我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展供發(fā)電、石化、鋼鐵、機(jī)場(chǎng)、港口、油田等許多供電場(chǎng)合，幾乎全都采用了電力電纜供電。安全方便、線損小、受自然的影響小。但是在供用電力電纜過程中，一旦發(fā)生故障，很難較快地尋測(cè)出故障點(diǎn)的確切位置，不能及時(shí)排除故障恢復(fù)供電，往往造成停電停產(chǎn)的重大經(jīng)濟(jì)損失。所以，如何用快的速度、低的維護(hù)成本恢復(fù)供電是各供電部門遇到故障時(shí)的首要課題。我就電力電纜故障測(cè)試方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。
一、電阻電橋法
上個(gè)世紀(jì)七十年代以前，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都廣泛采用此種方法，被稱為“經(jīng)典”方法。幾十年來幾乎沒有什么質(zhì)的變化，對(duì)于短路故障及低阻故障的測(cè)試甚為方便。
電阻電橋法顧名思義，即利用電橋平衡原理，以電纜某一好相為臂組成電橋并使其達(dá)到平衡，測(cè)量出故障點(diǎn)兩側(cè)段電纜的直流電阻值，同時(shí)將電纜視為“均勻的傳輸線”，那么電阻的比值與電纜長(zhǎng)度的比值成正比，以此推導(dǎo)出故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離（在此略去計(jì)算公式的推導(dǎo)，只給出結(jié)論）即：
其中：r1、r2為已知電阻通過上式可以看出，只要知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度l全長(zhǎng)，就能算出故障點(diǎn)的距離。
二、電容電橋法
當(dāng)電纜是開(斷)路故障時(shí)，若再采用測(cè)量電阻電橋法將無(wú)法測(cè)出故障點(diǎn)的距離，因?yàn)橹绷麟姌驕y(cè)量臂未能構(gòu)成直流通道。在此只能采用交流電源，根據(jù)電橋平衡原理測(cè)量出電纜好相及故障相的交流阻抗值。由于電纜被視為“均勻的傳輸線”，其上分布電容與電纜長(zhǎng)度成正比，以此推算出故障點(diǎn)的距離（在此略去計(jì)算公式推導(dǎo)，只給出結(jié)論）即：
其中：r1、r2為已知電阻，依據(jù)上式，已知電纜全長(zhǎng)就可算出故障點(diǎn)距離。
三、高壓電橋法
電阻電橋法和電容電橋法解決的電纜故障類型很單一，局限性很大。通常電纜出故障往往都是綜合性的，而且大多數(shù)故障都是泄漏高阻(已形成固定泄漏通道的一類故障)或閃絡(luò)高阻(未形成固定泄漏通道的一類故障)。為了解決實(shí)際面臨的難題，人們想到了通過提高直流電橋輸出電壓(通?？蛇_(dá)10kv)，使故障點(diǎn)擊穿，形成瞬間短路，測(cè)量出故障點(diǎn)兩側(cè)段電纜的直流電阻值，推算出故障點(diǎn)距離，即：
其中：r1、r2為已知電阻，高壓電橋法測(cè)電纜故障連線圖與低壓電阻電橋法相同。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是再也不用“燒穿”法先降低故障相絕緣電阻，使其變成低阻才能測(cè)試，即大家常形容的“邊燒穿邊粗測(cè)”。
四、電纜故障檢測(cè)儀
通過前面的分析，我們了解到電橋法實(shí)質(zhì)上只能解決電纜部分故障的測(cè)試。而電纜的故障千奇百怪，三相全壞的情況常有發(fā)生。為了解決諸多難題，同時(shí)也為了方便各種故障的測(cè)試，因此，通過西安電子科技大學(xué)(原西北電訊工程學(xué)院)和西安供電局科研人員的合作攻關(guān)，我國(guó)才有了真正意義上的電纜故障檢測(cè)儀。 儀器的基本原理應(yīng)用了微波傳輸(雷達(dá)測(cè)距)理論，即脈沖法。無(wú)論低壓脈沖法還是高壓脈沖法均是依據(jù)微波在“均勻長(zhǎng)線（電纜）”傳輸中，因其某處(故障點(diǎn))特性阻抗發(fā)生變化對(duì)電波的影響來微觀地分析電波相位、極性及幅度等物理量的變化，來測(cè)得電波傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)的時(shí)間再計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。即：
其中：v-電波在不同介質(zhì)電纜中的傳輸速度。
t-電波從始端到故障點(diǎn)再返回始端的時(shí)間。
上世紀(jì)90年代初期，國(guó)內(nèi)電纜故障檢測(cè)儀在電路設(shè)計(jì)中大多采用了 cpu處理器、高速的a/d轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)編程控制等新技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化。與代電纜故障測(cè)試儀相比，此階段電纜故障檢測(cè)儀在信號(hào)處理技術(shù)上是一個(gè)大的飛躍。它充分利用微處理器龐大的數(shù)據(jù)處理功能及豐富的軟件，*改變了原來用貯存示波管觀察瞬態(tài)模擬波形，用人工估讀故障波形距離的傳統(tǒng)方法，做到了一次采樣獲得的瞬態(tài)波形可以永遠(yuǎn)顯示、保存，并且用光游標(biāo)自動(dòng)跟蹤故障特征波形，自動(dòng)換算故障點(diǎn)距離，自動(dòng)數(shù)字顯示，自動(dòng)打印等。還可以根據(jù)不同種類的電纜電波傳輸速度自動(dòng)修正測(cè)試距離?？梢哉f基本上實(shí)現(xiàn)了電纜故障測(cè)試半自動(dòng)化、半智能化，提高了儀器的可靠性、穩(wěn)定性。讀數(shù)誤差減小，測(cè)試精度明顯提高。
五、結(jié)束語(yǔ)
總之，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展和筆記本電腦的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)字化儀器和智能儀器，國(guó)外提出了“虛擬儀器”的設(shè)計(jì)思路。大家知道，傳統(tǒng)儀器一般是一臺(tái)du立的裝置。所謂虛擬儀器，就是在通用的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上定義和設(shè)計(jì)儀器的功能，用戶操作計(jì)算機(jī)的同時(shí)就是在使用一臺(tái)專門的電子儀器。虛擬儀器以計(jì)算機(jī)為核心，充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形界面和數(shù)據(jù)處理能力，提供對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析和顯示功能，使電力電纜故障分析更加準(zhǔn)確、迅速。