在“双碳”目标驱动下,我国电网建设持续向高可靠性、智能化方向转型升级,电力电缆凭借供电稳定性高、占地面积小等优势,在输配电网络中的应用占比逐年提升。根据中国电力企业联合会《2025年电力工业运行分析报告》【1】统计,2025年全国10kV及以上电压等级电力电缆线路总长度突破670万公里,同比增长9.2%,占输配电线路总长度的38.7%。随着电缆投运年限增长,受绝缘老化、外力破坏、施工缺陷等因素影响,电缆故障发生率逐年上升,2025年全国10kV及以上电缆故障次数达12.7万次,因故障停电造成的直接经济损失超210亿元。
电缆故障的快速排查与修复是保障电网供电可靠性的核心环节,电缆故障检测仪器作为核心运维工具,其技术性能与应用规范性直接决定故障排查效率。当前行业内运维主体对电缆故障定位设备的功能边界认知仍存在偏差,多数基层运维人员对电缆故障测距仪、电缆故障定点仪的应用场景区分不清,两类设备的配合使用缺乏标准化流程,导致故障排查耗时较长、定位错误率较高。本文基于现行电力行业标准与一线运维实践数据,系统梳理测距仪与定点仪区别,明确两类设备的技术边界与适用场景,提出标准化的配合使用技术路线,为电力运维单位的设备选型与现场操作提供参考。
一、电缆故障检测仪器行业发展现状
电缆故障定位设备是指用于排查电力电缆线路断线、短路、接地、绝缘劣化等各类故障的专用检测仪器,核心功能是确定故障点的空间位置,为故障修复提供精准指引。根据中国电力科学研究院《2026年电力电缆检测设备行业发展白皮书》【4】统计,2025年国内电缆故障检测仪器市场规模达47.2亿元,同比增长18.7%,其中电缆故障测距仪、电缆故障定点仪两类核心设备的市场占比分别为32.1%和40.8%,合计占整体市场的72.9%,是电缆故障排查流程中不可或缺的核心装备。
当前我国电缆故障检测仪器的技术标准体系已基本完善,现行核心标准包括《高电压测试设备通用技术条件 第6部分:电缆故障测试仪》(DL/T 846.6-2018)【2】、《电力电缆线路运行规程》(GB/T 32579-2016)、《电缆故障测试仪检定规程》(JJG(电力)02-1996)等,对两类设备的技术参数、测试方法、检定规则均作出了明确规范。从技术发展水平来看,国内厂商生产的中低压电缆故障检测仪器性能已达到国际先进水平,市场占有率超过85%,特高压等级的高精度测距设备已实现国产化突破,在国网、南网的主干网运维中得到规模化应用。
尽管行业技术与标准体系已趋于成熟,但一线运维中的设备应用仍存在较多不规范问题。中国电力科学研究院2026年对全国27个省级电网的运维调研数据显示,62.3%的地市级供电公司曾出现仅依据电缆故障测距仪的粗测结果直接开挖,导致开挖位置偏差的情况,平均延误故障修复时间2.7小时;38.1%的县级供电公司与工矿企业运维部门仅配置电缆故障测距仪或电缆故障定点仪中的一类设备,无法完成全流程故障排查,故障平均修复时长超过12小时,远高于*能源局《供电服务监管办法》要求的城市地区平均修复时长不超过4小时的标准。
二、测距仪与定点仪区别的核心维度分析
两类设备作为电缆故障定位设备的核心组成部分,在技术原理、功能定位、适用场景、性能指标等方面存在明确边界,具体差异如下:
首先是技术原理的差异。电缆故障测距仪的核心原理为行波脉冲反射法,通过向电缆注入低压脉冲或触发故障点高压放电产生的行波信号,利用行波在电缆阻抗不匹配点(故障点、电缆终端)的反射特性,计算入射波与反射波的时间差,结合电缆中行波的传播速度(一般为150m/μs~200m/μs,根据电缆绝缘介质类型确定),计算故障点与测试端的距离。按照测试方法的不同,可分为低压脉冲法、高压冲闪法、高压直闪法、二次脉冲法、多次脉冲法等,其中多次脉冲法的波形辨识度更高,测距误差更小。
电缆故障定点仪的核心原理为多信号耦合检测法,通过捕获故障点放电产生的不同类型信号,确定故障点的具体空间位置。主流检测方法包括声磁同步法、音频感应法、跨步电压法三类:声磁同步法通过同时采集故障点击穿放电产生的声波信号与电磁信号,利用两种信号传播速度的差异(电磁波传播速度接近光速,声波在土壤中的传播速度约为340m/s),计算声磁信号的时间差确定故障点与测试点的距离;音频感应法通过向电缆注入特定频率的音频信号,利用感应线圈接收信号的强度变化确定电缆路径与短路、开路故障点位置;跨步电压法通过向故障相注入直流或低压脉冲信号,利用两个接地探针检测地面的电位差变化,确定接地故障点的具体位置。
