电缆故障定位仪：电缆故障类型与定位方法

电缆发生故障后，运维人员面对的往往不是一个看得见的断点，而是保护动作、绝缘电阻变化、局部放电或间歇性跳闸这些间接线索。选对电缆故障定位仪和测试方法，起点是辨明故障性质：导体断了、芯线之间短路，还是主绝缘或金属护层出了缺陷，以及故障是稳定存在、还是只在施加测试电压时才闪络。

电缆故障的分类有多个维度。同一处故障可以同时是单相接地、位于接头、阻值偏高、间歇发作这四者。分类名称并不互相排斥，它们描述的是同一件事的不同侧面。

IEEE 1234-2019《屏蔽电力电缆系统故障定位技术指南》系统梳理了屏蔽电力电缆上用于确定故障位置的试验与测量，并附有一张故障特性图，供选择定位方法时参考。该指南的摘要同时写明，凡有可能，都会给出某项试验与测量在定位故障时的局限，并对专门的定位技术提出建议。这提示了一件事：方法之间存在适用边界，不存在哪一种能覆盖所有故障。

 

一、电缆故障有哪些常见类型

1、开路、断线及接触不良

开路故障是导体连续性中断，常见成因是芯线断裂、接头脱开或连接处严重损坏。完全断线时线路无法传输电流。接触不良则表现为较高的接触电阻，随负荷和温度变化间歇发热，静态测量时未必呈现完全开路。两种情形在现场的处理路径并不相同。

低压脉冲反射法（TDR）可用于检查线路连续性。脉冲沿电缆传播，遇到阻抗变化处产生反射，到达开路端的反射通常与入射脉冲同极性，短路点的反射则与入射脉冲极性相反。测得脉冲往返时间后，按 L = v·t/2 估算测试端至反射点的距离，式中 L 为距离，v 为脉冲在电缆中的传播速度，t 为往返时间。

波形上出现多个反射，不等于存在多处故障。支路、中间接头、并联回路都会产生反射，解读时要结合线路结构。把屏幕上每一个峰都当成故障点，是初学者很容易犯的错。峰不等于点。

2、低阻故障及短路

低阻故障是故障通道电阻相对较低，未必达到金属性短路的程度。短路常表现为相线之间，或相线与屏蔽层、铠装层、地之间形成低阻通路，可能引起过流保护动作。低压脉冲法一般更容易观察到开路、短路及低阻缺陷带来的阻抗变化。

低阻与短路的数值界限，取决于采用的分类定义、测试接线、电缆结构以及仪器条件。把某个电阻值不加说明地当成所有电压等级和结构通用的判据，这个做法不成立。判据要写明。现场应当结合相间与对地测量、导通检查、保护动作信息以及电缆档案一起判断。

3、高阻故障

高阻故障指故障通道电阻偏高，电缆仍有一定绝缘表现，却已出现泄漏电流或局部击穿。诱因包括绝缘老化、受潮、施工损伤、接头制作缺陷，以及护层破损后水分侵入。低压脉冲遇到高阻缺陷时反射往往很弱，普通时域反射仪可能识别不出。

这类故障的处理思路，是把高阻暂时变成可测的低阻。按故障特点和现场方案，可用高压脉冲、脉冲电流或二次脉冲等方法完成距离预定位，再用声测、声磁同步等方法做地面定点。

4、闪络性及间歇性故障

闪络故障具有明显的电压依赖性。电压较低时故障点可能保持较高阻值，电场强度达到缺陷的击穿条件后局部绝缘放电，形成短暂的低阻通道，电压下降后通道又可能恢复。树枝状老化、局部气隙、受潮、绝缘损伤都可能与这类现象有关，具体成因要以解剖检查和电气试验为依据。

这类故障的测试难点不只在阻值高，还在于放电过程短、波形重复性有限。脉冲电流法与二次脉冲法常用于闪络场景的预定位，方法的选择要考虑电缆绝缘类型、试验设备能力、缺陷状态以及对电缆本身的影响。IEEE 1234-2019 在适用范围里明确，定位方法的选择应当兼顾定位效果与尽量减少对电缆系统绝缘的附加损伤。高压故障定位的目标不止于放电是否触发，还包括电缆完整性与现场安全。

