電纜保護層測試和故障定位（三）

本節將介紹電纜外護套故障預定位的方法和原理，并列出這些方法的優缺點。在介紹之前，先強調一下后面文章中所用的符號的含義：

文章中所用物理符號的含義

其中，L為電纜的總長度，下標為N的代表故障電纜近端的物理量，F代表故障電纜遠端的物理量。

使用比較法或電壓降法進行預定位

根據下圖所示，測試時在電纜屏蔽層和大地之間連接一個恒流源G（用Black表示）。進行測試時，被測電纜的兩端需要全部斷開，以防突然上電造成事故！如果電纜外護套存在故障，那么從儀器中流出的電流經過故障點電阻（Rfault），流經大地，返回儀器。

電流流過的距離為LN（從電纜近端到故障點），又因為屏蔽中存在電阻，所以會產生幾毫伏的電壓UN。

將電壓表連接到測試系統中（沒有故障的回路，用Green表示），可以使用故障電纜的線芯或其它完整電纜的屏蔽或線芯進行連接。電壓表測量到的電壓即為UN。

對于電壓表使用的線芯，因為沒有電流流過，所以線芯電阻不會被計入*終的電壓測量值中。這也是電壓降法相比于電橋法的優勢之一。

在第二次測量時，恒流源加在輔助測量電纜和大地之間（輔助測量電纜為沒有問題的電纜，用White表示）。電流流經輔助測量電纜，從故障電纜屏蔽層遠端流向故障點，*終流入大地返回儀器。

此時電壓表的接法不變，測量到的是故障電纜屏蔽層遠端到故障點處的電壓，即LF段屏蔽層產生的電壓UF。同理電壓表使用的線芯沒有電流流過不會產生電壓降。

根據

導體的電阻和導體長度成正比。因此電流恒定時，電壓之比等于電阻之比，而電阻之比等于各段導體的長度之比。從而通過計算電壓的比值，即可得到故障點的距離。

使用電壓降法預定位故障點時，*重要的*是持續、穩定、可識別的電流。如果兩次測試時使用的電流不同，會造成很大的測量誤差。有兩種方法可以避免上述測量誤差。*種方法是使用高質量的恒流源，提供滿足測量精度要求的電流。第二種方法是每次測試完畢后先計算出電阻數值，在進行下次測試。使用電阻值求故障點位置可以避免電流不同時引起的誤差。

測試時，連線處的接觸電阻會對測量精度產生一些影響。如果對精度要求較高，請注意降低接觸電阻。

有時，測試的現場情況可能比較復雜，一段電纜的外護套有多處破損。這時，使用電壓降法預定位故障點的精度*比較低了。對于有兩個以上故障點的電纜，需要調整儀器輸出電壓，隨著測試電壓不斷升高，擊穿電壓較低的故障點先被定位出來，隨后擊穿電壓較高的故障點才能被定位出來，如下圖所示。測試儀器并不能判斷哪個故障點是*個，哪個是第二個，因此儀器會給出這兩個故障點之間的一個位置（通常是電纜長度的一半）。如果測試結果為故障點位于50%的電纜長度處，那么*要進行更詳細的測試，判斷電纜外護套有多個故障點還是單一故障點確實位于電纜中央。

使用雙極性電壓降法測試

為了提高電壓降法預定位電纜外護套故障的準確性，可以使用雙極性法測試。雙極性法可以有效降低熱效應和化學物質產生的干擾。

導體上的溫差可能會導致導體發生極化，產生極化電壓，如果在測量過程中把這個電壓納入計算，將會極大地影響測量的準確性。一些化學元素也會產生干擾電壓，例如金屬礦石和土壤中的鹽分。另外濕度也會影響*終的測量結果。使用雙極性法測試可以排除這些干擾因素的影響，使測量結果更*。

電壓降法的優點和缺點

電壓降法的優點有：

?相比于電橋法，電壓降法的預定位精度顯著提高

?高靈敏度

?可以忽略輔助測量線纜的電阻

?可以忽略屏蔽和線芯電阻的區別

?不需要進行復雜的計算

?測量時間短，不需要等待電橋平衡

?對測試線的接觸電阻不敏感

電壓降法的缺點有：

?對于一段線纜上的多點故障不能有效定位

使用電橋法進行預定位

不同于電壓降法使用電壓進行位置計算，電橋法通常使用電阻比值進行計算。因此一切會干擾電阻數值的因素都必須被排除，電橋與被測電纜的接觸電阻也需要特別注意。測試者可以通過清理連接面、使用大夾鉗替代小夾子連接等方法降低接觸電阻。

電橋法測量時，接入測試系統的電纜的電阻必須均勻，并且在測量過程中不能有任何變化。一些老舊、內部有水或存在腐蝕的電纜，它們的屏蔽層電阻*不能滿足要求。另一些屏蔽層有交聯或接頭的電纜也不能滿足測試需求。如果對這些問題不加以考慮，*后得出的測量結果可能偏差過大。

對于外護套上有石墨涂層的電纜，因為石墨層電阻較小，測試電流不經過大地，而是經過石墨涂層流回儀器。

電纜外護套故障的預定位可以通過高壓電橋完成，在測試時需要連接一根參比電纜，此電纜必須完整且沒有外護套故障。下圖是電橋法預定位的接線圖。

可以使用任何高壓電源提供測試電壓。

調整完電橋后，可以通過下式計算故障點距離：

電橋法測量的缺點

電橋法測量干擾因素很多，例如：

?測量電流的強度：電流強度對測量的*度有影響；定位外護套故障需要較大電流和電壓

?環路電阻

?高壓發生器和測量系統的接入電阻，電位計和測量系統的接入電阻

?電位計的靈敏度

?電位計的線性度

?測試線的接觸電阻會影響*度

? 不能檢測多處故障