电力电缆故障点粗测方法探讨

２０１２年第３期　（总第２１７期）　黑龙江交通科技　

ＨＥｌＬＯＮＧＪｌＡＮＧ　ＪｌＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪ　Ｎｏ．３，２０１２　（Ｓｕｍ　Ｎｏ．２１７）　

电力电缆故障点粗测方法探讨　

欧阳文昊　

（广州地铁运营事业总部）　

摘要：随着电力、能源行业的发展，各种电缆越来越多地运用到生产生活的各个领域，而且一般都埋入地　

下，当电缆发生故障后，如何快速准确的查找故障点，尽快恢复供电，是长期困扰人们的难题。通常，采用高　

压冲击“闪络法”来测试故障，查找故障。　

关键词：电力电缆；故障点；探测方法　

中图分类号：Ｕ４１５．１　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１２）０３—０１２６—０１　

１　电缆故障的探测方法　电缆故障性质判断的方法一般来讲，首先是将故障电缆　

组与电源及负荷连接解除，使之脱离电源。再按照以下的步　

骤进行测量，通过对数据的分析从而判断电缆故障的性质。　电缆线路故障的探测方法取决于故障的性质，电缆线路故障　

可分为开路故障、低阻故障及高阻故障三种类型。　电缆故障点的粗测，就是测出故障点到电缆任一端的距　

离，这一步骤是故障定点的必要准备。粗测的方法有很多　

种，按基本原理分为两类，一类是传统的电桥法，另一类为脉　冲反射法。传统的粗测方法是将高阻故障经过烧穿后变成　

低阻故障，而后用电桥法或低压脉冲法进行测量。使用脉冲　反射法探测电缆故障时，无需高阻烧穿，可以直接于故障点　

加直流高压或冲击高压，使之闪络，找出故障点的位置。　

１．１直流电桥法　直流电桥法是最早采用的探测电缆故障的方法，多年来　

一直是测寻电缆故障的主要手段。对于低阻接地及相间短　路故障，目前这种方法仍然被广泛采用，而且精度较高。直　

流电桥法是应用单臂电桥的原理，将电缆故障点两侧的线芯　

电阻引入直流电桥，测量其比值，由测得的比值和电缆长度　

可算出测量端到故障点的距离。　１．２脉冲反射法　脉冲反射法测量仪器均是根据线路电波的传输及反射　

原理设计的。根据传输线理论，每条线路都有其一定的特性　

阻抗ｚ　，ｚ　只与线路的一次参数和传输频率有关，而与线路　

的长短无关。反射程度可用反射点上的反射电压或电流与　

入射电压或电流之比表示，称为反射系数Ｐ。反射系数与线　路的特性阻抗和该点的负载阻抗有关，电压反射系数Ｐ　可　

用下式表示　Ｐｕ＝Ｕ　／Ｕ　＝ｚ　一Ｚｃ／Ｚ．＋ｚ　ｃ　式中：Ｕ反为线路反射电压；　为线路入射电压；　为线路　

反射点负载阻抗；ｚ　为线路的特性阻抗。　

当线路发生断线故障时，　一。。，则　

ＰＵ＝ｚ｜一ｚ　，ｚ　＋ｚ　ｃ＝１　

此时发生正反射，即反射脉冲与入射脉冲方向相同。　当线路发生短路故障时，ｚ　—加，则　

Ｐｕ＝Ｚｘ—Ｚ　／Ｚｘ＋Ｚ　＝一１　

此时产生负反射，即反射脉冲与入射脉冲方向相反。　

当线路无故障时，负载阻抗Ｚ　＝Ｚ　，则　

ＰＵ＝ｚ　ｘ—Ｚ／ｚ　＋Ｚｃ＝０　此时无反射。　

根据上述分析可知，不管电缆发生何种故障，故障点的　

负载阻抗与电缆特性阻抗不相等，就会产生反射。因此，脉　冲反射法对于电缆的低阻接地、高阻接地、短路、断线和闪络　性故障均适用。故障的性质可根据反射波形的图像加以判　

别，如图１所示。　

Ｐ；ｌ断线故障　

发射脉冲　反射脉冲　

—］厂—＿——————Ｊ　—一　Ｐ一１短路故障　

图１反射波形图　Ｐ＝０线路匹配　无故障　

（１）低压脉冲法。　

对电缆的低阻接地，短路及断线故障，低压脉冲法可很　方便地测出故障距离。当线路输入一脉冲电波时，该脉冲波　

以速度　沿线路传输。当行进　距离遇到故障点后被反射　

折回输入端，其往返时间为　，此时有下式：２￡　＝ＶＴ。　

则故障点的距离为：　＝ＶＴ／２　

电波在电缆线路中的传输速度Ｖ与电缆的一次参数有　

关，对每一种线路来说是一个固定值，所以只要选择对的传　输速度，则可以准确地测试出故障点的距离。图２、图３是　

电缆故障定位系统进行的一些故障点脉冲信号波形图。　

（２）脉冲法。　

Ａ　

Ｉ，　一　

ｉ　；　

图２低压脉冲法测量电缆开路故障波形　

图３低压脉冲法测量电缆短路及低阻故障波形　

（下转第１２９页）　

收稿日期：２０１１—１２—２８　

作者简介：欧阳文吴，男，湖南省长沙市人，助理工程师，研究方向：轨道交通供电。　

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　第３期　陈仁华：厂　州地铁ＡＰＭ线故障工况下车务运作风险分析及控制　总第２１７期　

