17. 4 故障点标定的方法
地下电缆系统故障点测寻的方法在下文介绍。 这些方法的有效与否通常取决于所应用的系统类型， 或者操作人员的技术水平。 也许你会发现在不同的公司里这些方法的名字有所不同， 因此有必要在探讨新的设备时提及这些基本概念[3] 。
17. 4. 1 电缆定位
对于直埋电缆系统， 确定电缆线路的位置是故障点标定最重要的一步。 一旦确认了故障电缆， 下一步就是验证线路。 与有着明确准确管道走向、 工井和终端位置的管道系统不同， 直埋电缆系统没有明确的线路。 场地的安装问题导致建筑人员去修改线路。 这些修改在最初的安装图里很少被注意到。 现场接头可能是首次安装的一部分， 也可以在修复以前的故障时加上去。 在某些情况下可以多埋一些电缆， 为将来扩展电路增加负荷做准备， 也可以为改变电缆线路来绕过地下埋的不明物做准备。
17. 4. 2 切断和尝试
这种隔离故障的方法最初运用于在没有其他仪器可使用的时候。 现在它也可以用于电缆长度超出可用仪器的测量范围的情况， 其他时候很少被使用。 长的直埋电缆可以从中间切断， 然后两头分别测试来发现是哪一半有故障。 这样测试的电缆长度被缩减为一半。 这种方法可以重复使用直到包含有故障的那一段电缆被检测出来并且在可用仪器的测量范围之内。 “ 切断和尝试” 应该在其他方法都不适用的情况下使用， 因为它可能会损坏其他服务设施。
第二次世界大战后不久， 雷达或时域反射仪 （ TDR 装置） 在其他市场上出现。在战争中使用过雷达装置的人依靠经验可调整这些装置， 使它们可以用于测寻地下电缆的故障。 起初， 这些装置用起来很笨重， 调整也相对复杂。 与其他新的仪器设备一样， 它们慢慢地也有了进步和提高。 对于测寻故障的人员来说， 雷达是最佳选择。 雷达装置发出一个相对低电压的脉冲， 这个脉冲遇到阻抗改变时会反射回来。这种阻抗改变的极限是电缆断开以及导线和接地屏蔽之间短路。 屏幕上的轨迹表示一段时间内脉冲到达故障并返回的过程。 有必要知道脉冲在所涉及的电缆类型中传播的速度和所测电缆的长度， 因为这个长度也就是雷达设备上轨迹的长度。 这种设备只能用于带屏蔽设计的电缆， 因为这种电缆的特征阻抗随着长度的增加相对一致。
TDR 脉冲在电缆系统内传播的速度为光速的百分比， 一般为光速的 50% ～
70% ， 根据电缆的绝缘情况有所不同。
17. 4. 4 电容放电装置 （ 轰鸣器）
电容放电装置也被称为 “ 轰鸣器”， 因为当电容在地下故障处放电时它能发出声音。 这种装置起初使用在管道和工井系统中， 但正是这种重击声使它成为准确定位直埋电缆系统故障的最有效设备。 电容放电装置由三个基本部件组成： 高压直流电源、 高压电容和一个用来控制充电电容连接故障电缆时间的计时设备。 这个计时设备可能是一个可调节的火花隙或由计时设备控制的一系列触点。 这个装置要求电容的放电发生在相导线与屏蔽或者附近地面之间。 因此， 它主要适用于有屏蔽设计的电缆。
经验表明频繁地长时间使用轰鸣器会对挤包绝缘电缆系统造成损坏[1] 。 通过
TDR 和轰鸣器的结合使用可以在 1 ～ 2 次重击后找到故障位置， 这样可以减小系统损坏的可能性。
图 17- 2 为结合了 TDR 和轰鸣器并适用于现场的故障定位仪。这个仪器包含两个检测部分。 它含有一个用来给电容放电电路充电的高压直流电路， 以及一个标定故障距离的 TDR 装置。 标定小组人员可以在一名成员能够测量这个距离， 并等待下一次准确定位故障位置的重击声时关闭这套设备。
多年来这套设备的一些主要
发展和进步如下：
图 17- 2 结合 TDR 和轰鸣器的故障定位
（ 由 Von Corporation 提供）
● 屏幕上的轨迹在强光下显示更加清晰。
● 为了比较好的电路与故障电路， 也可以显示对比用的轨迹。
● 缩小了脉冲传播速度的范围， 来减少不同电缆结构对脉冲的选择。 但还是有必要知道它应该是怎样的， 因为这会影响故障的准确距离 （ 参考本书第 20 章关于传播速度的论述）。
● 可从电缆两端检测到的 TDR 读数， 提高了测量的准确度。
● 通过切断故障以及在显示屏上捕捉相关信息， 在故障处放电时就可以显示故障位置。
17. 4. 5 土壤梯度仪
土壤梯度仪用于没有屏蔽的电缆， 方法是在故障电缆的相导线和接地回路中加一个信号。 这个信号经过地面回到发射设备的接地侧。 返回的信号可以通过灵敏的测量仪表在离直埋电缆非常近的地面上检测到。
发射器通常包括一个足够高的直流电压信号源， 以便产生一个在地面上探针可测的信号。 当故障电缆附近可能有杂散的交流电时， 使用直流信号更好。
与直流发射器一起使用的探测器由装有中心为零的微安计、 灵敏度控制结构，以及一套既可以组合安装也可以分开使用的探针组成。
这个方法主要用于没有屏蔽的直埋电缆， 一般为二次侧电缆和配电电缆， 它在定位铝导体被腐蚀的故障电缆时非常有效。 在故障处的腐蚀过程中， 铝粉末膨胀，引起绝缘破裂 （ 如果还没有破裂） 并与地面连接导通。 这就是土壤梯度仪的原理。
17. 4. 6 电容测量法
这种故障标定的方法最适合用于含有一相导体开路的故障电缆。
一根屏蔽电缆相导线和绝缘屏蔽之间的电容比较均匀。 如果知道电缆每英尺的电容， 就可以计算出开路型故障的大致位置。 如果不知道每英尺的电容， 还有一种方式是从故障电缆的两端测量电容。 只要电缆在测试运行过程中电缆是均匀的， 这两个电容读数的比值就可以反映出故障的大致位置 （ 见表 17- 1）。
表 17- 1 175mil 15kV 电缆的电容
导 体 尺 寸 绝 缘 材 料 类 型 长 度 / ft 电 容 值 / μF
#2 AWG
#2 AWG
4 / 0 AWG
1000 kcmil
EPR XLPE / TR- XLPE
EPR EPR
500
1000
1000
1000
0. 04
0. 06
0. 10
0. 19
17. 4. 7 在北美不常使用的标定方法
以下是一些故障标定人员会使用的地下电缆系统的故障定位方法。 这里所列举的方法仅供参考， 不作为在美国大范围应用的推荐。 列出的一些方法与其他的一些
方法相同或相似， 只是因为用户拿来作为指导的参考资料有所不同而起了不同的名字。
● Murray / Fisher 回路。
● Varley 回路。
● Hilborn 回路。
● 绝缘电阻。
● 脉冲衰减。
● 差分衰减法。
● 驻波。
● 充电电流。
● 冲击电流差分法。