靠近始端 ( 测试端 ) 故障 - 冲闪测试

a） CVF及 CVGF 测试波形

b） CAF 测试波形图 3－ 81 距始头几米以内冲闪测试波形

a） CVF冲 L波形

b） CVGF 测试波形

c） CAF 测试波形（或先为负极性）图 3－ 82 靠近始端故障点的冲闪测试的测试波形

121 1

nttL n

g

71

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 2 ）靠近始端 ( 测试端 ) 故障 - 脉冲测试 脉冲宽度，一般为 T=0.1～ 4µs 。测试脉冲宽度 T与故障点距测试端距离 Lg 应满足下式：

T＞Lg 21

t1

t2

t3t2t1

a）2μ s

b）0. 5μ s

图 3-83 低压脉冲测试波形

72

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 3 ）测试盲区的基本概念如果电缆的传输速度为 υ（m/μs）， A/D 转换器的最高采样频率为 f（MHz），仪器低压脉冲的最小宽度为 Tmin ，测试仪器的频率响应特性足够宽，那么测试仪器的测试盲区理论分为： 闪络法： S 盲区 = （m ） （ 4-56）

脉冲法： S 盲区 = （m ） （ 4-57）

有些仪器是不存在盲区的。如 DGS-AV 电缆故障闪测仪有消盲电路，测试时则不存在测试盲区。

f2

min21

73

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 4 ）终端头及附近故障 - 直闪测试a）ZVF测试波形

b）ZAF测试波形

c）ZVGF测试波形

d）ZSIN测试波形

t1

t5t2

t3 t4

t1 t5t2 t3 t4

t1 t5t2 t3 t4

t1 t5t2 t3 t4

图 3-84 闪络放电维持时间较短的直闪波形3423 21

21 ttttLg

74

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 4 ）终端头及附近故障 - 冲闪测试

3423 21

21 ttttLg

t1 t5t2 t3 t4

t0

t6

t1 t5t2 t3 t4t0 t6

?Ta）CVLF及CVGF冲闪测试波形

b）CAF冲闪测试波形

图 3-85 故障点闪络放电维持时间很短的冲闪测试波形

75

3.4.7 特殊部位的故障点测试（ 5 ）中间接头故障的测试实际中对中间头故障测试时会遇到许多问题，主要由操作人员制做水平、工艺以及接头附件材料等原因：其一、对油浸纸介质电缆来说，中间接头无金属外壳，如果有金属外壳，但金属外壳和电缆铅包没有良好接触。其二、对于 XLPE 电缆，中间接头没有金属屏蔽层( 铜网 ) 或金属屏蔽层被电弧烧毁。中间接头故障的波形判断与本体故障的波形判断稍有不同，主要区别是中间接头在无故障时也会有反射波出现，但我们只要注意它们的时间关系和幅度大小还是能区别出来的。

76

3.5 不同类型电力电缆的故障测试（ 1 ）不同结构形式电力电缆的故障测试1 、有金属屏蔽层的单芯或多芯电力电缆：主绝缘和芯线导体发生的所有故障采用“行波法”测试。2 、有钢铠等金属护套而无金属屏蔽的电力电缆：应根据电缆故障的实际情况采用相应的方法进行测试。1 ）数百米以内的短距离电缆故障：可以把金属护套做为测试地进行“行波法”测试。2 ）数百米以上的长距离电缆故障：由于金属护套的电阻率很大，通常按第 3 种结构形式电缆对待。3 、对于无金属屏蔽层又无金属护套的电力电缆：应根据实际情况分别对待。1 ）单相对地故障：通常可采用“电桥法” 进行粗测。2 ）两相或多相间故障，或相间并对地故障：若有同型号辅助电缆，可采用“电桥法” 进行粗测。也可把其中一故障相安全接地，使其变为工作地，采用“行波法” 进行粗测。

