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电力电缆故障的分类

  电力电缆故障的分类方法比较多，通常有以下几种情况：

  从故障形式上电缆故障可分为串联和并联故障。串联故障是指电缆一个或多个导体断开；并联故障是指导体对外皮或导体之间的绝缘下降，从而不能承受正常运行电压。电缆故障电流过大往往会烧断线路，引发导体断路，一般同时会有相间绝缘下降或并联接地的情况。实际中电缆发生的大多数故障是由于单相对地绝缘下降从而引发的故障。

根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为开路、低阻、高阻和闪络性故障。

  ①开路故障也可称为断路故障：电缆的各线芯绝缘良好，但是有一芯或数芯导体断路，发生不导通的情况，具体表现为工作电流不能传送到终端，或者终端有电压，但负载能力很差，但是电缆相间或相对地绝缘电阻在所要求的范围内。

  ②低阻绝缘故障：按照工程实践的惯例，凡是电缆故障点的残余绝缘电阻小于 10 倍电缆特性阻抗的电缆绝缘故障称为低阻绝缘故障，虽然这种定义方法有一定的局限性，但是能大致的概括出低阻故障的特性。特别的，短路故障是故障点残余绝缘电阻接近零的故障。

  ③高阻故障：按照工程实践的惯例，把电缆故障点的残余绝缘电阻大于 10 倍电缆特性阻抗的故障均称为高阻故障。

  ④闪络性故障：可描述为试验电压升至某值时，泄漏电流突然升高，监视泄漏电流的表针间歇性摆动，电压稍下降时，此现象消失，但电缆绝缘仍有极高的阻值。在进行预防性试验时比较多发生闪络性故障，在电缆中间接头或终端头内多出现。

  根据相关统计数据，运行中出现的电缆故障，其故障点过渡电阻一般都不高，只有几十欧，极少数的情况下出现上千欧，即多数情况下电缆多为低阻故障。高阻故障和闪络故障多出现在电缆定期检测时。

国内外研究现状

  国内外现有的故障定位方法主要可分为两类：行波法和阻抗法，这两大类依据数据来源角度的不同，又都包括单端法和双端法，虽然同架空输电线测距方法基本相同，但是电力电缆故障有其自身的特点。

阻抗离线测距方法

  阻抗法是通过求解从故障点到测量点的线路阻抗值来估计故障阻抗点距离的一种方法。以线路集中参数模型为基础建立输电线路故障阻抗测距模型，通常把故障距离作为一个电路参数考虑进去，利用线路单端或多端电压、电流测量值，通过求解电路方程，求出阻抗距离从而实现故障定位。阻抗法的优点是简单，易于实现，故障阻抗的计算可以使用线路两端的信息进行，也可以仅利用一端测量信息进行近似处理，即单端阻抗法和双端阻抗法，因此多年来人们一直关注并寻找改进方法。

  目前广泛采用的电缆故障定位方法是电桥法，它也是最早使用的测距方法。电桥法探测电缆故障，一般要求故障点电阻在十万欧以下，最高为五十万欧，不超过二千欧为最适用情况。电桥法主要是依据惠斯登电桥原理，将被测电缆终端故障相与非故障相短路，电桥两臂分别接故障相与非故障相，仔细调节电桥电阻使电桥平衡，通过电桥平衡原理计算出故障距离。

行波离线测距方法

  上世纪50年代人们发现电压和电流行波以固定的传播速度在线路上传播，而在电力电缆中波速为150-220m/μs。人们根据这一特点开始研究行波故障定位，提出利用在测量点到故障点之间行波往返一次的时间使用公式计算得出故障距离。

  在国内外，一些学者提出了不少方法用于改进在行波信号的获取和识别上，一类是研究电压行波信号的方法是利用直流高压或脉冲高压信号击穿电缆故障点，然后监测在监测点与故障点之间放电脉冲往返一次的时间测距。它的重要优点是不必烧穿高阻和闪络性故障，监测在故障击穿产生的瞬时脉冲信号，测试速度快，简化了测量过程。一类是监测电流行波信号的方法。后者与前者的区别在于，后者通过一线性电流耦合器测量电缆故障击穿时产生的电流信号，传感器耦合出的电流波形也较容易分辨。电流行波故障定位方法在目前成为国内使用的主要方法，其原因当母线上出线较多时电压信号比较弱，电压行波信号不易捕获，电流信号却很强，电流行波信号比较容易获取。

  常见的行波法有低压脉冲反射法、电压脉冲法和电流脉冲法、二次脉冲法，电压脉冲法和电流脉冲法都可分为直闪法与冲闪法。电压脉冲法的直闪法，适用于测寻，故障点未形成电阻通道，但电压通常达到几万伏时就闪络的故障。

  电压脉冲法的冲闪法，一般使用于不能使用直闪法的场合。主要是当故障点形成贯穿性电阻通道或故障电阻不是很高的情况下，如果随着电压的慢慢增加，只是泄漏电流逐步增大，故障点却不闪络；或者由于泄漏电流逐步增大，试验设备的容量受到限制，或由于试验设备的内阻很大，导致故障点加不上电压，电压全降在试验设备的内阻上。

  目前多使用电流脉冲法，主要因为其右三个方面的优点：第一，信号耦合装置简单，只是一个电流互感器。第二，电流耦合装置在地线上，且与强电电路完全隔离，有利于仪器的保护。第三，电流耦合的时间常数可以做得很小，是其对信号波形具有微分作用，突出了信号的突变部分，有利于波形分析。

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