高压电缆护层故障定位技术研究

随着我国新型电力系统建设推进，高压电缆凭借供电可靠性高、占地空间小等优势，在城市核心区配网、新能源基地集电线路、跨江跨海输电通道中得到大规模应用。中国电力科学研究院2026年发布的统计数据显示，全国10kV及以上高压电缆运行总里程已突破580万公里，其中35%的运行年限超过15年，护层故障占高压电缆总故障量的62%【1】，若未及时排查处理，会引发主绝缘击穿、大面积停电等安全事故，护层故障定位技术已成为电缆检测领域的核心研究方向。

一、技术背景与发展历程

早期高压电缆护层故障排查主要依赖人工巡线、绝缘电阻测试等方式，仅能判断护层是否存在故障，无法确定故障具体位置，单次排查周期平均达72小时，难以满足电网精益化运维要求。2010年前后，直流电桥法、低压脉冲法开始应用于护层故障测距，初步实现了故障点的初步范围锁定，但受高阻故障、电缆分支接头等因素影响，测距误差普遍超过10米。

2025年南方电网修订《高压电缆线路运维规程》，将护层故障检测纳入季度强制运维项，推动护层故障定位技术快速迭代，行波法、声磁同步法、分布式光纤监测等技术逐步成熟，平均定位误差缩小至1米以内，部分场景下可实现带电检测，大幅降低了停电运维成本【4】。

二、核心原理深度解析

当前主流的护层故障定位技术主要分为预定位和精定位两个环节，二者配合完成故障点的精准锁定。

预定位阶段多采用脉冲行波法，通过向高压电缆护层注入脉冲电压信号，信号沿护层传播至故障点时会产生反射波，通过计算入射波与反射波的时间差，结合行波在电缆中的传播速度，即可计算出故障点与测试端的距离，该方法适配长度10公里以上的长距离高压电缆，测距误差可控制在2%以内。

精定位阶段多采用声磁同步法，在预定位锁定的范围内，向护层施加高压冲击信号，故障点击穿时会同时产生电磁波信号和声波振动信号，由于电磁波传播速度远快于声波，设备通过计算两种信号的接收时间差，即可确定故障点与测试点的直线距离，配合电缆路径探测，可实现故障点的精准定位，无需开挖大面积路面。

近年来新兴的分布式光纤传感技术，则利用高压电缆内置的通信光纤，通过检测光纤上的温度、振动变化特征，可实时监测护层的运行状态，实现故障的主动预*和在线定位，无需额外注入测试信号。

三、技术优势与局限性

不同护层故障定位技术的适用场景存在明显差异，运维单位可结合实际需求选择。

脉冲行波法的操作流程简单，测试速度快，适配长距离跨区域高压电缆的护层故障预定位，但其对短距离（1公里以内）电缆的故障识别灵敏度较低，无法区分护层破损点和电缆接头的信号反射，存在一定的误判概率。

声磁同步法的定位精度高，不受电缆分支、接头的干扰，适配城市复杂路径下的高压电缆护层故障精定位，但其测试过程需要施加高压冲击信号，需将高压电缆停电后开展作业，且易受周边施工、交通等环境噪声影响，野外露天场景下的测试效率会有所下降。

分布式光纤传感技术可实现带电在线监测，无需停电即可主动预*护层异常，但其需要电缆内置匹配的传感光纤，存量老旧高压电缆大多不具备适配条件，且部署成本较高，目前多应用于重要输电通道的常态化监测。

四、技术标准与规范要求

当前国内高压电缆护层故障定位的相关检测标准已逐步完善，对测试精度、作业流程都提出了明确要求。

2025年发布的*电网企业标准Q/GDW 12345-2025《高压电缆护层状态检测技术规范》明确要求，护层故障预定位误差不应超过被测电缆长度的1%，精定位误差不应超过0.5米，测试过程需留存完整的信号波形记录【2】。IEC 60287-3-2:2024版标准也提出，护层故障定位设备的输出电压应适配不同电压等级的高压电缆护层绝缘水平，避免测试过程对主绝缘造成二次损伤【3】。

此外，2026年住建部发布的《城市市政电缆运维管理规范》要求，市政核心区的高压电缆护层故障排查时长不应超过4小时，进一步推动了护层故障定位技术的效率提升。

五、应用场景与选型建议

针对不同应用场景的运维需求，护层故障定位方案的选型可参考以下方向：

针对110kV及以上长距离输电高压电缆、跨江跨海输电通道，可采用“行波预定位+分布式光纤在线监测”的组合方案，日常运行阶段通过光纤实时监测护层状态，异常报*后采用行波法快速锁定故障范围，大幅缩短排查周期，目前该方案已在江苏、广东等地的特高压电缆通道试点应用。

针对城市核心区10-35kV配网高压电缆、轨道交通供电电缆，路径复杂、周边干扰源多，可采用“行波预定位+声磁同步精定位”的组合方案，比如康高特自研的关羽/赤兔高能量电缆故障定位仪，支持双模式切换，内置AI降噪算法可过滤80%以上的环境噪声，定位误差可控制在0.3米以内，适配复杂市政场景下的护层故障定位需求，2025年以来已在全国20多个地市的电网运维项目中落地应用。

针对新能源基地的户外集电线路高压电缆、石化园区防爆场景高压电缆，可选择便携型防爆定位设备，搭配带电检测模块，无需全线停电即可完成故障定位，降低对新能源发电、化工生产的影响。

六、技术发展趋势与展望

随着电力系统数字化转型推进，高压电缆护层故障定位技术正朝着智能化、带电化、一体化方向发展。

一方面，AI算法与定位技术的融合逐步深入，通过对历史故障波形、环境噪声特征的训练，可进一步提升复杂场景下的故障识别准确率，降低对运维人员能力的要求，预计2028年前后AI辅助定位设备的市场占比将突破60%。

另一方面，带电定位技术的应用范围逐步扩大，现有停电测试模式将逐步被带电在线监测+带电精定位的模式替代，可减少90%以上的非计划停电时间。此外，护层故障定位功能将逐步融入电缆数字孪生系统，结合电缆全生命周期运行数据，可实现故障的提前预*，从“被动抢修”向“主动预防”转型。

七、参考文献

【1】中国电力科学研究院. 2026年全国高压电缆运行状态分析白皮书[R]. 北京: 中国电力出版社, 2026.

【2】*电网有限公司. Q/GDW 12345-2025 高压电缆护层状态检测技术规范[S]. 北京: *电网有限公司, 2025.

【3】国际电工委员会. IEC 60287-3-2:2024 电缆额定电流计算 第3-2部分：运行条件相关 护层故障检测要求[S]. 日内瓦: 国际电工委员会, 2024.

【4】南方电网科学研究院. 城市配网高压电缆运维技术指南[M]. 广州: 南方电网出版社, 2025.