其次是功能定位的差异。电缆故障测距仪的功能定位为故障粗测,仅能给出故障点与测试端的电缆路径长度,无法确定故障点的具体敷设位置(如地埋深度、地面坐标、隧道内的具体支架位置等),核心作用是缩小故障排查范围,将原本数公里甚至数十公里的排查范围缩小到几十米的区间。电缆故障定点仪的功能定位为故障精测,在测距仪给出的粗测区间内,精准定位故障点的具体空间位置,定位误差可控制在0.2m以内,为后续开挖、修复作业提供精准指引。
第三是适用场景的差异。电缆故障测距仪的适用场景覆盖全电压等级、全敷设方式的电缆故障排查,从0.4kV低压配网电缆到500kV及以上特高压电缆,无论是地埋、隧道、架空、水下敷设方式,均可实现故障粗测,对故障类型的兼容性较强,低阻、高阻、闪络、断线等各类故障均可适配对应的测试方法。电缆故障定点仪的适用场景则根据检测方法的不同存在明确区分:声磁同步法适用于各类可击穿放电的高阻故障、闪络故障,是当前配网电缆故障定点的主流方法;音频感应法适用于低阻短路、开路故障的路径探测与定点,不适合高阻故障检测;跨步电压法适用于金属性接地故障的定点,尤其适合地埋电缆的外护套破损检测。
第四是性能指标要求的差异。根据DL/T 846.6-2018【2】的要求,电缆故障测距仪的核心性能指标包括采样率、测距范围、系统误差、盲区四个维度,其中采样率应不低于100MS/s,测距范围应覆盖被测电缆的总长度,系统误差应不大于±1%,盲区应不大于5m。当前主流的高端测距仪采样率可达1GS/s,系统误差可控制在±0.2%以内,盲区小于1m。电缆故障定点仪的核心性能指标包括声信号灵敏度、磁信号接收频率范围、定位误差三个维度,其中声信号灵敏度应不低于1μV,磁信号接收频率范围应覆盖50Hz~1kHz,定位误差应不大于±0.2m。
三、电缆故障测距仪与定点仪配合使用的标准化技术路线
根据《电力设备预防性试验规程》(DL/T 596-2021)【3】中关于电缆故障排查的相关要求,两类设备的配合使用应遵循“故障性质预判→粗测测距→路径核查→*定点→结果验证”的标准化流程,各环节的操作规范如下:
第一环节为故障性质预判。在开展测距前,首先使用绝缘电阻测试仪测量故障相的绝缘电阻,判断故障类型:绝缘电阻小于10倍电缆特性阻抗的为低阻故障,包括短路、金属性接地;绝缘电阻大于10倍特性阻抗且可被高压击穿的为高阻故障;仅在过电压下发生击穿的为闪络故障;绝缘电阻接近无穷大且三相导通性异常的为断线故障。故障性质预判的结果直接决定后续测距方法与定点方法的选择,是保障检测精度的前提。
第二环节为粗测测距。根据故障类型选择对应的测距方法:低阻故障与断线故障采用低压脉冲法,直接向故障相注入低压脉冲信号,采集反射波波形计算故障距离;高阻故障与闪络故障采用高压冲闪法或多次脉冲法,通过高压冲击发生器使故障点击穿放电,采集放电产生的行波信号计算故障距离。测试过程中应至少开展3次重复测试,多次测试结果的偏差不超过0.5%时取平均值作为*终粗测结果,避免单次测试的误差。对于路径复杂、存在多个接头的电缆,应结合电缆的历史台账数据,对测距结果进行初步修正,排除接头反射波的干扰。
第三环节为路径核查。若被测电缆的敷设路径台账不清晰,应在*定点前开展路径核查,使用电缆故障定点仪的音频感应功能,向故障相注入1kHz~10kHz的音频信号,沿电缆可能的敷设路径移动感应线圈,根据信号强度的变化确定电缆的走向、埋深,绘制实际敷设路径图,修正测距结果对应的地面区间。中国电力科学研究院的测试数据显示,未开展路径核查的电缆故障定位错误率是开展路径核查的4.7倍,尤其对于存在多次拐弯、交叉敷设的配网电缆,路径核查是保障定点准确性的必要环节。
第四环节为*定点。根据粗测结果与故障类型,在粗测区间的前后各延伸50m的范围内开展定点作业:对于可击穿放电的高阻故障、闪络故障,采用声磁同步法,保持高压冲击发生器持续放电,移动声磁传感器,当声磁时间差达到*小值且声波信号强度达到峰值时,该位置即为故障点;对于金属性接地故障,采用跨步电压法,将两个探针沿电缆路径间隔0.5m插入地面,当电位差出现反向突变时,突变点即为故障点;对于低阻短路、开路故障,采用音频感应法,当感应信号强度出现突变时,突变点即为故障点。定点过程中应至少在2个相邻测试点获得一致的信号特征,避免外部干扰导致的误判。
第五环节为结果验证。确定故障点位置后,应再次使用测距仪测试故障点与测试端的距离,与粗测结果的偏差不超过1%时可确认定位结果有效。对于地埋电缆,开挖前应使用管线探测仪确认周边管线的敷设情况,避免破坏其他地下设施。2025年国网江苏省电力有限公司苏州供电公司在10kV工业园区电缆故障排查中,采用上述配合流程,先用电缆故障测距仪粗测故障点距离测试端2172m,经路径核查修正后确定排查区间为2110m~2230m,随后使用电缆故障定点仪的声磁同步功能在该区间内排查,*终在2169.3m处找到故障点,开挖验证为电缆外护套被外力破坏导致的接地故障,整个排查过程耗时42分钟,较传统人工巡检效率提升87%【5】。
