在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，我國電網(wǎng)建設(shè)持續(xù)向高可靠性、智能化方向升級，高壓電纜作為電能傳輸?shù)暮诵妮d體，應(yīng)用場景不斷拓展、運(yùn)行規(guī)模逐年攀升。隨著在運(yùn)電纜總量增加、設(shè)備運(yùn)行年限逐步拉長，受絕緣老化、外力破壞、環(huán)境侵蝕等多重因素影響，電纜故障問題頻發(fā)，故障處置壓力持續(xù)增大。高壓電纜故障定位方法的科學(xué)選型與規(guī)范應(yīng)用，直接決定故障修復(fù)效率與供電可靠性，是當(dāng)前電纜運(yùn)維領(lǐng)域的重點研究和應(yīng)用方向。
一、高壓電纜故障檢測行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與核心痛點
高壓電纜多采用地下直埋、電纜廊道、隧道敷設(shè)等方式布置，故障點位隱蔽性極強(qiáng)，相較于架空線路，故障排查、精準(zhǔn)定位難度大幅提升。從實際運(yùn)維情況來看，當(dāng)前高壓電纜故障主要分為外力破壞、絕緣老化、環(huán)境因素引發(fā)的高阻閃絡(luò)故障等類型，各類故障疊加發(fā)生，進(jìn)一步增加了定位作業(yè)難度。
在現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范體系下，電力設(shè)備預(yù)防性試驗相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對高壓電纜故障檢測、修復(fù)工作提出了明確的質(zhì)量與時效要求，約束電纜故障檢測技術(shù)的可靠性、精準(zhǔn)性。目前行業(yè)內(nèi)主流高壓電纜故障定位技術(shù)體系成熟，其中低壓脈沖反射法、高壓閃絡(luò)法是運(yùn)維單位廣泛應(yīng)用的兩類核心技術(shù)路線。但在現(xiàn)場實際作業(yè)中，部分運(yùn)維人員對兩類技術(shù)的適用場景、性能邊界認(rèn)知不足，存在技術(shù)選型錯誤、測試流程不規(guī)范等問題，極易引發(fā)定位偏差、作業(yè)返工、排查時長延長等情況，大幅影響電纜故障搶修效率，制約電網(wǎng)供電可靠性提升。
高壓電纜故障定位的核心理論為傳輸線行波理論，基本工作邏輯為：通過設(shè)備向電纜注入測試信號，或采集故障點擊穿放電自發(fā)產(chǎn)生的行波信號，精準(zhǔn)測算行波在測試端與故障點之間的往返傳播時間差，結(jié)合對應(yīng)型號電纜的行波傳播速度，精準(zhǔn)推導(dǎo)故障點與測試端的直線距離。
電纜行波傳播速度主要由絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)決定，不同材質(zhì)電纜的波速參數(shù)存在固定差異，其中電網(wǎng)應(yīng)用*泛的交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜、傳統(tǒng)充油電纜的行波傳播速度相對穩(wěn)定。波速校準(zhǔn)精度是影響故障定位誤差的核心因素，行業(yè)規(guī)范對波速校準(zhǔn)精度有明確約束，保障定位作業(yè)的精準(zhǔn)度。
當(dāng)前行業(yè)主流的主動式故障定位技術(shù)以低壓脈沖反射法、高壓閃絡(luò)法為核心，兩類技術(shù)均依托行波傳輸理論研發(fā)，適配絕大多數(shù)高壓電纜故障排查場景。隨著電網(wǎng)運(yùn)維智能化升級，故障定位技術(shù)不再局限于單一的行波時間差計算模式，逐步向多特征量融合識別方向發(fā)展，通過整合故障放電聲、磁場、溫度等多維度特征參數(shù)，持續(xù)提升復(fù)雜場景下的定位精度與技術(shù)適配性。
三、兩類核心高壓電纜故障定位方法技術(shù)對比
低壓脈沖反射法與高壓閃絡(luò)法底層技術(shù)原理同源，但在測試信號幅值、觸發(fā)方式、作業(yè)邏輯上存在本質(zhì)差異，形成了差異化的技術(shù)特征與適用場景，是現(xiàn)場故障定位的兩大核心技術(shù)支撐。
3.1 低壓脈沖反射法技術(shù)特征
低壓脈沖反射法核心作業(yè)邏輯為：向電纜芯線注入低壓矩形脈沖信號，脈沖沿電纜軸向傳輸過程中，遇到波阻抗不匹配點位時會產(chǎn)生反射波，測試設(shè)備精準(zhǔn)采集入射波與反射波的時間差，結(jié)合預(yù)校準(zhǔn)的電纜行波速度，計算得出精準(zhǔn)的故障距離，該技術(shù)作業(yè)流程、設(shè)備性能均符合現(xiàn)行高壓測試設(shè)備相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
