摘要

電纜故障通常可按故障點的電氣表現分為低阻故障、高阻故障、開路故障和閃絡性故障，其中高阻故障在國內行業標準中又被細分為泄漏性高阻故障與閃絡性高阻故障兩個亞型。低阻與開路能夠在低壓脈沖反射波形中呈現較明顯的反射特征，高阻與閃絡則需要借助高壓沖擊、電弧反射或脈沖電流等方法，讓故障點在受控條件下產生可捕獲的電氣突變。本文從故障機理、波形特征、測試方法、現場流程和設備選型幾個方面展開說明，并結合康高特自研"關羽"高能量電纜故障定位儀的技術配置，幫助運維人員建立更可靠的故障判斷思路。

 

一、結論先行：四類故障的區別在哪里

電纜故障不能只按"短路"或"接地"來判斷。對于地下電力電纜、軌道交通電纜、工業廠區饋線和新能源場站集電線路，故障點的電阻狀態、導體連續性以及擊穿過程，都會影響測試結果。工程上常說的低阻、高阻、開路和閃絡，分別對應不同的電氣行為。

低阻故障是故障點絕緣電阻下降，電流能夠通過該處流向另一導體、金屬屏蔽層或大地。開路故障是導體連續性中斷，斷點兩側無法形成正常導電通路。高阻故障雖然已經存在絕緣缺陷，但故障點仍保持較高阻值，低壓測試信號不容易產生可辨識反射。閃絡性故障則強調"隨電壓變化"的特點：絕緣薄弱點在較高電壓下發生瞬時擊穿，電壓降低后放電通道熄滅，故障點又恢復為高阻狀態。

四者并非處于完全相同的分類層級。低阻和高阻主要描述故障電阻的高低，開路描述導體是否斷開，閃絡描述故障是否會在特定電壓條件下間歇性擊穿。電力行業標準 DL/T 849.1-2019《電力設備專用測試儀器通用技術條件 *部分：電纜故障閃測儀》正是按這三個維度給出術語定義的：開路故障指電纜相間或相對地的絕緣電阻值達到規范值，但工作電壓不能傳輸到終端，或終端有電壓而負載能力較差；低阻故障指電纜相間或相對地的絕緣受損，絕緣電阻減小到一定程度（小于100Ω），能用低壓脈沖法測量；高阻故障則指故障電阻較大、只能用閃絡法進行測量的電纜故障，它包括泄漏性高阻故障和閃絡性高阻故障兩類。

這里有一個現場*混淆的地方：低阻與高阻的分界并沒有*的數值。DL/T 849.1-2019 用的是100Ω這一檔，而 IEEE Std 1234-2019 在給出時域反射法（TDR）的適用建議時，采用的是另一套參照——TDR 可用于定位終端、接頭、變壓器、連接線、導體斷開、屏蔽層銹蝕、接頭分離，以及絕緣電阻小于電纜特征阻抗10倍的故障，但不能檢測間歇性缺陷。按電力電纜特征阻抗 Z? 通常取 10~40Ω 估算，10倍即 100~400Ω。此外，現場實測中還常以故障電阻 Rf=3kΩ 作為劃分高阻與低阻的經驗界線，因為該阻值恰好能給出回線法電橋*測量所必需的 10~50mA 測量電流。

三套判據的分歧不是誰對誰錯，而是用途不同：100Ω 與 10Z? 用于判斷"低壓脈沖法能不能看到反射"，3kΩ 用于判斷"電橋法能不能建立足夠的測量電流"。康高特建議現場不要只認一個數字，而是把三個判據連同被測電纜的電壓等級、絕緣材料和敷設方式一起記入測試記錄，這樣后續復核波形時才有依據。康高特自研的"關羽"高能量電纜故障定位儀按短路故障（電纜跳閘）、接地故障（電火花）、斷路（電纜斷電）、閃絡性（局部過熱）和泄漏性（泄露電流報警）五類故障設計檢測能力，覆蓋的*是這四類機理及其亞型。

 

二、低阻故障：反射較明顯，故障性質仍需進一步確認

1、低阻故障的形成原因

低阻故障常見于絕緣層局部破損、潮氣侵入、施工時機械損傷、接頭密封不良、壓接缺陷以及長期過熱老化。絕緣材料受到損傷后，芯線與屏蔽層之間形成了阻值較低的泄漏通道。若故障電阻繼續下降并接近零，便可能演變為芯線對地短路或相間短路。

