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3.1.5 三项短路接地 三相短路接地测距接线如图3.5所示。
图3.5三相短路接地测距原理接线图
为分析方便，先将图3-4中的故障电阻经星-三角形（Y/△）变换后，等效为图3.6(与三相短路故障相同)。
图3.6三相短路接地测距原理等效图
在图3.6中
Rf1=R＇f1+R＇f2+R＇f1R＇f2/R＇f3 Rf2=R＇f2+R＇f3+R＇f2R＇f3/R＇f1 (3-1) Rf3=R＇f1+R＇f3+R＇f1R＇f3/R＇f2
从(3-1)式中可见，若R＇f2﹥R＇f3﹥R＇f1，则Rf2﹥ Rf1 ﹥Rf3。为了提高精度，应将电源加在故障电阻为最小的两相之间(如图AC两相之间的Rf3最小)；将大电阻Rm加在故障电阻为最大的两相之间(如图BC两相之间的Rf2为最大)；最后将故障电阻为中间值的两相芯线(如图AB两相)，在测试端的另一侧用跨接线连接起来。
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由于Rm阻值很大，因此IG≈0，这时UB0=UD0，如图3-5可见 Uf3=Uf1+ Uf2 Uf1=[Rf1∥2(L-X)r0]·Uf3/{R ∥2(L-X)r0] f2[Rf1
(3-2)
由于芯线直流电阻参数非常小，Rf1∥2(L-X)r0的值非常小，即 Rf1∥2(L-X)r0＜＜Rf2，因此Uf1也非常小，若将Uf1的值忽略不计，则 Uf3≈Uf2 (3-3) 根据基尔霍夫定律可得：
U1=Xr0I+Uf3+ Xr0I (3-4) UB0=U2+U3=Uf2+ Xr0I+U3 (3-5)
将(3-4)代入(3-5)并减去(3-6)得
U1-(U2+U3)= Xr0I-U3= Xr0I-RI
调节可调电阻R，使测试端的电压值U1＝(U2+U3)，则 Xr0I-RI＝0 X＝R/r0
由上式可见，三相短路及接地短路故障也可用直流比值法求出故障距离，且计算公式与其它类型短路故障的测距公式一致。
3.1.6 直流比值法在断线接地故障点中的应用
通过以上的讨论，我们同理可以推导出，电缆发生断线接地故障时也可用直流比值法求出故障距离，直流比值法计算故障距离的公式与短路故障的测距公式一样。
3.1.7 直流比值法的误差分析
从理论上分析，影响直流比值法测距精度的因素主要有三个：a短路点过渡电阻值的大小；b大电阻Rm的取值；c电源的波动。 3.1.8 短路点过渡电阻对测距精度的影响
从直流比值法测距的原理分析中可知，测距误差主要是由IG≈0和UDA≈0的假设引起的。
在用直流比值法测距时，应尽量使流过电缆故障段的电流增大，即尽量将电源接在故障电阻小的回路中。在发生相间短路故障和两相接地短路故障时，都是将电源接在故障电阻小的电缆上，其目的就是为了增大流过故障电缆的电流，提高测距精度；在发生三相短路及三相短路接地短路故障时，为提高测距精度，不仅应将电源接在故障电阻为最小的电缆回路中，而且应将故障电阻为最大的故障电缆接在测量装置中的大电阻IG两侧(见图3-5)。
UGD=2(L-X)r0∥Rf1Uf3 / [2(L-X)r0∥Rf1+ Rf2]≈2(L-X)r0Uf3 / Rf2 当故障点为一定时，(L-X)r0为电缆的参数，不会发生改变，若越大，
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Uf3 越小，UGD越接近零，则测距误差越小。
3.1.9 测量装置中 值对测距精度的影响
从(3-5)式可知，Rm值越高，IG越小，则测距精度就越高。因此，Rm值的大小，应根据故障的电阻Rf来选定。Rm值可有多个数十兆欧的电阻串联而成，无论短路点故障电阻Rf值有多大，都可以通过切换选取合适的Rm值，使得Rm＞＞Rf，IG≈0来保证直流比值法的测距精度。
3.1.10 电源波动对测距的影响
低压电力电缆测距所使用的直流电压源，是开关电源将交流电整流、滤波、稳压处理后所提供的。因此，直流电压源的电压特性曲线不是一条理想的直线，而是一条由于受到开关电源谐波干扰和环境噪声干扰，在直流电压值附近有上下波动的曲线。曲线中的纹波是开关电源的谐波引起的，曲线中较大的波动是由环境噪声所引起的。直流电压源的波动，使得低压电力电缆测距装置所采集的电压U1、U2、 U3数据中，含有高次谐波和环境噪声的干扰信号，这必然会引起故障测距的误差。