5、接地、相间及混合故障

按涉及的导体关系，故障可分为单相接地、两相短路、相间接地以及多相混合故障。接地故障指线芯与金属屏蔽层、铠装层或大地之间形成异常通路，相间故障发生在不同相线芯之间。多处缺陷可能同时存在，譬如主绝缘击穿后又烧伤邻相，故障表征随时间变化。

跳闸是保护系统的动作结果，不是故障类别本身。接地告警也不能单独说明故障出在电缆本体还是接头。逐相测量、核实相别及接线关系，并把绝缘电阻测试结果与线路保护记录放在一起分析，这一步省不掉。

6、导体、主绝缘及护层故障

按电缆结构，故障可分为导体故障、主绝缘故障、护层故障。导体故障影响载流连续性或连接电阻，主绝缘故障使线芯与屏蔽层之间的绝缘能力下降，金属屏蔽层、铠装层或外护套故障则可能引入接地、电化学腐蚀或水分侵入的风险。

不同电缆结构的屏蔽与护层设计并不相同。排查前先查明型号和结构，把所有对地故障都当成主绝缘击穿，会漏掉护层缺陷这一类。

7、本体故障及附件故障

按位置可分为电缆本体故障和附件故障。电缆本体可能因施工牵引损伤、外力开挖、土地沉降、车辆碾压、过热老化或腐蚀受潮而损坏。终端与中间接头则涉及导体压接、绝缘恢复、应力控制、密封等工艺环节。

故障距离若接近档案中的接头，可把该处列为优先排查点。测距误差、波速设置、线路走向、竣工长度的差异都会造成偏移，距离吻合只是线索，不能单独证明故障原因。

 

二、方法各管一段：预定位与定点怎么分工

现场定位通常包含三个层次。故障诊断判断异常类别、相别以及故障是否稳定，预定位测出测试端至故障点的大致电缆距离，定点则沿电缆实际路径寻找适合开挖或检修的位置。三步的顺序不能颠倒，跳过诊断直接加压是常见的误操作。

1、低压脉冲反射法

仪器向电缆注入低压脉冲，脉冲沿传输线传播，遇到阻抗变化产生反射，通过观察反射方向和时间差判断开路、短路、长度变化或某些低阻缺陷的位置。它不需要对电缆施加高压，适合做线路长度与明显阻抗不连续的初步检查。

对高阻和闪络故障，缺陷在低压下不一定形成足够强的反射。长电缆的衰减、复杂的分支结构以及接头数量，也会增加波形判读的难度。

距离计算的关键参数是传播速度。传播速度取决于绝缘介质和电缆结构，油浸纸绝缘电缆通常约 160 m/μs，交联聚乙烯绝缘电缆通常约 172 m/μs。波速设定偏差会直接转化为距离误差，且误差与波速偏差同比例。

波速可以用已知长度的电缆段、远端反射或档案资料来校核。测试时记录所用波速、测试端、相别、波形，仅凭仪器自动显示的距离，替代不了这些基本核验。

2、高压脉冲及脉冲电流法

对于低压脉冲难以显现的高阻故障，试验电压可能使故障点击穿或闪络，从而产生可采集的行波信号。脉冲电流法通过电流耦合传感器采集放电行波的往返时间，进而计算故障距离，冲闪方案通常还需要高压发生器与储能电容等设备。

这类方法有助于高阻或闪络故障的预定位。高压测试包含触电、残余电荷、放电风险，也可能给电缆绝缘及连接设备增加电气应力。测试方案应由受过训练的人员依据设备说明和适用规程制定，并设置可靠的隔离、验电、放电、接地措施。