低阻故障的現場表現并不固定。線路可能出現保護裝置跳閘、絕緣電阻降低、相間電阻不平衡，也可能在低負荷狀態下暫時維持運行，負荷增加或環境變潮后再次故障。因此，不能僅以"線路還能送電"判斷故障已經消失。對故障相、非故障相和屏蔽層分別進行絕緣與導通測量，通常比單次測量更有參考價值。

2、TDR 如何識別低阻故障

時域反射法（TDR）向電纜注入低壓脈沖。當脈沖遇到電纜末端、接頭、分支或故障點等阻抗不連續位置時，會產生反射。設傳輸線特征阻抗為 Zc，反射點阻抗為 Zo，則反射系數 ρ=(Zo?Zc)/(Zo+Zc)：理想開路時 Zo 趨于無窮大，ρ 趨于 +1，反射波與入射波同極性；理想短路時 Zo 趨于零，ρ 趨于 ?1，反射波與入射波反極性。低阻故障的波形通常介于正常線路與理想短路之間，反射幅度取決于故障電阻與特征阻抗的比值——這也是為什么判據要用"10倍特征阻抗"這樣的相對量，而不是某個固定歐姆值。

故障距離由脈沖往返傳播時間和傳播速度共同決定，計算關系可寫為：

l = v × Δt / 2

式中，l 為測試端到故障點的距離，v 為脈沖在電纜中的傳播速度，Δt 為入射波與故障反射波之間的時間差。由于不同絕緣材料和結構的傳播速度不同，輸入錯誤的波速會直接帶來距離偏差。實際測試應優先使用同型號電纜的已知長度進行波速校準，而不是照搬設備默認值。DL/T 849.1-2019 在測速功能上專門提出要求：在已知電纜全長的條件下，閃測儀應能通過校準電纜全長取得較準確的電波傳輸速度，且儀器內應設置三種以上絕緣介質中的電波傳輸速度——這條要求本身*說明，波速不是一個可以一勞永逸設定的常數。

波形能看多清楚，取決于采樣率。關羽采用高達 400MHz 的波形采樣率，使測得的波形更接近原始波形，并且可以進行相間波形對比。對低阻故障而言，這一點很關鍵：低阻反射的幅度本*不大，采樣點稀疏會讓反射拐點變得圓滑，游標取點時的幾納秒偏差折算到距離上*是數米。高采樣率配合相間對比，能把"這一相的拐點是不是故障"判斷得更穩一些。

3、低阻故障的實用測試方法

線路完成停電、驗電、放電和接地后，可以先用低壓脈沖法觀察電纜全長波形。測試人員需要確認測試端、遠端和電纜相別，記錄電纜端部、接頭和故障反射的位置。若波形存在多個明顯反射峰，應結合竣工圖、接頭位置和健全相波形判斷，不能將靠近某個接頭的峰值直接認定為故障點。

電橋法也可用于部分低阻故障。它通過測量故障回路的電阻分布推算故障位置，對線路參數和回路完整性有一定要求。當電纜受潮嚴重、接頭數量較多或故障電阻隨電壓變化時，電橋讀數可能出現較大不確定性。此時，可將電橋結果作為輔助信息，再用脈沖反射或其他方法復核。

關羽在低壓脈沖法下提供一鍵測試：進入自動模式后自動選擇合適范圍和增益，直接給出故障定位距離。這省去了現場反復手動調節量程和增益的過程，但自動量程不等于自動判讀——范圍和增益的選擇依據是反射幅度，它無法替測試人員區分"故障反射"與"接頭反射"。正確的做法是保留原始波形，把自動測試結果與健全相波形、竣工圖資料交叉核對。

 

三、高阻故障：為什么低壓脈沖可能無法直接發現

1、高阻故障的電氣特征

高阻故障通常由絕緣老化、局部放電、受潮、樹枝化缺陷、外力損傷和附件應力集中逐步發展形成。故障點雖然已經削弱了絕緣性能，但尚未形成穩定的低阻通路。低壓脈沖到達故障位置后，反射信號可能非常微弱，容易被電纜本身的衰減、接頭反射、電磁干擾和儀器噪聲覆蓋。