路的车型、信号及系统运作完全不同，目前车辆监控员职责　

主要负责监控车辆运行，对车辆操作、故障处理相对较少。　

车站人员目前配置人员在大客流的情况下会很被动，需要当　

班值班站长遇到突发事件，如大客流，特殊行车组织时未将　

信息报出以致造成工作被动。　

（９）客流控制：ＡＰＭ线实施二级客流控制。目前除亚　

运会开幕式预演等出现大客流外，客流基本稳定，未出现过　

非正常的大客流情况，为此员工会产生ＡＰＭ线无大客流假　

象，从而忽视对ＡＰＭ线大客流应急组织。　

（１Ｏ）合建站管理：基于ＡＰＭ线存在与新中轴公司合建　

站的特殊性，在设备维修、保养及客流组织等方面存在协议，　

由此会对车站的运作带来一定风险。　

综上所述，ＡＰＭ线安全风险往往是以上安全风险的综　

合体现，当某一个或者某几个风险同时出现或者出现不可控　

时，容易引发安全隐患及安全事件／事故。　

４　ＡＰＭ线在故障模式下运作控制措施　

降低故障工况下运作风险主要是通过确定人员定位、熟　

练掌握设备操作、把握重点车站，正确指引乘客等进行就地　

控制。具体根据不同的表现方式有目的地探讨、确定最佳的　

对策。　

（１）岗位作业人员定位：含当班人员、驻站人员、支援人　

员；充分预想，不断完善车站应急预案，如大客流、清客、疏　

散、救援等。结合车站情况，发挥车站潜力，不失时机的对应　

急预案进行培训、演练、评估，从人、才、物、设备等全盘考虑。　

在突发事件时特别需要当班人员及时将相关应急信息通报　

出来，并发挥驻站的保洁、护卫等人员作用；部门、ＡＰＭ分　

部、相邻的中心站等各层级人员立即赶赴现场支援。　

（２）熟练掌握设备操作：车辆监控员熟练掌握简易广播　

车站台，人工广播用语；车站人员加强对应急广播的使用培　

训、评估。日常不失时机的进行桌面、实作演练，充分预想、　

周密考虑，让全员熟练掌握设备的位置、存在程序。　

（３）把握重点、关键车站运作：按照ＡＰＭ线所采用的故　障工况实施类别，行车重点车站就是妇儿中心站；客流组织　

控制关键车站为海心沙。要求各层级人员（含当班人员、支　

援人员、驻站人员等）要熟练车站线路图、站场布局图、应急　

疏散图等为在应急相应时能够在保证行车、乘客安全等，准　

备各类型的行车告示、做好应急广播的录制；加强日常的预　

想。特别小交路运行时，需要在妇儿中心站进行上下车、清　

客等作业，需要日常当班期间有计划性的进行站场策划，做　

好站台乘客的指引、引导。而海心沙只有通向海心沙公园一　

个出口，对车站客流组织起到关键作用。　

（４）乘客安全有序引导：做好客流控制预想，车站栏杆　

的数量／设置、告示的打印、张贴；各个车站有针对性的进行　

预想有计划性、临时性、突发性大客流的组织情况。当班值　

班站长决定实施客流控制等级时机，并果断、迅速组织实施，　

确保乘客安全有序。　

（５）强化地主意识，主动做好与合建站的沟通、协作：目前　

ＡＰＭ线有歌剧院、妇儿中心站、花城广场，今后大客流的控制、　

组织需要合建站的协助。需要我们主动、提前去沟通、协调，合　

建、共用设备，如空调、照明等充分考虑，设备故障报修、维护保　

养等及时的沟通、处理方可保护好我们的文明窗口。　