3、二次脉冲法

二次脉冲法的基本思路是对比故障点未击穿和被暂时击穿时的低压反射波形。故障点从高阻转为短时低阻后，两条波形出现分叉，分叉位置对应的正是故障距离，判读比冲闪波形直观。

它适用于一些高阻或闪络故障，对故障击穿持续时间、波形质量、配套耦合设备都有要求。延弧器存在压降，接线也较为复杂，并非每种故障都能得到清晰结果。

4、声测、声磁同步及路径探测

预定位得到的是沿电缆的距离，不是地面上的位置。定点还要先确认电缆路径，再在疑似区段用放电声、电磁脉冲或两者的到达时间差缩小范围。

声磁同步法利用电磁信号传播远快于地面声波的特点，比较两类信号的时间差。探头接近故障点时，声信号与磁信号的相对时差发生变化，两种信号起始点重合且能听到清脆放电声的位置，下方即是故障点。土壤条件、埋深、路面材料、背景噪声、放电能量都会影响声学信号，定点结果要同路径、测距、波形放在一起判断。

 

三、公开案例：测距数字怎么变成开挖点

1、206 m 支路电缆：62 m 处的接头刀伤

《内蒙古电力技术》2014 年刊出的《电力电缆故障检测及故障点定位方法分析》记录了一起 10 kV 交联聚乙烯绝缘电缆故障。电缆全长 206 m，2010 年 6 月投运，档案记录距接火杆 65 m 处有一个中间接头。

诊断环节用 2500 V 兆欧表测三相对地电阻，L1 相接地电阻约 1 MΩ，L2、L3 两相绝缘电阻接近无穷大。直流耐压试验中 L1 相在 22 kV 时击穿，L2、L3 相通过了 25 kV，据此判定 L1 相高阻接地。

测距环节先用低压脉冲法测全长，设定波速 172 m/μs，测得 206 m 且与档案相符，说明线芯连续、没有断线。随后在 L1 相与钢铠之间做冲闪测试，直流高压发生器输出 22 kV、储能电容 2 μF，用脉冲电流法测得故障距离约 62 m。改用二次脉冲法并把输出电压提高到 27 kV 复测，结果同为 62 m。

定点环节用声磁同步法，从距接火杆 70 m 处向电缆起点方向反向推进，每隔约 1 m 放置一次传感器探头，找到声磁时间差降到谷值的点。开挖后确认故障正落在中间接头内，原因是剥切外半导电层时在主绝缘上留下一道深刀口，运行一段时间后绝缘被击穿放电。

2、675 m 直埋电缆：656.6 m 与对端 17 m

《电气技术》2021 年刊出的《10 kV 电力电缆的故障检测方法》给出另一组数据。电缆型号为 VLV22-8.7/10 kV、3 芯 35 mm²，直埋敷设，标注长度 675 m，有一个中间接头。用低压脉冲法测得的电缆长度为 673.2 m，与标注长度基本相符。

绝缘测量显示 A 相对地为无穷大，B 相对地为 0.4 MΩ，C 相对地为无穷大，据此判定为单相泄漏性高阻故障。粗测采用冲闪电压感应法，电压升到 12 kV 时故障点形成闪络放电，闪测仪读出的距离约 656.6 m。

定点这一段值得留意。故障点距离对端更近，作业人员直接到对端定点，在距对端约 17 m 处听到清晰的放电声，开挖后故障点正位于该处。673.2 减 656.6 约等于 16.6 m，与对端 17 m 是对得上号的。锯开故障点后分段复测绝缘电阻，确认电缆不存在其他故障点。

两起案例的价值在于展示分层推进：绝缘测量定相别与性质，行波法给出距离，声磁同步落到地面，开挖后的检查再确认原因。这不意味着每个接头故障都落在同样的距离，个案中的 22 kV 或 12 kV 试验电压，也不能照搬成其他电缆的通用数值。

 