這類故障常見于中間接頭、終端、管道積水區域和長期熱循環明顯的線路。運行中可能表現為偶發跳閘、雨后故障、負荷升高后故障，或者耐壓試驗時擊穿而常規絕緣電阻測試正常。DL/T 849.1-2019 把高阻故障進一步分為泄漏性高阻故障和閃絡性高阻故障：泄漏性故障在做電纜高壓絕緣試驗時，泄漏電流隨試驗電壓升高而增大，電壓升到額定值時泄漏電流超過規程要求；閃絡性故障則是電壓升到某值時泄漏電流突然增大且表針呈節拍性擺動，電壓稍降現象即消失，而電纜絕緣仍保持極高的阻值。這個區分很有實用價值——泄漏性故障的反射通道是"持續存在但阻值高"，閃絡性故障的反射通道是"間歇出現且不可預測"，后者的定位難度明顯更高。

高阻并不代表故障輕微，恰恰說明故障點的狀態不穩定，后續可能向閃絡或低阻擊穿發展。

2、高阻故障的定位原理

高阻故障定位的關鍵，是讓故障點在可控時間內形成可檢測的電氣突變。IEEE Std 1234-2019《IEEE Guide for Fault-Locating Techniques on Shielded Power Cable Systems》按故障類型對定位方法做了完整梳理，其中用于高阻與閃絡故障的主要是三類。

高壓沖閃法通過施加高壓或沖擊脈沖，使故障點擊穿并產生放電行波。IEEE Std 1234-2019 在電容放電（沖擊法）一節中明確，沖擊發生器需配合 TDR 裝置或聲音檢測裝置實現定位，推薦做法是采用電弧反射法完成預定位，再用聲磁同步等*定位裝置完成定點。

脈沖電流法采用高壓脈沖源注入高壓脈沖，而非傳統 TDR 的低壓尖脈沖，通過捕捉故障放電產生的暫態電流再按傳播時間換算故障距離。該標準指出，注入脈沖寬度的選擇要考慮脈沖發生器、電纜特征阻抗、耦合器特性以及故障特性，其主要限制在于波形解釋——故障點、接頭和終端都會產生反射。它被列為沖擊電弧法的后備技術，更適用于長距離、高衰減的電纜。

弧反射法把高壓沖擊與 TDR 結合，在故障點形成短時電弧，使其阻抗暫時下降，隨后利用 TDR 獲取反射位置。IEEE Std 1234-2019 特別提醒，弧反射不能用于閃絡無法建立的缺陷定位；分層絕緣電纜、水下故障等間歇性故障定位困難；長距離輻射系統脈沖衰減嚴重；纏繞式屏蔽帶的電纜或屏蔽層已腐蝕的電纜也不建議使用，并強調應綜合考慮電纜長度和分支數量后再確定是否選用。該標準同時給出補充手段——燒弧反射法：當沖擊電弧法無效時使用，常見于鉛紙電纜、水下電纜、水浸油浸電纜或充油電纜，要求燒弧源能使故障點電離并維持至少 4~5A 電流，定位時間通常小于5分鐘。

二次脈沖法的過程更直觀一些：先用高壓脈沖使故障點擊穿燃弧，此時故障點由高阻變為瞬時短路，注入低壓脈沖記錄"帶電弧波形"；待電弧熄滅、故障電阻恢復高阻后，再注入一個低壓脈沖記錄"無電弧波形"；把兩條波形疊加，明顯分歧點離測試端的距離*是故障距離。這套方法把沖擊高壓閃絡法中的復雜波形簡化成了低壓脈沖短路波形，判讀難度大幅下降。

二次脈沖法有其固有難點：燃弧時間只有微秒級，擊穿燃弧與低壓脈沖必須高度同步，要在如此短的時間內發出采樣脈沖并保證同步并不容易，采樣成功率因此難以做到*。行業后續的改進正是在這條線上推進的——多次脈沖法（也稱八次脈沖法）在擊穿燃弧時發出一連串低壓脈沖，總有一個能與高壓燃弧合拍；三級脈沖法則采用雙沖擊方式延長并穩定燃弧，在中壓續弧脈沖作用下把燃弧時間從微秒級延長到毫秒級，提高了百倍以上，采樣成功率可實現 99%。理解這條演進路徑，有助于在選型時判斷一臺設備的高阻定位能力到底處在哪個技術階段。