77

3.5 不同类型电力电缆的故障测试（ 2 ）不同耐压等级电力电缆的故障测试低阻、开路故障：测试电压不会因电力电缆的耐压等级差异而有所差别。闪络性高阻故障：测试电压就是故障点发生闪络放电的直流电压，不应高于被测电缆的直流试验电压的最大值。泄漏性高阻故障：测试电压范围比较宽，通常遵循：1 ）球隙的放电间隔时间应控制在 2～ 10s 范围内。2 ）首次冲击电压应选择较低电压，根据实际情况按 3～ 5kV/次的幅度分步提高冲击电压，直到故障点充分闪络放电，并非越高越好。3 ）采用冲闪法测试时 ,冲击电压与故障点绝缘阻值并非正比关系。如果是泄漏性高阻故障，当需要采用“电桥法”测试时（无闪络放电回路的故障点），测试电压与故障点的绝缘电阻值成正比关系，为了准确测试，通常测试电流应在 5～ 20mA。

78

3.7 电力电缆故障的精确定点　粗测技术是整个电缆故障测试技术中的关键，又由于电缆敷设的复杂性，不可能确切的知道故障点的具体位置，即存在一定的测试误差，其相对误差一般在±2%以内，绝对误差在几米至几十米，因此而把这一测试过程叫粗测，我们不可能对在粗测范围内的整段电缆进行处理，必须要找到故障点的准确位置，对直埋电力电缆来说，按 DL/T849.2 － 2004 要求，故障精确定点误差应不大于 1m 。

79

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 1 ）声测法－原理

故障点闪络放电时，存在多种物理现象如：回波、声波、电磁波、红外波。电缆故障闪测仪检测故障点闪络放电产生的回波，完成故障点的粗测；电缆定点仪则是利用故障点放电时所产生的声波现象确定故障点的具体位置。定点仪探头主要有动圈式和压电式两种。

测声探头

前置放大器

输出放大器滤波器

耳机插座

振幅

W

主要用于对各种耐压等级主绝缘的各种类型故障进行精确定点。

图 3-86 声测法定点仪原理方框图

80

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 1 ）声测法－设备组成

设备组成及技术性能　分体式结构，由接收器、探头和耳机等组成。抗干扰能力强·测量误差：≤ 0.2m ·放大倍数： 30万倍 ·滤波范围： 100Hz～ 500Hz·耳机阻抗： 50kΩ·工作电源： DC 9V（ 1±20％）＜3mA ·使用环境：温度： -20℃～ 50℃ 　　　　　湿 度： RH≤95％·外形尺寸： 180×110×110mm    ·重 　 量： 1kg

81

故障电缆 故障点放电

耳机

g

开关

接收器

探测传感器输出 输入

电平音量 微调

指针表

PT D

C

mA

AC 220V

Js

高压冲击电源

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 1 ）声测法－定点方法

图 3-88 电缆故障声测法定点接线图 　故障点放电正常后（两次放电时间间隔在 3-5秒），在粗测的范围内、电缆路径的正上方进行。

82

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 1 ）声测法－缺点

1 、由于现场使用定点仪的人员远离被测电缆的始端 ( 接高压设备的电缆端 )当高压放电因某种原因停止时，现场人员并不知晓仍在一步一步定点，往往会错过故障点的位置范围；

2 、有时在故障点现场，外界的振动声音与故障点的放电声音在某一时间段同步相似，往往造成很多假象。

83

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 2 ）声磁同步法 -基本型

测声探头

前置放大器

输出放大器滤波器

耳机插座

振幅

W

测磁天线

前置放大器

输出放大器

滤波器 振幅

W

显示器

图 3-89 声磁同步定点仪原理框图 分体式结构，由接收器、探头和耳机等组成。可同步接收故障点放电时产生的声波和电磁波 , 抗干扰能力强。·测量误差：≤ 0.2m ·放大倍数： 50万倍　·滤波范围：100Hz～ 600Hz·耳机阻抗： 500Ω ·工作电源： DC 9V（ 1±20％）＜ 3mA·使用环境：温度： -20℃～ 50℃ 湿 度： RH≤95％·外形尺寸： 170×80×50mm       重 量： 1kg

