電橋回線法在電纜故障測距中的應用

電力電纜故障的測距定位方法很多，目前最常用和最有效的方法，是電橋回線法和脈衝反射法。相對於脈衝反射法，使用電橋回線法具有測試設備價格便宜、操作簡單的特點，因此，電橋回線法至今仍然是廣泛被應用的一種主要測距手段。

　　但是，電力電纜常常發生三相短路及對地故障，這種故障性質，不能滿足使用電橋回線法時被測電纜應有一個完好相的要求。因此使得電橋回線法在這種情況下的測距工作，受到條件的限制。為了解決這一問題，本文對使用電橋回線法測試電纜故障距離的有關問題，作了比較深入的分析，以期電橋回線法在對電纜故障測距定位中，能在更寬的條件範圍內得到應用。

　　1 電橋回線法測量原理

　　電橋回線法主要用於電力電纜單相接地、相間短路或短路接地的故障距離測試，根據電纜故障短路接地電阻值的不同，可分別選用高壓電橋回線法和低壓電橋回線法。這種測距方法是基於電纜沿線均勻，電纜長度與纜芯電阻成正比的特點。並根據惠斯登電橋的原理，將電纜短路接地故障點兩側的環線電阻引入電橋迴路，測量其比值。由測得的比值和已知的電纜全長，計算出測量端到故障點的距離。其測量原理及等效電路如圖1所示。

　　

　　圖中RL是電纜全長的單芯電阻，Rx是始端到故障點的電阻，Rd是電纜故障接地電阻。

　　2 單相接地故障的測量

　　使用電橋回線法測量電纜單相接地故障的原理接線如圖2所示。按圖將電橋的測量端子X1和X2分別接往電纜的故障相(C)和完好相(B)，B、C相的另一端用跨接線短接構成環線。於是電橋本身有R1、R2兩個橋臂，故障點(d)兩側的環線電阻構成電橋的另兩個橋臂。

　　

　　若設電纜長度為L，故障點d到測試端的距離為LX，電纜的全部芯線截面積和導體材料相同。調節R1、R2，當電橋平衡時，有如下關係：

　　

3 兩相短路接地的故障測量

　　如果電力電纜發生兩相短路或短路接地故障時，可利用電纜唯一的完好相芯線與其中一個故障相芯線在對應端連接，故障測量方法與單相接地時基本相同。所不同的是，在電纜兩相短路故障時的電橋測量電流，不是經過地線成迴路，而是經過相問故障點成迴路，因此此時應將另一故障相與電橋電源E直接串聯。當電橋平衡時，可由計算單相接地的計算公式計算出測量端到故障點的距離LX。此外，若遇兩相在不同地點接地形成的短路故障時，應調換跨接線，分別測出其故障距離。

　　4 採用輔助電纜構成的電橋測試迴路及方法

　　(1)分析圖2可知，在利用電橋回線法測試電纜故障時，電力電纜必須要有一完好相，即按照其接線原理，將電纜故障點兩側的電纜環線電阻引入電橋迴路，否則不能形成電纜故障的電橋測試迴路。

　　然而，在實際工作中，我們常常會遇到電纜三相短路接地故障的測距問題。電纜發生三相短路接地故障，意味著被測電纜沒有完好相。為解決沒有完好相引出的電纜故障測試問題，我們可嘗試採用輔助電纜的方法，藉助於輔助電纜構成電橋測試迴路。由此可為解決三相短路接地的電纜故障測試問題，打開一個方便之門。

　　(2)如果被測電纜沒有完好相，可採用已知長度、截面積、導體材料與被測電纜相一致的輔助電纜，構成電橋測試迴路。同時也不難發現，這種條件下形成的電橋測試迴路及其測算方法，實際上與單相接地(包括兩相短路接地)的情況是一樣的。

　　(3)如果採用的輔助電纜與被測電纜的截面積、導體材料不同，電纜故障點到測試端的距離LX的測算公式，可按電橋平衡條件式推導得出。

　　由圖2可知，當電橋平衡時，存在如下關係：

　　

　　

　　式中：S1、ρ1—分別為輔助電纜的芯線截面積和導體材料電阻率;

　　S2、ρ2—分別為被測電纜的截面積和導體材料電阻率。

　　(4)從式(6)關係式中可以看出，在電橋測試迴路採用輔助電纜的條件下，故障距離LX不僅與電纜長度L及電橋本身的可調電阻R1、R2有關，而且與輔助電纜和被測電纜的截面積、導體材料有關。若採用的輔助電纜與被測電纜的截面積和導體材料均相同時，故障距離LX的計算公式與電纜單相接地時的形式是完全一樣的。

　　若採用的輔助電纜與被測電纜截面積、導體材料不同時，則可在計算公式中引入兩種電纜已知的截面積和電阻係數。因此，同樣可以方便地測算出被測電纜的故障距離。

　　(5)同時，上述關係式還表明，這種測試方法採用的輔助電纜，可以藉助於與被測電纜並行的其它電纜線路，也可以是裝設的臨時電纜線路，甚至還可以是被測電纜(三相四線制)的完好零線等。

　　5 結論性意見

　　綜上所述，當遇到三相短路接地的電纜故障測距問題時，由於電纜沒有完好相，我們可以採用輔助電纜構成的電橋測試迴路進行故障測試。若採用的輔助電纜與被測電纜的截面積、導體材料不同時，由於在故障距離的測算公式中引入兩者的截面積(S)和電阻係數(ρ)，因此可以較好地解決被測電纜沒有完好相的故障測試問題。同時也為拓寬電橋回線法在電纜故障測距中的應用範圍，提供了一種便捷的方法和途徑。