這里要提醒一句：高阻故障測試不是簡單地把輸出電壓往上調。沖擊能量、放電重復次數、耦合回路、采樣帶寬、觸發同步和安全聯鎖都會影響測量質量。IEEE Std 1234-2019 在 Scope 與 Purpose 中表述得很清楚：選擇電纜故障定位方法時，應在提高定位流程有效性的同時，盡量減少對電纜系統絕緣的附加損傷；該指南的意圖是幫助排查與測試人員安全快速地定位故障電纜段，同時把對仍可使用的電纜、附件及設備造成進一步損壞的風險降到*。關羽使用 1800J 的沖擊能量，其設計出發點正是讓故障點的波形能夠清晰地反饋出來，而不是單純追求更高的輸出電壓。

 

四、開路故障：等效阻抗很高，定位也可能受到接頭影響

1、開路故障的常見原因

開路故障是電纜導體連續性中斷，常見原因包括導體拉斷、端子松脫、接頭內部連接失效、施工牽引過度、外力擠壓和長期機械振動。通信電纜、控制電纜和鐵路信號電纜中，開路還可能表現為某一芯線接觸不良或間歇斷路。

開路點兩側無法形成正常負載電流，但對地絕緣可能暫時保持良好。因此，絕緣電阻測試正常并不能排除開路。導通測試、芯線電阻比較和帶載功能驗證應當結合進行。

2、開路故障的 TDR 波形

理想開路相當于阻抗突變到很高，反射系數接近 +1，因而通常產生與入射波同極性的反射。但真實電纜的開路位置可能存在殘余電容、潮濕介質、接頭結構或輕微接觸，使反射波出現展寬、振鈴或多峰。

康高特在多個項目中觀察到一個共性現象：開路"容易看到"不等于"可以不復核"。Hu 等人在 IEEE《Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation》發表的論文引言中即指出，TDR 是應用*泛的定位方法之一，能夠定位開路、短路這類會產生明顯反射的硬故障，但其顯著缺陷在于難以定位阻抗變化很小的軟故障，以及長距離電纜中的故障。這意味著測試人員仍需校準波速、確認電纜全長、區分故障峰與接頭峰，并從另一端進行反向測量。

還有一個容易被忽略的約束：測試盲區。DL/T 849.1-2019 規定，低壓脈沖法與閃絡法的測試盲區均不大于 50m（距測試端）。盲區內的故障點無法用該方法正常測出，遇到"波形上看不出故障但線路確實不通"的情況，應優先懷疑故障點落在測試端附近的盲區，改從另一端測量。

關羽的自動模式覆蓋低壓脈沖法下的一鍵測試，配合 400MHz 波形采樣率，可以讓終端、接頭與斷線反射的拐點更清晰地呈現；相間波形對比功能則能在懷疑某一相斷線時，把故障相與健全相的波形疊在一起看差異，這對判斷"是不是多相斷線"尤其有用。

 

五、閃絡性故障：故障狀態隨電壓和時間變化

1、閃絡與高阻故障的關系

閃絡性故障在 DL/T 849.1-2019 中被歸入高阻故障，是它的間歇性表現。電纜絕緣薄弱點在電壓升高到某一水平后被擊穿，形成瞬時放電通道；當電壓下降或放電能量釋放完成后，通道熄滅，故障點又恢復較高阻值。由于故障不能在低壓條件下穩定復現，普通絕緣電阻測試可能得到相對正常的讀數。

閃絡故障常出現在中間接頭、終端、受潮區域、局部放電發展區域和受到熱機械應力反復作用的位置。運行記錄中若出現雷雨天氣跳閘、重復合閘失敗、耐壓試驗擊穿或故障間隔時間不固定，應考慮閃絡性故障的可能。

2、閃絡故障的判斷要點

現場應記錄每次測試的起始電壓、擊穿電壓、沖擊次數、波形形態和故障是否重復出現。若多次測試的反射位置集中在相近區間，說明故障點具有一定穩定性；若波形位置和幅值變化明顯，則需要考慮閃絡通道不穩定、測試接線變化或線路中存在多個缺陷。

按 IEEE Std 1234-2019 的技術說明，弧反射通過沖擊電壓使高阻故障點短時間形成電弧，再由 TDR 測量反射時間，從而為高阻故障提供可識別的定位特征。但沖擊測試本身會改變故障點狀態，甚至加速原有絕緣損傷。因此，電壓等級、沖擊能量和重復次數必須依據試驗規程及電纜狀態確定，不能為了追求波形清晰而無控制地重復沖擊。