84

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 2 ）声磁同步法 - 数字型测声探头

前置放大器

滤波器

测磁天线

前置放大器

CPU处理器滤波器

LED显示器

t2

t1

图 3-91 数字声磁同步电缆故障定点仪原理框图　由接收器、探头和耳机等组成。可同步接收故障点放电时产生的声波和电磁波 , 抗干扰能力强。军用级防噪耳机，探头由专用拾音器经特殊工艺制成。声、磁强度双指示， LED显示故障点相对距离。·工作方式：测声定位、测距定位、测声 /测距定位。　 ·测量误差：≤ 0.2m · 测距范围： 0.1ms～ 999.9ms ·增　　益： 0～ 100dB 连续可调 ·滤波范围： 120Hz～3000Hz ·耳机阻抗： 500Ω ·工作电源： DC 12V(1±20％ )＜ 6mA ·重量： 1.5kg·使用环境： -10℃～ 50℃ RH≤95 ％ ·外形尺寸：200×115×80mm 

85

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 2 ）声磁同步法 -无噪声型

图 3-93 无噪声定点仪原理图

测声探头

放大滤波电路

测磁天线

放大整形电路

与门电路

电压放大器

耳机插座

故障点放电产生的电磁信号首先通过测磁天线并通过放大整形电路到达与门电路，使与门处导通工作状态；随后若有振动声波的话，则可由测声探头及放大滤波电路到与门电路，并通过与门电路最后到达耳机。故障点放电产生的磁信号定点仪可万无一失的检测到，其优点有： 1 、若每次放电耳机都能测到振动声，则可确定是故障点所在地区。 2 、若是偶尔或根本耳机听不到有振动声，则不可能是故障点所在地区。

存在的问题：1 、在外界噪声较严重时操作人员很难分辨出噪声规律与其故障点放电声的关系。2 、由于内部噪声当耳机突然接通的瞬间，操作人员的耳朵听不断突变产生疲劳。3 、只是在没有接收到电磁信号前是无噪声状态，而并非是在接收信号前后过程中都是一个无噪声状态。

86

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 3 ）其它定点法 -音频法

故障电缆 故障点放电

探测传感器接收器

耳机

g

音频信号源

图 3-94 音频法定点原理示意图

87

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 3 ）其它定点法 -跨步电压法

故障电缆

故障点放电

极性指示电压表

I g断续电压发生器

钢钎

I1 I2

大地

图 3-95 跨步电压法定点原理示意图

88

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 3 ）其它定点法 -钳形电流法

图 3-96 钳形电流法定点原理示意图

故障点放电

g断续电压发生器

电流表

电流钳

故障电缆

A

89

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 4 ）不同性质电缆故障的定点方法

故障电缆

开路故障点放电

PT D

C

mA

AC220V

探头接收器

耳机

高压冲击电源　对于中高压及以上电压等级的各种电力电缆主绝缘故障，目前主要采用声测定点的方法。 图 3-97 开路故障声测法接线图对于单纯性开路故障，若采用声测法，应按图 3-97进行。对于各种短路故障 ( 所谓的金属性接地故障 ) ，采用声测法定点时，判断比较困难，可采用音频法或其它方法。对于护套故障，直一般采用跨步电压法，沟隧道一般采用钳形电流法。对于低电压等级电缆各种性质故障 (通常为泄漏性和开路故障 )，可采用声测法，也可采用跨步法和音频法。