四、波速：测距误差里常被漏掉的一项

测距误差中，波速这一项常被忽略。原因在于它不出现在仪器屏幕上，只以每微秒多少米的形式藏在设置菜单里，而它对结果的影响是同比例的。

举一个可以自己算的例子。交联聚乙烯电缆的波速通常取 172 m/μs，若真实波速为 172 m/μs 而设置成了 160 m/μs，偏差为 12/172，约 7%。一条 206 m 的线路上，读出的距离会比实际短约 14 m。14 m 正好跨过一个中间接头的位置，而接头恰恰是故障高发处，这一偏差足以让排查方向走偏。

反过来也是一样。同一条线路若把波速设成 180 m/μs，偏差约 4.7%，距离偏长约 9.6 m。方向取决于设高还是设低，量级取决于波速偏差的相对值，并随线路长度成比例放大。

校核波速的办法并不复杂。有已知长度的电缆段时，测出往返时间反算波速。没有已知长度时，用远端反射配合档案长度估算。两者的前提是档案本身可信。档案缺失的线路，波速只能按绝缘类型取典型值，这时测距结果要按粗测对待，不能当作开挖依据。

同一条线路的不同区段，波速也可能并不一致。中间接头两侧若分属不同批次或不同绝缘材料，波速会在接头附近发生变化，用单一数值换算时，靠近接头那一侧的偏差更明显。可行做法是先按全长反算出一个等效波速，再把测距结果当区间看待，而不是当成一个点。

换端测试还要多做一次换算。从一端测得的距离是距这一端的长度，改从另一端测，读数对应的是距另一端的长度，两次读数相加应接近电缆全长。两端结果对不上全长，往往说明波速取值或线路档案有问题，这一步核对很划算。两端要能对上。

波速之外还有几项同源误差。串接的引线未扣除、换端测试后未做换算、光标卡位取在波形尚未稳定的周期上，都会让读数偏离。这些误差不会互相抵消，叠加之后可能比单项大得多。

 

五、设备怎么配：康高特电缆故障定位的三段方案

方法讲清楚之后，设备配置才有落点。电缆故障查找的三段任务，诊断、预定位、定点，对设备能力的要求并不相同，指望一台仪器覆盖全部三段并不现实。把三段各自配齐，现场才跑得通。北京康高特围绕这三段做了成套的自研产品，可以整套配置，也可以按现有设备缺哪一段补哪一段。

1、预定位：云长高精度电缆故障测距仪

云长承担预定位这一段。方法上提供低压脉冲法、脉冲电流法（配合高压脉冲电源）、多次脉冲法、衰减法四种，对应前面讲到的低阻、断路、高阻、闪络、间歇性几类故障。适用电压等级覆盖 380 V 至 220 kV，可测故障类型包含低阻短路、低阻接地、断路、闪络性、泄漏性、间歇性。

与测距误差直接相关的几项指标值得单独看。波速设定范围 100 m/μs 至 300 m/μs，意味着可以按线路实测值修正，不必只靠绝缘类型的典型值，这正是上一章那 14 m 偏差的对症之处。测距盲区 2 m，配合 40 ns 至 20.5 μs 可调的低压脉冲宽度，近端故障的处理空间更大。采样率 400 MHz 实时采样，分辨率 0.1 m，测量误差 ±(0.5%·L+1 m)，其中 L 不小于 20 m。低压脉冲法支持一键自动测试，仪器自动选择范围与增益，波形可保存 100 条，事后可与脉冲电流波形做复合比较。

2、高压冲击：关羽高能量电缆故障定位仪

高阻和闪络故障需要高压冲击条件，这一段由关羽承担。它标称 1800 J 冲击能量，采样率 400 MHz，适用电压等级覆盖 380 V 至 220 kV，列举的检测对象包括短路、接地、断路、闪络性、泄漏性故障，并支持低压脉冲法自动模式与相间波形对比。

冲击能量大，让高阻故障点击穿放电的余地更大，采样率高则让波形上的时间细节更丰富。两项都不直接等于测距误差更小，落到结果上还要看波速是否校准、故障点的燃弧是否稳定。现场若更看重便携与快速处置，康高特另有赤兔高能量电缆故障定位仪，面向便携、快速定位这类场景。