關羽按閃絡性（局部過熱）與泄漏性（泄露電流報警）兩類分別設計檢測能力，這兩類雖然同屬高阻范疇，但觸發條件與波形表現差別很大：泄漏性故障在電壓升高過程中*能捕獲反射，閃絡性故障則必須等待擊穿瞬時。現場的做法是先在較低電壓下觀察泄漏電流隨電壓的變化趨勢，確認是否存在泄漏性特征；若低壓段無異常，再按規程逐級升壓嘗試建立閃絡，并完整記錄每一級的電壓、時間與波形。

 

六、電纜故障定位的完整現場流程

1、測試前：先確認線路狀態

測試之前，應取得電纜竣工圖、線路長度、截面、絕緣材料、接頭數量、敷設方式、屏蔽接地方式和歷史故障記錄。對于存在并聯電纜、分支箱、環網柜、變壓器或負載設備的線路，需要明確哪些設備已經斷開，避免外部回路影響波形。

隨后執行停電、驗電、放電、接地和掛牌等安全步驟。電纜兩端必須采取可靠隔離措施，確認測試電壓不會反送至其他設備。對高壓電纜進行沖擊測試時，還要設置警戒區域，配備放電棒、接地線和必要的安全監護人員。

2、粗測階段：先判斷故障性質和距離

低壓脈沖測試適合用于開路、短路和部分低阻故障。測試人員應先采集健全相或已知正常電纜的基準波形，再采集故障相波形，通過波形疊加觀察異常反射。對于高阻或閃絡故障，需要在符合規程的前提下使用高壓沖閃、脈沖電流或弧反射方法，使故障點產生可捕獲的反射或放電信號。

測距結果應至少重復測量兩次，并記錄波速設置、測試端、故障相、測試電壓和波形編號。若從兩端測得的故障位置經過線路長度換算后不能相互吻合，應優先檢查端點定義、波速、余纜、接頭和分支，而不是立即認定儀器故障。

關羽的三項配置在這一階段分別對應不同的困難：1800J 沖擊能量解決的是高阻、閃絡故障"打不出反射"的問題；400MHz 波形采樣率解決的是反射拐點"看不清楚"的問題；自動模式下一鍵測試、自動選擇合適范圍和增益，解決的是現場反復設置量程帶來的效率損耗與人為遺漏。三者疊加，一套設備即可覆蓋從低阻、開路到高阻、閃絡的粗測需求，減少了測距主機、高壓沖擊單元與輔助設備之間的轉運和接線環節。

3、*定點階段：把電氣距離換成地面位置

儀器輸出的是從測試端到反射位置的電氣距離，并不等同于地面開挖坐標。電纜實際敷設路徑、彎曲、垂直落差、余纜、接頭長度、波速誤差和測試端定義，都會造成電氣距離與地理距離不一致。

*定點前，應使用路徑儀或電磁感應方法確認電纜走向，再根據故障粗測距離縮小范圍。對高壓沖擊后能夠產生聲響和電磁響應的故障，可以采用聲磁同步法。IEEE Std 1234-2019 將其列入循跡、定位與*定點方法之中：放電會同時產生電磁信號與聲信號，兩者傳播速度相差極大，通過到達時間差可以進一步逼近故障點位置。

需要注意的是，交聯聚乙烯電纜內部存在大量無規則氣隙，放電時擊穿處發出的聲音會在電纜填充物內漫射，聲測信號因此可能被削弱或偏移。這也是為什么聲磁同步要與電氣粗測結果交叉驗證，而不是單獨依賴聲音大小找點。關羽支持相間波形對比并保留測試波形，粗測與定點兩個階段的記錄可以前后對照，便于判斷定點位置是否落在粗測給出的區間內。

4、修復后：驗證故障是否真正消除

故障點完成修復后，不能只觀察線路是否恢復送電。應按照相應試驗規程重新進行絕緣、導通、相間和屏蔽層檢查，必要時復測故障距離和波形。修復前后的測試數據應歸檔，尤其是高阻和閃絡故障，后續運行中仍需關注局部放電、負荷變化、溫升和重復跳閘記錄。

此外，裝備配置本身也有依據可循。*電網設備配電〔2021〕86號文在"加強檢測裝備配置"一節中要求，進一步加強配電電纜運檢裝備和在線監測裝置的選型與配置，按照配電電纜專用運檢裝備配置標準，分級分類配置交流耐壓、振蕩波局放、超低頻介損、電纜路徑探測、電纜識別、電纜故障探測定位等裝備，逐步推進多功能、輕量化、智能化帶電檢測裝備應用。關羽的檢測能力設計即參照了這一配置要求。

