電纜故障查找技術(shù)原理

電纜故障測試儀是一種專門用于檢測、定位和診斷電力電纜中短路、斷路及高阻故障等問題的精密儀器，它幫助維護(hù)人員迅速確定故障點(diǎn)，確保電纜線路的安全可靠運(yùn)行。

① 低壓脈沖反射法原理

低壓脈沖反射法是一種較為基礎(chǔ)且常用的電纜故障查找技術(shù)。其核心原理基于時域反射（TDR）技術(shù)，就像是往平靜的湖面扔一顆石子，觀察水波的反射情況來判斷湖面下的狀況一樣，不過這里是通過向電纜中注入低壓脈沖信號，然后根據(jù)反射回來的脈沖信號特征來分析故障情況。

具體而言，信號發(fā)生器會產(chǎn)生一個低壓脈沖，沿著電纜芯線向遠(yuǎn)處傳播。在電纜均勻、無故障的情況下，脈沖會沿著電纜一直傳輸，直到遇到電纜末端的終端電阻等匹配負(fù)載，此時會產(chǎn)生一個反射脈沖，反射脈沖會沿著原路返回至信號發(fā)射端被接收裝置接收。正常情況下，根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的時間間隔以及已知的脈沖在電纜中傳播速度，就可以計算出電纜的長度。

然而，當(dāng)電纜存在故障時，比如出現(xiàn)短路、斷路或者局部的絕緣損壞等故障點(diǎn)，脈沖傳播到故障點(diǎn)時就會發(fā)生反射，這是因為故障點(diǎn)處的介質(zhì)特性、電阻等發(fā)生了改變，破壞了電纜原本均勻的傳輸環(huán)境。如果是短路故障點(diǎn)，脈沖會發(fā)生極性反轉(zhuǎn)的反射；若是斷路故障點(diǎn)，則會產(chǎn)生同極性的反射。通過精確測量發(fā)射脈沖和反射脈沖之間的時間差，并結(jié)合脈沖在電纜中的傳播速度（這個速度與電纜的絕緣材質(zhì)等因素有關(guān)，通常是一個已知的固定值），運(yùn)用簡單的距離計算公式（距離 = 傳播速度 × 時間差 ÷2，除以 2 是因為脈沖往返的路程），就能確定故障點(diǎn)距離測試端的位置，從而實(shí)現(xiàn)對故障點(diǎn)的初步查找定位。

例如，在一個小區(qū)的電力電纜出現(xiàn)故障后，維修人員使用低壓脈沖反射法向電纜注入低壓脈沖，通過儀器接收到反射回來的脈沖信號，分析出時間差，進(jìn)而計算出故障點(diǎn)距離測試點(diǎn)的距離，然后沿著電纜走向去相應(yīng)位置排查具體故障情況。

② 高壓閃絡(luò)法原理

高壓閃絡(luò)法主要用于處理高阻故障類型的電纜故障查找，高阻故障一般是指電纜故障點(diǎn)呈現(xiàn)出較高的電阻，像電纜受潮、絕緣老化產(chǎn)生的泄漏性高阻故障或者電纜受外力破壞造成的閃絡(luò)性高阻故障等情況，常規(guī)的低壓檢測方法很難有效檢測出這類故障。

高壓閃絡(luò)法的操作過程是先向電纜施加足夠高的直流電壓，對于閃絡(luò)性高阻故障，當(dāng)電壓升高到一定程度時，故障點(diǎn)處的絕緣會被瞬間擊穿，產(chǎn)生閃絡(luò)放電現(xiàn)象，此時故障點(diǎn)就相當(dāng)于在瞬間變成了低阻通路，這就如同在原本堵塞不通的道路上炸開了一個缺口，使得電流能夠順利通過。與此同時，利用與電纜連接的脈沖反射檢測儀器，就可以捕捉到這個瞬間變化所產(chǎn)生的脈沖反射信號，根據(jù)這個反射信號以及相應(yīng)的時間差等參數(shù)，運(yùn)用類似低壓脈沖反射法的距離計算方式，計算出故障點(diǎn)距離測試端的大致位置。

