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摘要：对几种电缆故障定位技术进行分析，结合部分实际案例，阐述了测量误差的产生原因及防范措施，以求尽量在故障预定位阶段取得较高的精度，缩短故障定位的时间。
关键词：电缆抢修；故障；定位；误差
中图分类号：TM246 文献标识码：A 文章编号：
前言:日常电缆故障定位过程为：判断故障类型、故障预定位、测寻路由、精确定点。但某些极端情况不具备再次精确定位的条件，如水下电缆；或由于事故抢修的时间紧迫，要求在粗测阶段就要有很高的精度。这就需要电缆测试人员对各种方法的测量结果的精确程度有所把握，将测量数据的误差減小到最小程度。下面就目前使用的几种测试方法的可能误差进行分析，使得人们能够了解到误差可能产生的原因、大小及相应改进办法。
一、不同定位方法误差的原因
目前常用的电缆故障定位方法有电桥法、低压脉冲法、脉冲电流法、二次（多次）脉冲法；
1、电桥法中的误差（原理、误差的几种情况，短接线、电缆规格）
图1—电桥法的原理接线图
电桥法测量原理
R1R4=R2R3，=；
设=K，R3=KR4；对应的，L+L0=KLX，L+L0+LX=2L，LX=2L/K+1；
在实际测量中存在回路串联的接触电阻r3和测量引线电阻r1、r2的存在，回路电阻对应的电缆长度将大于2L，测量结果LX出现正误差。误差的大小取决于接触电阻r3和测量引线电阻r1、r2的大小。
引线电阻r1、r2影响消除方法：
图2—三点电桥法的原理接线图
改进的接线方式如图2，A—滑线电阻（1000Ω）；R1—故障点接地电阻；r1、r2—连接线电阻；
如电桥在a1、a2、a3处分别平衡，A1、A2、A3为相应的滑线电阻数值，可得：
a1位置：或 ；（2.1）
a2位置：； （2.2）
a3位置：； （2.3）
联立求解得：x=；（2.4）
如测试设备的限制不能采用上述方法。实际工作中尽可能采用大截面过渡引线，或将末端电缆端子直接连接并紧固，将误差减到最小；
二、低压脉冲反射法中的注意事项（原理、误差的几种情况，读数）
低压脉冲反射法测量原理公式：l=1/2vt；v为电波在电缆中的传播速度，往往固定；t（us）为测量脉冲与反射脉冲间的时间差；
(1、测量盲区：假定脉冲的时间宽度为τ，则在τ时刻以内到来的反射脉冲与发射脉冲重叠，无法区分出来，出线所谓的盲区。假设脉冲发射宽度是0.5μs，电缆中波速度是160 m/μs，其测量盲区就是40m，仪器发射脉冲愈宽，测量盲区愈大。为减少盲区，发射脉冲宽度应窄些，但脉冲愈窄，它包含的高频成分愈丰富，因线路高频损耗大，会使反射幅值过小畸变严重，影响远距离故障的测量效果。因此须根据测量距离的远近选择脉冲宽度。同时在电缆两端测量复核数据，减小误差影响。
(2、波速设定、起点设置
除与波速设定有关外，主要与反射波起点设置有关。由于脉冲在传播过程中的损耗，反射波形的起点比较圆滑，不能精确标定。特别长距离电缆中较明显，此时应在故障电缆完好相采用比较法测得数据较为精确。
高阻故障中，由于与故障点并联的故障电阻和电缆波阻抗相比大很多，造成故障点阻抗突变不明显，产生的脉冲反射相当微弱。低压脉冲反射法不能有效测量高阻故障。
(3、脉冲法中的注意事项（原理、误差的几种情况，读数、波形识别）
a、直闪法电流波形中故障点放电脉冲与故障点反射脉冲的标定应注意杂散电感影响，
如图3：
图3—实际直闪法典型电流波形
电容器本身及测试引线存在的杂散电感LS的影响。LS只有几个微亨，但对高频行波信号而言，影响不容忽略。来自故障点的电流行波可以被认为是负极性直角波，电感LS引起的反射如图5所示，电感电流不能突变等同开路，反射系数为-1，负反射波形向正方向变化，随后电感电流稳定电感等同短路反射系数+1，正反射波形再向负方向变化。
图4—杂散电感等效电路图5—杂散电感对电流直角波的反射
在波形上出现一小的正脉冲，宽度、大小取决于杂散电感LS与电缆波阻抗Z0。如下式t0=ln2≈，t0一般在0.1μs左右。在图3中，须将第二个脉冲开始上升的时刻认为是故障点反射波到来的时间，较为准确。但当故障点距离较远时，故障点反射波到达时因传播衰减的影响，正脉冲不明显，此时只能以脉冲下降沿起点计算，此时的误差应予以注意。但上述波形应区别于有冲闪法中放电延时的波形。