90

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 5 ）特殊情况故障点的定点方法

故障电缆

近端故障点放电

PT D

C

mA

AC220V

探头接收器

耳机

高压冲击电源

Js

好相

故障相

图 3-98 近端故障定点连线图

　对于始端头及其附近的电缆故障，可按图 3-98 接线。　对于封闭性绝缘故障，可人为地机械搬动电缆可疑处，通过监测故障相绝缘电阻值是否变化确定故障点位置。　对于中间接头故障，比较无故障中间接头和有故障中间接头的振动声波，判定中间接头故障 (无故障中间接头产生的振动声波传的较远且无最大响点，声音也比较小 ) 。

91

3.7 电力电缆故障的精确定点（ 6 ）电缆故障定点存在的问题近年来，由于大量使用各种橡塑电缆，由于产品质量以及施工技术质量等原因，使得电缆故障的定点显得较为困难。地线回路电阻较大通常有两种情况：1 、生产厂家生产的电缆铜屏蔽层不连续，有断点；2 、电缆施工单位在做电缆接头时，电缆接头处的地线连接或引线接触不良。从技术的角度讲，从故障定点测试原理上进行改进，将会产生积极的效果，但要根本改变目前电缆故障测试技术的现状，主要是效率问题，应该从管理及技术两方面入手，单纯强调一方面不很客观。

92

3.8 电力电缆路径的查找　由于输电线路越来越多地使用电力电缆，而电力电缆的敷设往往以地埋、沟隧道及桥架多种形式。特别是地埋电缆，同类型、同型号的电缆纵横交错，路径十分复杂。在电力电缆故障粗测完成后，当要进行故障点定点时，必须要知道被测电缆的路径包括走向和埋深，因为定点时要在电缆路径的正上方和在电缆故障粗测范围内。因此查找被测电缆的埋设路径是必须要进行的一个步骤。

93

3.8 电力电缆路径的查找（ 1 ）测试原理电缆路径探测器

探棒

地面

电缆

耳机

h

电磁幅射波

90°

hααAC B

声音变大声音最小

声音最小

声音变大

声音变大 声音变大

45°

（ a ）电缆埋深测量示意图

（ b ）测试电缆路径原理示意图图 3-99 测试电缆路径原理分析　测试电缆路径是依据电磁感应原理。

地面

电缆

电磁幅射波

90°

h

A

h'

B

94

3.8 电力电缆路径的查找（ 2 ）测试设备

发射器：抗干扰能力强，阻抗自动匹配，具有开路、短路保护。　　输出： 120W 15kHz 断续正弦波　　重量：4kg 接收器：无需耳机监听，内装声、光、表指示。 接收频率：15kHz、 50Hz 工作电源：DC9V±20％重量： 0.5kg

抗干扰能力强，具有开路、短路保护。输出频率： 1kHz、 15kHz 输出波形：断续正弦波 工作电源： AC 220V±10 ％50Hz±5%工作环境： -10℃～ 50℃ RH≤90 ％ 输出功率： 100W重 量： 5.5kg

95

3.8 电力电缆路径的查找（ 3 ）测试方法

被测电缆

探棒

电缆路径探测器

耳机

电缆路径信号产生器 RL

h

图 3-101 测试电缆路径接线示意图

图 3-102 路径探测接收幅度与位置关系图 0（电缆位置）

h（m）

U

探棒平行于水平面

探棒垂直于水平面

注意：探棒方向、电缆盘留、　　　并行电缆、地质变化。

96

3.8 电力电缆路径的查找（ 4 ）运行中电缆路径的探测方法 1 、直接接收运行电缆所幅射的 50Hz 电磁波，效果差。2 、通过感应线圈把路径信号互感到被测电缆上，效果较好。