５结束语　

ＡＰＭ线是高度集中控制的运输系统，如行车异常时，各　

岗位应按“先通后复”的原则处理，行调启动故障工况的行　

车组织模式时要明确行调指令，各岗位要按照“正常运　

营——降级运营——暂停运营”的梯度，逐级降级运营，在　

安全的前提下，维持最大限度的运营服务并确保行车安全、　

优质服务。　

广州地铁ＡＰＭ是全新的系统，其运作模式仍处于摸索　

阶段。以上是个人对ＡＰＭ故障工况运作下的风险应对措施　

微薄之见，具体运作需要根据实际运作寻求一种最优策略，　

以期达到车务运作中在保证安全有序前提下力求为乘客提　

供优质服务，同时期待大家参与到其运作模式大讨论中来，　

为确保ＡＰＭ线运作安全有序、优质服务乘客献计献策。　

（上接第１２６页）　

（３）冲击闪络法。　

当故障点处形成贯穿性通道或故障电阻不是很高的情　况下，有两种场合不能使用高压脉冲法。①随着电压的慢慢　

增加，泄漏电流逐渐增大，但故障点并不闪络；②由于泄漏电　

流不断增大，试验设备的容量受到限制，或由于试验设备内　

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。遇到这两种情况时，必须采用冲击闪络法，其接线原　

理如图４所示。　

图４冲击闪络法测试原理接线　

用冲击闪络法测试，直流高压经球隙地电缆冲击直至击　

穿，产生的闪络电弧形成短路反射。冲击闪络法测试线路必　

须于球隙与线芯之间串接电感，Ｊ，这是因为储能电容Ｃ的容　

量较大，对于传输来的高频脉冲电压波相当于短路元件，无　

法取出反射波形。，｜对脉冲电压波有反应。脉冲开始瞬间　

电感中不能流过电流，相当于￡开路，发生正反射。然后电　

流逐渐增大，经过一定时间后，电感中电流可顺利通过，相当　于电感短路，变为负反射。所以，冲击闪络法是在测量端利　

用电感反射电波，并通过电感使测量仪取得故障波形的。　

３结论　通过以上介绍和分析，可以得出结论，脉冲反射法测量　

电缆故障，能较好地解决高阻和闪络性故障的探测，而且不　

必过多地依赖电缆长度，截面等原始材料，根据线路电波的　

传输及反射原理，根据电缆故障点电阻的高低，向故障线芯　

加不同的脉冲电压，脉冲电压以电波的形式在故障点与电缆　

终端头之间往返反射并在电缆的终端将电波记录下来，然　

后，电波波形求得电波往返反射的时问，进而再根据电波在　

电缆中传播的速度，计算出故障点到测试端的距离。采用脉　

冲反射法可以很好的与现代电脑科技相结合，通过不同的分　

析程序进行故障点的修正，从而使故障的判断更准确、时间　

更短、效率更高，我们有理由相信，脉冲反射法和电脑科技、　

信息科技以及网络技术的结合，是未来电缆故障查找的发展　

方向。　

参考文献：　［１］王润卿，吕庆荣．电力电缆的安装、运行与故障测寻［Ｍ］．北　京：化学工业出版社，２００１．　

［２］　陈化刚．电力设备预防性试验方法及诊断技术［Ｍ］北京：中　国科学技术出版社，２００１．　［３］　柳淑艳．ＸＦ２８—１９６０Ｖ．４、电缆故障定位系统介绍［Ｍ］北京：　电力出版社，２００７．　

［４］　中国南方电网．电力设备预防性试验规程［Ｍ］．广州：电力出　版社，２００４．