該技術(shù)適用場景具備明確局限性，主要適配低阻接地故障、電纜斷線、線路開路等常規(guī)故障類型，可滿足中短距離電纜故障排查需求，定位精度穩(wěn)定，受現(xiàn)場環(huán)境干擾較小。其核心作業(yè)優(yōu)勢集中在三個方面：一是安全性突出，全程無需高壓供電設(shè)備，無高壓作業(yè)風(fēng)險，操作人員無需高壓專項作業(yè)資質(zhì)，現(xiàn)場安全管控難度低；二是測試效率極高，單次測試流程簡潔，可快速完成故障類型初步判定，適配應(yīng)急搶修場景；三是設(shè)備集成度高、操作門檻低，單人即可獨立完成現(xiàn)場測試作業(yè)，適配各類簡易作業(yè)場景。
與此同時，低壓脈沖反射法的技術(shù)短板十分顯著，無法有效識別高阻故障與閃絡(luò)性故障。該類故障點位的波阻抗變化幅度極小，低壓脈沖反射信號幅值微弱，低于設(shè)備識別閾值，無法被有效捕捉，成為該技術(shù)的核心應(yīng)用盲區(qū)，無法適配復(fù)雜高阻故障排查場景。
3.2 高壓閃絡(luò)法技術(shù)特征
高壓閃絡(luò)法主要針對低壓脈沖反射法無法識別的復(fù)雜故障場景研發(fā)，作業(yè)邏輯為：向故障電纜持續(xù)施加梯度升高的高壓脈沖信號，當(dāng)電壓達(dá)到故障點擊穿閾值時，故障點發(fā)生瞬時閃絡(luò)放電，產(chǎn)生定向傳播的放電行波，設(shè)備通過采集行波往返傳播時間差，結(jié)合電纜波速參數(shù)計算故障點位。目前行業(yè)主流技術(shù)分為直流高壓閃絡(luò)法與沖擊高壓閃絡(luò)法兩類，分別適配不同電壓等級、不同故障特征的閃絡(luò)、高阻故障場景，技術(shù)作業(yè)規(guī)范、設(shè)備參數(shù)均遵循高壓電纜故障測試專用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
高壓閃絡(luò)法的核心優(yōu)勢為故障適配范圍廣，可有效覆蓋各類高阻泄漏故障、閃絡(luò)性故障，*彌補(bǔ)低壓脈沖反射法的應(yīng)用盲區(qū)，能夠適配電網(wǎng)中絕大多數(shù)復(fù)雜電纜故障場景，同時可滿足長距離高壓電纜的故障定位需求，場景適配性更強(qiáng)。
該技術(shù)的局限性也較為突出：一是安全作業(yè)要求嚴(yán)苛，需配套專用高壓發(fā)生設(shè)備，作業(yè)現(xiàn)場必須劃定高壓安全防護(hù)區(qū)域，操作人員必須具備高壓作業(yè)資質(zhì)，安全管控流程復(fù)雜；二是操作性要求高，需逐步調(diào)整輸出電壓確認(rèn)故障點擊穿閾值，測試流程繁瑣、單次作業(yè)耗時更長，對操作人員的技能、現(xiàn)場經(jīng)驗要求較高；三是適配電纜類型有限，部分特殊絕緣結(jié)構(gòu)的電纜設(shè)備無法承受高壓脈沖沖擊，不適用于該技術(shù)方案。
3.3 兩類方法的多維度對比
從原理維度來看，低壓脈沖反射法為主動注入低壓脈沖、采集故障點反射波完成測算，故障點無需擊穿放電；高壓閃絡(luò)法依托高壓擊穿故障點，通過采集故障點自發(fā)放電行波實現(xiàn)定位，依賴故障點瞬時擊穿特性。
從適用場景維度來看，低壓脈沖反射法主打低阻、開路、斷線等常規(guī)簡單故障，適配配網(wǎng)電纜故障初判、快速排查場景；高壓閃絡(luò)法主打高阻、閃絡(luò)等復(fù)雜故障，適配主網(wǎng)高壓電纜、未知類型故障的精準(zhǔn)定位場景。
從作業(yè)安全維度來看，低壓脈沖反射法全程低壓作業(yè)，無高壓安全風(fēng)險，現(xiàn)場管控簡單；高壓閃絡(luò)法涉及高壓作業(yè)，必須嚴(yán)格執(zhí)行高壓作業(yè)安全規(guī)范，作業(yè)人員需經(jīng)過專項培訓(xùn)、持證上崗。
從定位精度維度來看，低壓脈沖反射法波形穩(wěn)定、受現(xiàn)場干擾小，定位誤差可控性強(qiáng)；高壓閃絡(luò)法受高壓脈沖波形畸變、現(xiàn)場電磁干擾影響，定位誤差略大于前者。
從設(shè)備與作業(yè)成本維度來看，低壓脈沖反射法設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，作業(yè)人力、時間成本低；高壓閃絡(luò)法設(shè)備集成高壓發(fā)生模塊，設(shè)備成本更高，且作業(yè)流程復(fù)雜、人力與時間成本更高。
