電力電纜故障行波測距是基于行波傳輸?shù)某墒旒夹g(shù)，其定位準(zhǔn)確且速度較快，得到了廣泛的應(yīng)用，并在架空線路保護方面得到了延伸應(yīng)用。由于故障切除時間和電纜結(jié)構(gòu)的差異，高壓電力電纜的故障與低壓電力電纜和通信電纜的故障性質(zhì)不同，往往呈現(xiàn)出閃絡(luò)和高阻故障，閃絡(luò)性故障一般要施加一定電壓才會出現(xiàn)故障放電現(xiàn)象，而高阻性故障則相當(dāng)于閃絡(luò)性故障附加一個對地電阻。

一般認為，高阻故障的故障電阻超過10Z0（Z0為電纜的波阻抗，一般不超過40 ），工程實踐中通常認為大于300 的電纜故障，反射波信號難以識別。高電壓施加到故障電纜后，故障點放電擊穿，故障點阻抗降低，形成故障點行波信號反射。

受傳統(tǒng)低壓脈沖法和油浸紙絕緣電纜試驗方法的影響，將直流高壓閃絡(luò)法（簡稱直閃法）和高壓脈沖閃絡(luò)法（簡稱沖閃法）分別應(yīng)用到高壓電纜的閃絡(luò)性故障和高阻故障測距中，并開發(fā)相應(yīng)的成套試驗裝置，其基本原理都是通過直流高壓發(fā)生器給儲能電容充電，儲能電容直接（直閃法）或者通過開關(guān)（沖閃法）向故障點放電。根據(jù)行波信號采集方式的不同，又分為行波電流法和行波電壓法。

為了提高單端測距的精度，研究人員先后提出了雙端測距法和二次脈沖法。雙端測距依賴于時間精度的提高，即GPS定時精度可達1 s，利用行波信號到達兩端的時間差計算故障點位置，后被廣泛應(yīng)用于輸電線路的在線測距。二次脈沖法通過擊穿后附加發(fā)射一個低壓脈沖，希望克服高壓脈沖的陡度偏低問題。

交聯(lián)聚乙烯（cross-linked polyethylene, XLPE）電力電纜以其自身的諸多優(yōu)點在電網(wǎng)中的使用量越來越大，由于電纜絕緣材料的改變，普遍認為直流高壓測試對XLPE電纜存在直流電荷累積效應(yīng)，帶來較大的交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣損傷，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)者都推薦交聯(lián)電纜進行交流耐壓試驗。

但是，XLPE電纜故障測距的研究集中在模型方面，文獻[4]針對單芯交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜的頻變模型提出了等效的集總參數(shù)電路模型。其他的研究諸如應(yīng)用小波理論，以及變分模態(tài)分解和Teager能量算子相結(jié)合的方法等。

傳統(tǒng)的直閃法和沖閃法存在較大的直流分量，嚴重影響XLPE電纜的使用壽命。項目組為了解決傳統(tǒng)電纜行波測距技術(shù)的直流電荷累積效應(yīng)問題，提出了采用交流高壓電源擊穿電纜故障點的“交流高壓閃絡(luò)法”。

圖1 直閃法/沖閃法原理圖

圖9 基本實現(xiàn)原理

圖13 測試現(xiàn)場圖

圖15 測試現(xiàn)場圖

結(jié)論

通過理論分析和計算機仿真，論證了傳統(tǒng)電力電纜故障行波測距技術(shù)存在的理論誤區(qū)，提出了交流高壓閃絡(luò)法故障測距技術(shù)，有效解決了空間電荷累積效應(yīng)對電纜造成的破壞，保證了電纜修復(fù)后的使用壽命，避免了直流高壓電容儲能對試驗人員的安全威脅，具有良好的安全性。

在工程實踐中，交流高壓閃絡(luò)法能夠?qū)崿F(xiàn)電力電纜的預(yù)防性試驗和故障測距同步進行，也為220kV以上高壓電纜的故障行波測距提供了理論基礎(chǔ)。