为了消除电源波动对测距精度的影响，除了对电压采样进行低通滤波，将信号中的高频干扰滤掉外，还应对数据进行数字滤波处理，以滤掉数据中的低频干扰信号。
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第4章 电缆故障定位方法分析
4.1 电缆故障定点方法概述
目前，常用的电缆精确定点的方法有声测法、音频感应法和声磁同步法。声测法主要用于高阻故障的精确定点。实际应用中，声测法常因受到电缆故障点环境因素的干扰，如振动噪声大，电缆埋设过深等，造成定点困难。电阻小于10Ω的低阻故障，传统的定点方法是音频感应法。音频感应法是通过人的耳朵对声音信号强弱的分辨来判断故障点的位置，对操作人员的经验要求较高。声磁同步法利用故障点放电同时产生的电磁波和声波确定故障点。通过监测接收到的磁声信号的时间差，可以估计故障点距离探头的位置，比较在电缆两侧接收到脉冲磁场的初始极性，亦可在进行故障定点的同时寻找电缆路径。 4.1.1 声测法
声测法提高了抗振动噪声干扰的能力；通过检测接收到的磁声信号的时间差，可以估计故障点距离探头的位置；比较在电缆两侧接收到脉冲磁场的初始极性，亦可以在进行故障定点的同时寻找电缆路径。
4.1.2 音频感应法
音频感应法是通过人的耳朵对声音信号强弱的分辨来判断故障点的位置，对操作人员的经验要求较高。
4.2 电缆故障在线监测的发展
随着城网的发展，原有主要依靠定期停电后进行绝缘预防及检测电路的方法已难以满足现实的要求。近年来不少研究者提出了一些新的在线带电检测方法，这些方法对早期发现电力电缆特别是交联聚乙烯电缆存在的绝缘缺陷及老化情况，很有作用。通常有以下几种方法： 4.2.1 直流叠加法
在接地的电压互感器的中性点处加进低压直流电源（通常为50V），使该直流电压与运行中电缆的交流电压叠加，检测通过电缆绝缘层的极微弱的直流电流，即可测得整条电缆的绝缘电阻，从而可对电缆的好坏进行判断。直流叠加法的特点是抗干扰能力较强。但绝缘电阻与电缆绝缘剩余寿命的相关性并不好，分散性相当大。绝缘电阻与许多因素有关，即使同一根电缆，也难以仅靠测量其绝缘电阻值来预测其寿命。 4.2.2 直流分量法
通过检测电缆芯线与屏蔽层电流中极微弱的直流成分，对电缆中某一点或某一局部存在的树枝化（水树枝、电树枝）绝缘缺陷进行劣化诊断。
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直流分量法测得的电流极微弱，有时也不大稳定，微小的干扰电流就会引起很大误差。研究表明，这些干扰主要来自被测电缆的屏蔽层与大地之间的杂散电流，因杂散电流及真实的由水树枝引起的电流，均通过直流分量测量装置，以至造成很大误差。可考虑采取旁路杂散电流或在杂散电流回路中串入电容将其阻断等方法。目前国外将用直流分量法测得的值分为大于100nA、1～100nA、小于1nA 三档，分别表明绝缘不良、绝缘有问题需要注意、绝缘良好。 4.2.3 介质损耗因数法
将加于电缆上的电压用电压互感器或分压器取出，将流过绝缘中的工频电流用电流互感器取出，然后在自动平衡回路中检测上述信号的相位差，即可测出电缆绝缘的介质损耗因数 4.2.4 分布式光纤温度传感器
利用分布式光纤温度传感器，通过检测故障点附近温度变化情况来实现电缆故障定位。这种检测技术成本较高，主要应用于新敷设的重要电缆。 4.3 一种电力电缆绝缘击穿定位的新方法 4.3.1 传统的电阻法对高压击穿定位原理
RR图3.7是电力电缆绝缘击穿时的等效电路图，AC表示铠装钢带，a和cRRR为钢带电阻；BD表示导电线芯，b和d为线芯电阻；e为绝缘击穿点的电阻；电缆总长是L，绝缘击穿点距B端是x。
ARaRcCReBRbERdD
图3.7 电力电缆绝缘击穿时的等效电路图
通过测量A、B、C、D四个端点中的任意三个端点的电阻，就可以对高压击穿点进行定位。以A、B、C三个端点为例。则可得
RAB?Ra?Re?Rb?a （1） RAC?Ra?Rc?b （2）
RBC?Rb?Re?Rc?c （3）
由式（1）、（2）和（3）可推导出
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