测量接线中应使电容器与电缆导体间连线尽可能短，并且电容器低压侧引线应与电缆地线（铅包）直接相连。
b、冲闪法适用于大部分闪络性故障
如图—6，起始点的标定不同于直闪法电流波形。
图—6典型的冲闪波形
这是由于球隙施加到电缆上的—E小于故障点临界击穿电压，电压波穿过故障点运动到电缆开路末端，反射电压叠加后—2E经过故障点，经电离延时时间td后放电击穿。
图—7原端反射电压击穿后电流行波网格图
虚线为电容对电缆放电产生的电流行波i0= —E/Z0，远端反射电压经过故障点td后击穿。由远端电流反射波引起的在测量端的反射波—I0将在测量点与故障点间往返运动，如网格图虚线。故障点击穿后电压从—2E0突跳至0，产生电流行波I0。类似直闪法的电流行波。如图中实线。虚实线叠加后形成图—6中第二个负脉冲。
二次脉冲法也有一定的局限性，主要表现在故障点在始端或近始端时波形较复杂，且有一定的测量盲区，不易读准确，误差较大，在这一点上不如高压电流脉冲法。由于仪器的读数的故障点距离仅代表故障电缆的电缆长度，由于电缆埋设、接头预留，所以仅作参考。
三、结论
可见，造成测量误差的主要原因有：
1、测量人员素质（数据采信、结果判断）；电缆故障情况及埋设环境比较复杂，变化多，测试人员应熟悉电缆现场、原理、设备等，正确判断出电缆故障性质，选择合适的仪器与测量方法，按照一定的程序工作，才能顺利地测出电缆故障点。
2、仪器仪表的缺陷，部分厂家将仪器粗测精度夸张到很大是没有道理的，误导了用户的设备采购和判断；
3、测量方法的不足；需要针对不同测量方法原理，对数据进行必要校正；
4、原始资料的管理；只有加强日常数据台账管理维护，才能提高精确数据支持，提高现场研判效率。
四、结语
电缆故障现场测试人员曾形象地说探测电缆故障点“七分靠仪器,三分靠人”，说明单纯地靠购买先进仪器是不能解决问题的。要重视操作人员的培训工作，生产单位和使用部门要经常交流信息、积累经验，加强电缆故障探测技术的研讨，以促进电缆故障探测技术整体水平的提高。
关键词：电缆抢修；故障；定位；误差
中图分类号：TM246 文献标识码：A 文章编号：
前言:日常电缆故障定位过程为：判断故障类型、故障预定位、测寻路由、精确定点。但某些极端情况不具备再次精确定位的条件，如水下电缆；或由于事故抢修的时间紧迫，要求在粗测阶段就要有很高的精度。这就需要电缆测试人员对各种方法的测量结果的精确程度有所把握，将测量数据的误差減小到最小程度。下面就目前使用的几种测试方法的可能误差进行分析，使得人们能够了解到误差可能产生的原因、大小及相应改进办法。
一、不同定位方法误差的原因
目前常用的电缆故障定位方法有电桥法、低压脉冲法、脉冲电流法、二次（多次）脉冲法；
1、电桥法中的误差（原理、误差的几种情况，短接线、电缆规格）
图1—电桥法的原理接线图
电桥法测量原理
R1R4=R2R3，=；
设=K，R3=KR4；对应的，L+L0=KLX，L+L0+LX=2L，LX=2L/K+1；
在实际测量中存在回路串联的接触电阻r3和测量引线电阻r1、r2的存在，回路电阻对应的电缆长度将大于2L，测量结果LX出现正误差。误差的大小取决于接触电阻r3和测量引线电阻r1、r2的大小。
引线电阻r1、r2影响消除方法：
图2—三点电桥法的原理接线图
改进的接线方式如图2，A—滑线电阻（1000Ω）；R1—故障点接地电阻；r1、r2—连接线电阻；
如电桥在a1、a2、a3处分别平衡，A1、A2、A3为相应的滑线电阻数值，可得：
a1位置：或 ；（2.1）
a2位置：； （2.2）
a3位置：； （2.3）
联立求解得：x=；（2.4）
如测试设备的限制不能采用上述方法。实际工作中尽可能采用大截面过渡引线，或将末端电缆端子直接连接并紧固，将误差减到最小；
二、低压脉冲反射法中的注意事项（原理、误差的几种情况，读数）
低压脉冲反射法测量原理公式：l=1/2vt；v为电波在电缆中的传播速度，往往固定；t（us）为测量脉冲与反射脉冲间的时间差；