3、地面定点：偃月声磁同步定点仪

从距离到地面位置这一段，由偃月完成。声音通道带宽全通为 80 Hz 至 1500 Hz，另有低通、高通、带通三档滤波可选，磁场通道的声磁延时范围为 0 至 80 ms、分辨率 0.1 ms，降噪有强降噪、自适应降噪、无降噪三种模式。主机 1 kg、传感器 1.4 kg，使用条件为 -10 ℃ 至 50 ℃，连续使用超过 9 小时。它还带罗盘显示的电缆路径测试功能，路径探测与定点一台完成。

4、三台连起来：现场怎么分工

单看参数容易看偏，把三台放回流程里更清楚。云长负责沿电缆量出距离，关羽负责提供冲击能量让高阻或闪络故障点放电，偃月负责把这段距离落到地面上的具体位置。云长的脉冲电流法需要配合高压脉冲电源使用，高压这一级正是由关羽这一类设备补齐的。

分工不能互套。测距仪给的是沿电缆的长度，定点仪给的是地面位置，用测距仪去找地面点位，或者用定点仪去量距离，两条路都跑不通。配置时与其纠结哪一台更强，不如先把这三段各自补齐。

5、往前一步：把抢修变成计划检修

故障定位解决的是已经发生的故障。要在故障形成之前发现缺陷，需要局放诊断这一类手段，康高特在这一段也有成套的自研产品。

RDAC-10 轻便型电缆振荡波局部放电测试系统适用于 6 kV 至 10 kV 电缆，振荡电源峰值电压不低于 30 kV，局放量程 50 pC 至 200 nC，局放定位带宽 150 kHz 至 45 MHz 自动选择，定位分辨率 0.1 m，可测介损角 tanδ，执行标准列 GB 50150-2016 与 DL/T 1573-2016，适合新建电缆交接试验、检修后预防性试验、在运电缆状态诊断。需要超低频方案时，孟德超低频局放测试仪提供 0.1 pC 至 10000 pC 的量程，PD 分辨率 0.1 pC，电缆定位不超过测试距离的 1%，主机自动生成 PDF 报告。要做高频电流法巡检，子龙高频局放测试仪用时频分离从空间干扰中识别微弱放电，一键测量并出报告。

把局放诊断与故障定位放在一起用，一部分抢修可以提前变成计划检修。这也是评价设备配套是否完整时值得看的一项。

6、选购时该核对的四件事

其一，设备覆盖的电压等级是否包含本单位的电缆。其二，针对目标故障有没有对应的测试方法，尤其是高阻与闪络这两类。其三，波速怎么校准，仪器是否允许按实测修正。其四，高压作业的隔离与放电附件是否齐全，有没有配套的培训、校准、维修支持。

查看厂家资料时，标称参数要与测试方法、适用故障类型、配套设备放在一起看。冲击能量高不等于能定位所有高阻故障，采样率高也不等于读得准波形。参数不是能力。真正影响结果的是方法匹配、波速校准、操作人员的波形判读能力。

 

六、现场排查的关键检查点

测试开始前应核对电缆档案，包括电缆型号、绝缘材料、长度、敷设路径、接头、分支位置、屏蔽接地方式以及历史检修记录。档案不完整时，长度和波速的不确定性会一路传递到定位结果。档案先核对。

测试前还应确认电源隔离、验电、放电、可靠接地。涉及高压冲击的作业必须按设备说明及适用的安全规程执行，未经训练的人员不应自行操作。

测量时要记录相别、测试端、接线方式、环境条件、仪器模式、波速以及重复测试的结果。故障表现不稳定时，要区分绝缘电阻随时间变化与闪络击穿后暂时恢复这两种情况。多次波形不一致时，先检查夹具与接触、接地回路、分支、波速设置，再决定是否更换方法。