四、現(xiàn)場作業(yè)選型與應(yīng)用建議
結(jié)合兩類核心定位技術(shù)的性能特征、適用邊界，高壓電纜故障定位現(xiàn)場作業(yè)需遵循“先低壓后高壓、先粗測后精測”的核心選型原則，結(jié)合故障類型、電纜電壓等級、現(xiàn)場作業(yè)條件，科學(xué)選用單一技術(shù)或組合技術(shù)方案，提升故障排查效率與精準(zhǔn)度。
第一，故障預(yù)排查、已知簡單故障場景，優(yōu)先選用低壓脈沖反射法。針對配網(wǎng)常規(guī)電纜巡檢故障、明確的低阻故障、斷線及開路故障，或作業(yè)空間狹窄、無高壓作業(yè)條件、運(yùn)維班組無高壓作業(yè)資質(zhì)的場景，可采用該技術(shù)完成快速粗定位。作業(yè)前需嚴(yán)格校準(zhǔn)電纜行波速度，優(yōu)先采用電纜出廠標(biāo)準(zhǔn)波速參數(shù)，無出廠參數(shù)時可通過同型號完好電纜現(xiàn)場校準(zhǔn)，嚴(yán)控校準(zhǔn)誤差，保障基礎(chǔ)定位精度。
第二，未知故障類型、疑似復(fù)雜故障場景，采用“低壓脈沖初篩+高壓閃絡(luò)精測”的組合方案。現(xiàn)場作業(yè)時，先通過低壓脈沖反射法排查、排除簡單低阻、開路故障，判定故障為高阻、閃絡(luò)類復(fù)雜故障后，再啟用高壓閃絡(luò)法開展精準(zhǔn)定位。該組合選型方式可有效規(guī)避單一技術(shù)的應(yīng)用短板，大幅提升復(fù)雜故障定位準(zhǔn)確率，縮短故障排查時長。采用高壓閃絡(luò)法作業(yè)時，需嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，梯度升壓作業(yè)，杜絕電壓驟升造成電纜絕緣二次損傷，同時落實現(xiàn)場安全警戒管控，防范高壓作業(yè)風(fēng)險。
第三，高電壓等級、長距離主干電纜故障場景，優(yōu)先選用一體化智能定位設(shè)備。集成兩類核心技術(shù)的一體化設(shè)備，可實現(xiàn)故障類型自動識別、測試模式智能切換、波速參數(shù)自動校準(zhǔn)，大幅減少人工操作干預(yù)，適配全電壓等級高壓電纜故障定位需求，有效提升復(fù)雜工況、長距離電纜故障的整體作業(yè)效率，適配智能電網(wǎng)運(yùn)維發(fā)展需求。
五、電纜故障檢測技術(shù)發(fā)展趨勢
依托電網(wǎng)智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型推進(jìn)，高壓電纜故障檢測與定位技術(shù)持續(xù)迭代升級，整體朝著多技術(shù)融合、智能精準(zhǔn)、不停電預(yù)判的方向快速發(fā)展。
一是檢測技術(shù)多方法融合。行業(yè)將逐步整合低壓脈沖反射、高壓閃絡(luò)、聲磁定點、傳感檢測等多類技術(shù)路線，打造一體化檢測體系，實現(xiàn)故障自動識別、參數(shù)自動校準(zhǔn)、結(jié)果自動輸出，*限度降低人工操作、人工判讀帶來的誤差，提升故障定位的自動化水平與精準(zhǔn)度。
二是檢測過程智能化升級。依托邊緣計算、人工智能算法，實現(xiàn)行波波形智能識別、故障特征智能分析，有效解決復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境下波形干擾大、人工識別準(zhǔn)確率低的行業(yè)痛點，持續(xù)提升復(fù)雜工況下的故障定位可靠性。
三是帶電檢測常態(tài)化普及。傳統(tǒng)停電故障定位模式需中斷供電，影響供電可靠性，而帶電檢測技術(shù)可在電纜不停電運(yùn)行狀態(tài)下，提前識別絕緣老化、局部放電等潛在隱患，推動電纜運(yùn)維從傳統(tǒng)“事后搶修”向“事前預(yù)判、主動運(yùn)維”轉(zhuǎn)型，從源頭降低電纜故障突發(fā)概率，提升電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
長遠(yuǎn)來看，隨著光纖傳感、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與電網(wǎng)運(yùn)維深度融合，高壓電纜故障監(jiān)測將實現(xiàn)全時段、全覆蓋在線監(jiān)測，無需人工現(xiàn)場逐點測試，即可自動完成故障預(yù)警、精準(zhǔn)定位，大幅縮短故障響應(yīng)與處置時長，持續(xù)夯實電網(wǎng)高可靠供電能力。
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