(1、测量盲区：假定脉冲的时间宽度为τ，则在τ时刻以内到来的反射脉冲与发射脉冲重叠，无法区分出来，出线所谓的盲区。假设脉冲发射宽度是0.5μs，电缆中波速度是160 m/μs，其测量盲区就是40m，仪器发射脉冲愈宽，测量盲区愈大。为减少盲区，发射脉冲宽度应窄些，但脉冲愈窄，它包含的高频成分愈丰富，因线路高频损耗大，会使反射幅值过小畸变严重，影响远距离故障的测量效果。因此须根据测量距离的远近选择脉冲宽度。同时在电缆两端测量复核数据，减小误差影响。
(2、波速设定、起点设置
除与波速设定有关外，主要与反射波起点设置有关。由于脉冲在传播过程中的损耗，反射波形的起点比较圆滑，不能精确标定。特别长距离电缆中较明显，此时应在故障电缆完好相采用比较法测得数据较为精确。
高阻故障中，由于与故障点并联的故障电阻和电缆波阻抗相比大很多，造成故障点阻抗突变不明显，产生的脉冲反射相当微弱。低压脉冲反射法不能有效测量高阻故障。
(3、脉冲法中的注意事项（原理、误差的几种情况，读数、波形识别）
a、直闪法电流波形中故障点放电脉冲与故障点反射脉冲的标定应注意杂散电感影响，
如图3：
图3—实际直闪法典型电流波形
电容器本身及测试引线存在的杂散电感LS的影响。LS只有几个微亨，但对高频行波信号而言，影响不容忽略。来自故障点的电流行波可以被认为是负极性直角波，电感LS引起的反射如图5所示，电感电流不能突变等同开路，反射系数为-1，负反射波形向正方向变化，随后电感电流稳定电感等同短路反射系数+1，正反射波形再向负方向变化。
图4—杂散电感等效电路图5—杂散电感对电流直角波的反射
在波形上出现一小的正脉冲，宽度、大小取决于杂散电感LS与电缆波阻抗Z0。如下式t0=ln2≈，t0一般在0.1μs左右。在图3中，须将第二个脉冲开始上升的时刻认为是故障点反射波到来的时间，较为准确。但当故障点距离较远时，故障点反射波到达时因传播衰减的影响，正脉冲不明显，此时只能以脉冲下降沿起点计算，此时的误差应予以注意。但上述波形应区别于有冲闪法中放电延时的波形。
测量接线中应使电容器与电缆导体间连线尽可能短，并且电容器低压侧引线应与电缆地线（铅包）直接相连。
b、冲闪法适用于大部分闪络性故障
如图—6，起始点的标定不同于直闪法电流波形。
图—6典型的冲闪波形
这是由于球隙施加到电缆上的—E小于故障点临界击穿电压，电压波穿过故障点运动到电缆开路末端，反射电压叠加后—2E经过故障点，经电离延时时间td后放电击穿。
图—7原端反射电压击穿后电流行波网格图
虚线为电容对电缆放电产生的电流行波i0= —E/Z0，远端反射电压经过故障点td后击穿。由远端电流反射波引起的在测量端的反射波—I0将在测量点与故障点间往返运动，如网格图虚线。故障点击穿后电压从—2E0突跳至0，产生电流行波I0。类似直闪法的电流行波。如图中实线。虚实线叠加后形成图—6中第二个负脉冲。
二次脉冲法也有一定的局限性，主要表现在故障点在始端或近始端时波形较复杂，且有一定的测量盲区，不易读准确，误差较大，在这一点上不如高压电流脉冲法。由于仪器的读数的故障点距离仅代表故障电缆的电缆长度，由于电缆埋设、接头预留，所以仅作参考。
三、结论
可见，造成测量误差的主要原因有：
1、测量人员素质（数据采信、结果判断）；电缆故障情况及埋设环境比较复杂，变化多，测试人员应熟悉电缆现场、原理、设备等，正确判断出电缆故障性质，选择合适的仪器与测量方法，按照一定的程序工作，才能顺利地测出电缆故障点。
2、仪器仪表的缺陷，部分厂家将仪器粗测精度夸张到很大是没有道理的，误导了用户的设备采购和判断；
3、测量方法的不足；需要针对不同测量方法原理，对数据进行必要校正；
4、原始资料的管理；只有加强日常数据台账管理维护，才能提高精确数据支持，提高现场研判效率。
四、结语
电缆故障现场测试人员曾形象地说探测电缆故障点“七分靠仪器,三分靠人”，说明单纯地靠购买先进仪器是不能解决问题的。要重视操作人员的培训工作，生产单位和使用部门要经常交流信息、积累经验，加强电缆故障探测技术的研讨，以促进电缆故障探测技术整体水平的提高。