 

七、關羽高能量電纜故障定位儀的技術配置與適用場景

對于電纜故障定位這類作業，設備能否覆蓋"故障識別、距離測量、波形采集、數據保存和現場復核"幾個環節，比單獨強調某一個參數更具有實際意義。康高特自研的關羽高能量電纜故障定位儀把脈沖測距、高壓沖擊放電、高速波形采集和波形比對組合在同一套設備體系中。

該系列的核心配置可以概括為三項。其一為沖擊能量：關羽使用 1800J 的沖擊能量，能夠清晰地反饋故障點的波形。其二為波形采集：采用高達 400MHz 的波形采樣率，使得測得的波形更接近原始波形，并且可以進行相間波形對比。其三為自動測試：具有自動模式，低壓脈沖法下一鍵測試，自動選擇合適范圍和增益，直接給出故障定位距離。

適用電壓等級方面，關羽可測 380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV 等電力電纜，覆蓋從低壓配電到高壓輸電的完整序列。可測故障類型包括短路故障（電纜跳閘）、接地故障（電火花）、斷路（電纜斷電）、閃絡性（局部過熱）和泄漏性（泄露電流報警）。在產品歸類上，它屬于電纜故障*定點儀，標定的應用領域為電網、電廠、軌道交通和其他。

把這套配置放回前面五節的故障機理來看，對應關系*很清楚了：低阻與開路故障靠低壓脈沖反射，考驗的是采樣率與波形判讀，對應 400MHz 采樣率與相間波形對比；高阻與閃絡故障靠高壓沖擊建立反射通道，考驗的是沖擊能量與觸發同步，對應 1800J 沖擊能量；泄漏性故障介于兩者之間，需要在升壓過程中連續觀察，對應自動模式下的范圍與增益自動匹配。

對于城市 10kV 配電電纜，這類組合配置可以減少測距主機、高壓沖擊單元和輔助設備之間的轉運與接線環節；對于軌道交通、工業廠區和新能源場站，波形保存與比對能力有利于形成故障前后對比記錄和班組檢修檔案。康高特建議使用者在每次作業中固定保存三類波形：健全相基準波形、故障相修復前波形、故障相修復后波形，長期積累下來*是一份可追溯的線路健康檔案。

自動測試功能能夠減少現場反復設置量程和增益的工作，但不能替代人員判讀。接頭、分支、交叉互聯、屏蔽層接地方式和環境噪聲都可能造成反射峰變化。使用電纜故障定位儀時，仍需保存原始波形、確認波速和端點，并通過路徑確認或聲磁同步方法完成地面復核。

康高特成立于 2008 年，是一家集研發、代理、銷售、檢測、租賃和維修于一體的綜合性便攜式儀器服務企業，業務涉及電力、疾控衛生、軌道交通、石油石化、環保、生產制造、水質監測、漏水檢測和國防*等領域，擁有電纜故障定位儀、SF6 綜合檢測儀、露點儀、絕緣電阻測試儀、回路電阻測試儀等多款自研產品。對需要長期開展電纜搶修的單位而言，設備供應能力之外，還應考察校準支持、現場培訓、備機安排、維修響應、配件供應和數據管理能力。電纜故障定位儀廠家是否能夠圍繞完整測試流程提供服務，往往會直接影響設備的實際使用效果。

 

八、論文案例說明：定位誤差不能脫離線路條件討論

Hu 等人（Yuxiao Hu, Lu Chen, Ying Liu, Yang Xu）在 IEEE《Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation》發表的《Principle and Verification of an Improved Algorithm for Cable Fault Location Based on Complex Reflection Coefficient Spectrum》（Vol.30, No.1, 2023, pp.308-316, DOI: 10.1109/TDEI.2022.3224700）中，對一條 5.1km、110kV 電纜開展現場驗證，多個電纜接頭可被有效定位，相對誤差在 0.14%~1.49% 之間；隨后在一條 2.7km、110kV 電纜上進行高阻故障與多接頭定位試驗，相對誤差為 0.37%。研究同時指出，交叉互聯點會形成明顯反射，可能降低該定位方法的可靠性與準確性，兩次現場試驗的交叉互聯點均被人工改為跨接頭臨時直通。