而對于泄漏性高阻故障，則是通過持續(xù)施加高壓，利用高壓電橋等設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電橋平衡，對比故障點(diǎn)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻之間的關(guān)系，根據(jù)電橋平衡原理來推算出故障點(diǎn)的距離等相關(guān)信息。

在實(shí)際應(yīng)用中，比如在一條長距離的高壓輸電電纜出現(xiàn)高阻故障時，維修人員采用高壓閃絡(luò)法，逐漸升高施加的直流電壓，直到故障點(diǎn)出現(xiàn)閃絡(luò)放電，借助儀器捕捉反射信號，精準(zhǔn)鎖定故障點(diǎn)所在的大致區(qū)間，再進(jìn)一步縮小排查范圍，確定具體故障位置。

③ 跨步電壓法原理

跨步電壓法主要適用于電纜外皮破損導(dǎo)致接地故障的情況，當(dāng)電纜外皮破損，芯線與大地之間形成導(dǎo)電通路后，電流就會從故障點(diǎn)流入大地，并在大地中以故障點(diǎn)為中心形成一定的電場分布。

根據(jù)電磁學(xué)原理，當(dāng)人在地面上跨越這個故障點(diǎn)附近區(qū)域時，兩腳之間會存在電位差，也就是跨步電壓?？绮诫妷悍ň褪抢脤ｉT的跨步電壓測試儀，將兩個電極插入地面，沿著電纜可能的走向進(jìn)行測量，當(dāng)測量到跨步電壓出現(xiàn)明顯變化，比如出現(xiàn)電壓峰值等情況時，就意味著接近了故障點(diǎn)所在位置。

通常會從電纜一端開始，沿著電纜路徑逐步移動測試儀進(jìn)行測量，不斷觀察跨步電壓的變化情況，當(dāng)電壓變化達(dá)到最大時，對應(yīng)的位置基本就是電纜外皮破損接地的故障點(diǎn)位置。例如在城市道路地下電纜出現(xiàn)外皮破損接地故障時，工作人員使用跨步電壓測試儀沿著道路兩邊，按照電纜敷設(shè)方向進(jìn)行檢測，通過尋找跨步電壓變化的峰值點(diǎn)，來準(zhǔn)確找到故障電纜的外皮破損處。

④ 音頻感應(yīng)法原理

音頻感應(yīng)法常用于查找電纜的短路、斷路以及路徑探測等情況，特別是在有金屬外皮或者屏蔽層的電纜故障查找中應(yīng)用較多。

其原理是通過向電纜中注入音頻電流信號，這個音頻信號會在電纜及其周圍空間產(chǎn)生交變磁場。當(dāng)使用特制的感應(yīng)線圈（如探測探頭）在地面或者電纜附近移動時，探測線圈會感應(yīng)到這個交變磁場，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過接收裝置將這個感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)化為可以聽到的音頻信號或者直觀顯示在儀器屏幕上的電信號。

如果電纜是完整無故障的，沿著電纜路徑探測時，會持續(xù)接收到比較穩(wěn)定的音頻信號；而當(dāng)遇到電纜斷路故障時，在故障點(diǎn)之前可以接收到音頻信號，過了故障點(diǎn)就接收不到了，以此來判斷斷路位置。對于短路故障，音頻信號在短路點(diǎn)附近會出現(xiàn)異常變化，比如信號強(qiáng)度突然增強(qiáng)或者出現(xiàn)畸變等情況，通過仔細(xì)分析這些信號變化特點(diǎn)，就能確定故障點(diǎn)的大致方位。

另外，在不清楚電纜具體敷設(shè)路徑的情況下，也可以利用音頻感應(yīng)法，通過追蹤音頻信號最強(qiáng)的區(qū)域來描繪出電纜的實(shí)際走向，方便后續(xù)進(jìn)一步查找故障點(diǎn)或者進(jìn)行電纜維護(hù)等相關(guān)工作。

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