故障距离应沿电缆实际敷设长度理解，不是地图上的直线距离。定点前先探明电缆路径，必要时结合路径探测与声磁信号，开挖前核查地下管线，避免造成二次损伤。找到故障后，记录开挖位置、实际电缆长度、损坏部位、失效原因，为同类线路的状态检修留下依据。

 

七、常见问题梳理

1、绝缘电阻测出来正常，为什么还会跳闸？

绝缘电阻反映的是稳态下的绝缘水平。闪络性故障在低压下可以表现得很正常，只有在电场强度达到击穿条件时才放电。遇到这种情况，不能因为摇表读数合格便排除电缆本体，需要结合保护动作信息和耐压或行波测试来判断。

2、仪器显示的距离，能不能直接当开挖点？

不能。测距结果沿电缆敷设长度计算，与地面直线距离存在差异，还要扣除串接引线、换算换端读数、修正波速。仪器显示的距离用来把搜索范围压缩到十几米以内，落到地面仍要靠路径探测与声磁定点。

3、二次脉冲法一定比冲闪法准吗？

不一定。二次脉冲法的波形判读更直观，但它依赖故障点在高压下形成稳定的燃弧，燃弧时间短或延弧器压降大时，波形分叉并不明显。现场常用两种方法交叉验证，而不是单独依赖其中一种。

4、高阻和闪络是同一类故障吗？

两者经常被并列讨论，却不在同一维度。高阻描述的是故障通道的电阻水平，闪络描述的是故障对电压的依赖行为。闪络性故障在低电压下往往表现为高阻，高阻故障却未必会闪络。

5、波速不知道时能不能测距？

能测，但结果只能当粗测。可以按绝缘类型取典型值，油浸纸绝缘约 160 m/μs，交联聚乙烯约 172 m/μs，再用已知长度段或远端反射反算修正。误差与波速偏差同比例，线路越长，偏差越大。

6、故障点靠近终端时为什么难测？

靠近测试端的故障反射会落在发射脉冲的拖尾里，被仪器自身的盲区遮蔽。增益开高也消不掉这个盲区，增益调高反而可能让拖尾削顶，使等效遮蔽变长。可行的办法是换到对端测试，或缩短引线后重测。

7、先测全长有什么用？

全长有两个用途。其一是确认线芯连续，判断有没有断线。其二是用已知全长反算波速，把波速从按绝缘类型取来的典型值，换成这一条线路上的实测值，后面算故障距离才有依据。测得的全长与档案差得多时，先别急着测故障距离，走向、竣工长度或接线可能本身便有出入，这种情况下算出的故障距离同样不可靠。

8、一套完整的电缆故障查找要配几台设备？

现场常见的情况是三台一起上，各管一段。测距仪先沿电缆量出距离，高能量定位设备接着提供高压冲击，让高阻或闪络故障点放电，声磁同步定点仪再把这段距离落到地面位置。康高特自研的云长、关羽、偃月正对应这三段，电压等级都覆盖 380 V 至 220 kV。三段配齐之后，波速取值、波形判读与高压作业的口径是统一的，中途换设备不必重新换算。已经配了测距仪的单位，缺哪一段补哪一段即可。

 

八、结语

电缆故障的常见类型包括开路、低阻、短路、高阻、闪络性故障，也可以按接地或相间、导体或绝缘或护层、本体或附件这些维度来描述。分类名称并不互斥，它们描述的是同一处缺陷的不同侧面。

故障定位不是一台仪器一测即得的过程，而是诊断、预定位、定点、开挖确认的连续工作。选择电缆故障定位仪时，先明确故障特征与测试任务，再核对方法的适用范围、设备配置、安全要求。

具体设备的参数只能作为了解功能的入口。冲击能量、采样率、测距范围这些数字，都要放回方法是否匹配、波速能否校准、配套是否齐全这些条件里去看。选择北京康高特这类自研产品线成套的厂家，好处在于三段任务能按同一套口径配齐，波速校准、波形判读、高压作业培训也能按同一批设备来做。清晰的适用边界、可追溯的公开案例、完善的安全培训，比单纯比较单项参数更有判断意义。