引用這個案例時，有一點必須交代清楚：該論文提出的方法是頻域反射法（FDR）的改進算法，以復反射系數譜（CRCS）為分析譜，并采用切比雪夫窗函數抑制旁瓣、提高定位靈敏度，其技術路線與時域脈沖反射（TDR）并不相同。把 FDR 方法在多接頭線路上取得的誤差水平，直接套到 TDR 設備上，或者反過來用 TDR 的經驗去質疑 FDR 的結果，都是不成立的。

這個案例的價值，在于說明測距結果與線路結構密切相關。長距離電纜的接頭、交叉互聯、終端和波速變化都會改變反射波形，測試方法在某條實驗線路上獲得的誤差，也不能自動轉化為城市地下復雜線路、含多分支線路或不同絕緣材料線路的現場誤差。

關羽可用于 10kV 電纜搶修和供電線路巡檢等場景，但具體故障距離、測試次數、作業時長和測量誤差，應以項目原始波形、測試記錄和驗收報告為準。康高特建議用戶在選型階段按自身線路條件組織試測：設定電纜電壓等級、長度、接頭數量、故障類型、環境噪聲和允許沖擊次數，再比較重復測量的一致性和數據完整性。這樣得到的結論，比任何通用誤差指標都更貼近實際作業。

 

九、選型階段需要確認哪些技術信息

選型時應先確認設備對應的故障類型。開路和低阻故障重點考察低壓脈沖分辨率、波形顯示、波速校準和多次測量一致性；高阻和閃絡故障則應重點了解高壓沖擊能量、弧反射或二次脈沖原理、脈沖電流采集、觸發同步和安全聯鎖。

還要核對設備的額定測試距離、適用電壓等級、輸出波形、采樣帶寬、數據存儲方式、導出接口和附件配置。國內電力行業標準 DL/T 849.1-2019 在這一塊給出了可對照的技術門檻，選型時可以逐條比：

① 測距功能：閃測儀應能直接采用低壓脈沖法對電纜的低阻、開路故障進行探測，并能與高壓電源設備配套使用，對高阻故障及閃絡故障進行故障點距離的粗測。

② 測速功能：在已知電纜全長的條件下，應能通過校準電纜全長取得較準確的電波傳輸速度，儀器內應設置三種以上絕緣介質中的電波傳輸速度。

③ 接口：應具有可以與計算機連接的標準接口。

④ 測試距離：低壓脈沖法單端最小測試距離不小于 10km，閃絡法單端最小測試距離不小于 5km。

⑤ 測試盲區：低壓脈沖法、閃絡法測試盲區均不大于 50m（距測試端）。

⑥ *允許誤差：應不超過 ±(1%L+20)m，其中 L 為電纜長度。

⑦ 距離讀數最小分辨率 Δd：應小于*允許誤差的 1/10。

⑧ 使用條件：供電電源 AC220(1±10%)V、50(1±5%)Hz，環境溫度 ?10℃~+40℃，相對濕度 RH≤85%（25℃），海拔高度 h≤1000m，特殊使用環境可特殊訂貨。

⑨ 平均無故障時間：不小于 3000h。

對高壓電纜測試而言，測試主機、沖擊單元、耦合器、放電棒、接地線和安全圍欄都屬于作業體系的一部分，不能只采購主機而忽略安全附件。關羽在設備配置上按電網、電廠、軌道交通等應用領域組織交付，用戶在方案階段可以把上述九項逐條對照，明確哪些由主機承擔、哪些需要另行配置。

距離準確性應當通過可追溯的方式驗證。公開號為 CN113359080A 的發明專利申請《電纜故障閃測儀故障測試距離誤差校準方法》（申請號 CN202110773681.5，申請日 2021-07-08，公開日 2021-09-07，申請人為國網浙江省電力有限公司電力科學研究院，發明人王一帆等）提出，將數字示波器作為時間間隔測量的標準裝置，校準時把被校閃測儀置于低壓脈沖法測量模式，在電纜故障模擬裝置上設置單個模擬故障點，由數字示波器讀取入射波與故障反射波的時間間隔值 Δt，再按 Ls=Δt·ν/2 計算模擬故障點對應的故障距離標準值，按 ΔL=Lx?Ls 計算被校儀器的故障距離測量顯示值誤差，且誤差校準在故障點開路和短路情況下各校準一次。該申請后續已被駁回，但其提出的校準思路——用可溯源的時間間隔標準和模擬故障點來考核距離顯示誤差——仍然值得在驗收環節借鑒。康高特建議采購驗收時把已知長度的模擬故障電纜或校準裝置納入測試，并要求記錄測試端、波速、模擬故障距離、儀器顯示值和誤差。