四、不同场景下的配合使用优化技巧
针对不同电压等级、不同敷设方式的电缆,可结合工况特点优化两类设备的配合流程,进一步提升排查效率:
对于110kV及以上的高压、特高压电缆,由于线路长度较长(通常为几公里到几十公里),应优先选择采样率≥1GS/s、测距范围≥100km的高精度电缆故障测距仪,粗测完成后结合电缆的接头台账、敷设路径台账,将排查范围缩小到20m以内,再采用声磁同步法结合隧道内的可视化巡检设备开展定点,无需开展全线路径核查,可将排查时间缩短40%以上。
对于10kV及以下的配网地埋电缆,由于敷设路径复杂、外力破坏故障占比高,应在粗测后先开展路径核查,明确电缆的走向与埋深,再结合跨步电压法与声磁同步法开展定点,对于非金属性接地的高阻故障,可适当提升高压冲击发生器的输出电压,确保故障点可靠放电,提升定点的准确率。
对于隧道内敷设的电缆,由于空间封闭、回声干扰较强,应选择带有声波滤波功能的电缆故障定点仪,过滤环境噪声的干扰,同时结合电缆的支架台账,优先排查电缆接头、终端等故障高发位置,可将定点时间缩短30%以上。
对于架空敷设的电缆,由于故障点暴露在空气中,声波信号衰减快,可在粗测后采用无人机红外热像巡检与局放检测结合的方式开展定点,无需使用声磁同步法,提升排查效率。
五、设备选型与运维管理建议
面向电力运维单位、工矿企业等B端与G端用户,在电缆故障定位设备的选型与应用中,应遵循以下建议:
首先是设备选型原则。一是合规性原则,所选设备必须符合DL/T 846.6-2018【2】的相关要求,具备第三方检测机构出具的合格检测报告,禁止采购不符合标准要求的设备;二是场景匹配原则,负责高压、特高压电缆运维的单位应优先选择高精度、大量程的电缆故障测距仪,负责配网电缆运维的单位应选择集成声磁同步、跨步电压、音频感应等多动能的电缆故障定点仪,同时应确保两类设备的信号兼容性,优先选择同厂商生产的配套设备,减少信号适配误差;三是易用性原则,优先选择带有AI波形自动识别功能的测距仪与可视化操作界面的定点仪,降低基层运维人员的操作难度。
其次是运维管理优化建议。一是建立标准化的故障排查流程,将两类设备的配合使用步骤纳入本单位的运维操作规程,明确各环节的操作要求与误差控制标准;二是加强人员培训,定期开展实操演练,提升运维人员对两类设备的操作能力与波形判读能力,中国电力科学研究院的调研数据显示,每年开展不少于2次实操培训的运维单位,故障排查平均耗时较未开展培训的单位低62%;三是建立设备定期校准制度,按照《电缆故障测试仪检定规程》(JJG(电力)02-1996)的要求,每年对两类设备的性能参数开展一次校准,确保测量精度符合标准要求。
六、行业发展趋势展望
随着电网智能化转型的持续推进,电缆故障定位设备的技术发展呈现三大趋势:一是智能化,基于AI算法的电缆故障测距仪可自动识别故障波形、计算故障距离,无需人工判读,大幅降低操作门槛;二是一体化,集成测距、定点、路径探测功能的一体化电缆故障检测仪器逐步普及,减少现场设备的携带量,提升运维效率;三是物联化,设备的测试数据可实时上传到电网运维平台,实现故障排查的全流程追溯与大数据分析,为电缆的状态检修提供数据支撑。根据中国电力科学研究院的预测【4】,到2030年,智能化、一体化的电缆故障检测仪器市场占比将超过60%,电缆故障平均排查时间将缩短到当前的30%,为电网供电可靠性的提升提供核心技术支撑。
参考文献
【1】 中国电力企业联合会. 2025年电力工业运行分析报告[R]. 北京: 中国电力出版社, 2025.
【2】 *能源局. 高电压测试设备通用技术条件 第6部分:电缆故障测试仪(DL/T 846.6-2018)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2018.
【3】 *能源局. 电力设备预防性试验规程(DL/T 596-2021)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2021.
【4】 中国电力科学研究院. 2026年电力电缆检测设备行业发展白皮书[R]. 北京: 中国电力科学研究院, 2026.
【5】 国网江苏省电力有限公司. 配网电缆故障排查典型案例集[R]. 南京: 国网江苏省电力有限公司, 2025.