接收器

信号源

探棒

地面

运行电缆

耳机

信号输出线

电缆芯线

负载

系统母线

专用感应器

电力电缆

信号输出线

专用感应器

接收器

探棒 耳机

信号源地面

（ a ）知道电缆头的感应电缆路径测试示意图

图 3-103 感应电缆路径测试示意图（ b ）知道某一段电缆的感应电缆路径测试示意图

97

3.9 电力电缆故障测试误差分析　电力电缆故障测试要经过三个基本过程：　　一、粗测；二、路径探测；三、精测。 DL/T8009.1-3-2004 电力设备专用测试仪器通用技术条件中对三个过程的测试误差也做了指导性的规定。　 1 、采用示波法、低压脉冲法、闪络法测试盲区均不大于50m。　 2 、最大允许误差应不超过±(1%L+20)m ，其中 L为电缆长度。　 3 、找路径误差没有做规定，实际中应在±0.5m 以内。　 4 、定点误差不大于 1m。　我们主要对粗测误差进行分析。　电缆故障粗测误差每一般与四个因素有关：测试仪器的因素、操作使用人员因素、被测电缆因素、被测电缆所处的环境因素。因此有以下四种误差来源：

98

1 、仪器产生的测试脉冲宽度主要影响测试盲区的大小，而脉冲前沿拐点处陡直度则主要影响读取拐点的准确性。2 、高速 A/D 的转换数频率 f 与仪器显示的测试波形的最小读数分辨率 D 有关，通过分析有以下关系： （ 3.4 ）　　　式中： V 为电波在电缆中的传输速度。3 、测试仪器对故障原始测试波形的取样方式及对模拟信号衰减放大电路的频带范围，也将直接影响仪器的测试精度。测试仪的内在技术性能主要取决于这一因素。

3.9 电力电缆故障测试误差分析（ 1 ）仪器误差

fD

2

99

3.9 电力电缆故障测试误差分析（ 2 ）人为误差 　目前以行波法为原理研制的电缆故障测试仪，主要还是由测试人员通过分析故障测试波形后而判断计算出故障点的距离位置。通过使用人员所产生的判读误差有时是最大的测试误差；通常与测试点人员的工作经验有关，主要是在应用测试方法、测试过程中试验电压高低、连线细节以及测试波形拐点的判断等问题上。这也是电缆故障测试相对其它电气设备故障测试较难的一个主要原因。由于电缆故障测试波形不规则性和复杂性，目前来说很难做到真正意义上的自动计算判断故障点位置。

100

3.9 电力电缆故障测试误差分析（ 3 ）电缆误差 　主要是电波在被测电缆上的传输速度 V 所带来误差。　由公式 可知，电缆故障测试距离 L与 V 成正比关系。在电缆故障测试中我们讲 V 为一个常量，是一个相对概念，并非绝对定值。通过实际测量以及有关资料显示表明，传输速度 V 一般可产生±2%的相对误差。如XLEP 电缆的传输速度 V 约为 172.3m/μs ，引起传输速度 V 误差的原因有两点：　　其一：不同生产厂家生产的同类型电缆，由于生产工艺、配料等原因，可能产生误差。　　其二：电缆的绝缘老化导致 V 发生变化，目前还没有准确的数据资料来说明这一变化趋势。　注意：被测电缆的标注长度、实际长度和测试长度三个之间存在的不一致性。

T21Lg ＝

101

3.9 电力电缆故障测试误差分析（ 4 ）环境误差 　当电缆故障粗测完成以后通常要按测试距离数据沿电缆的走向进行距离丈量，但由于环境条件较差 ( 如河流、沟道、建筑物等 ) ，以及地埋电缆的盘曲等因素，使得准确的丈量非常困难，很多时间只能是非常粗略的大概指定位置。这一误差也叫丈量误差，在许多时候是无法估计的最大误差来源。因此，建立健全电力电缆详细档案非常重要，而管网GIS 数字化管理在以后更加必不可少。　在电缆故障的实际测量过程中，经常出现实际的故障距离与粗测的距离相差很大，或出现完全吻合等现象，可能是几种误差的正或负的连续积累或抵消。因此，当一个故障测量完毕后，应认真总结经验，以便更快更准确地检测出故障点。

102

--完完 --

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