此外，廠家提供的案例應當盡量包含線路電壓、長度、故障類型、接頭數量、測量方法、重復次數和原始波形信息。只有這樣，使用單位才能判斷案例與自身場景是否具有可比性，而不是僅依據概括性描述作出決定。

 

十、常見問題解答

1、低阻故障和短路故障是否相同？

兩者不是完全相同。短路通常指故障阻抗接近零，是低阻故障中的一種典型情況；低阻故障還包括故障點保留一定電阻的接地、相間泄漏或局部擊穿。DL/T 849.1-2019 對低阻故障的界定是"絕緣電阻減小到一定程度（小于100Ω），能用低壓脈沖法測量"，這個 100Ω 的門檻本身*說明低阻是一段區間，而非一個點。

2、為什么絕緣電阻正常，電纜運行時仍然跳閘？

這可能與閃絡性故障、間歇性高阻故障或受潮后絕緣狀態變化有關。低壓、短時間的絕緣電阻測試未必能復現工作電壓下的擊穿過程，需要結合耐壓、局部放電、沖閃、脈沖電流和運行記錄進行判斷。

3、TDR 能否檢測所有電纜故障？

不能。TDR 對開路、短路和部分低阻故障通常較敏感，但高阻和閃絡故障的反射信號可能很弱，或者只在故障點瞬時擊穿時出現，往往需要高壓沖閃、弧反射、脈沖電流或二次脈沖方法配合。IEEE Std 1234-2019 對 TDR 的適用邊界也給出了明確提示：不能檢測間歇性缺陷。

4、電纜故障定位儀顯示的距離*是開挖位置嗎？

不是。顯示距離屬于電氣距離，實際地面位置還要考慮電纜路徑、彎曲、余纜、接頭、波速設置和測試端定義。開挖前應完成路徑確認，并盡量采用另一端測量或第二種定位方法進行交叉驗證。

5、高壓沖擊次數越多，定位結果越可靠嗎？

不一定。重復沖擊可能提高某些閃絡故障的復現概率，也可能改變故障點狀態、加重絕緣損傷或增加設備負擔。IEEE Std 1234-2019 的立場是在提高定位有效性的同時盡量減少對電纜系統絕緣的附加損傷，沖擊電壓、能量和次數應以電纜狀態、試驗規程和現場安全要求為依據，并保存每次測試波形供復核。

6、泄漏性故障算高阻還是閃絡？

按 DL/T 849.1-2019，泄漏性高阻故障與閃絡性高阻故障同屬高阻故障的兩個亞型。區別在于：泄漏性故障的泄漏電流隨試驗電壓升高而持續增大，反射通道持續存在；閃絡性故障則在電壓升至某值時突然擊穿、電壓稍降即恢復，反射通道間歇出現。現場定位時前者相對容易捕獲，后者需要建立閃絡并抓取瞬時波形。

 

十一、結語

低阻、高阻、開路和閃絡分別對應阻值下降、阻值較高、導體中斷以及隨電壓變化的瞬時擊穿，其中高阻故障又包含泄漏性與閃絡性兩個亞型。低壓脈沖和 TDR 適合從清晰反射中測量開路及部分低阻故障，高阻和閃絡則需要借助沖擊、電弧或放電行波使故障特征顯現。真正可靠的故障定位，不僅取決于電纜故障定位儀本身，還取決于線路資料、波速校準、接線質量、波形判讀、路徑確認和安全流程。

康高特自研的關羽高能量電纜故障定位儀把 1800J 沖擊能量、400MHz 波形采樣率、相間波形對比和低壓脈沖法一鍵自動測試組合在同一套設備體系中，可測 380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV 等電力電纜的短路、接地、斷路、閃絡性與泄漏性故障，可為城市配電電纜、軌道交通、工業廠區和新能源場站等場景提供一種設備配置思路。具體項目仍應根據電纜電壓等級、長度、絕緣結構、接頭數量和故障性質，由電纜故障定位儀廠家提供針對性的測試方案，并通過現場記錄和校準結果驗證設備適用性。