电缆故障闪络波形讲义（一）

一、基础概念与适用场景

1. 闪络故障定义

电缆高阻闪络故障：故障点绝缘电阻极高（通常＞10 倍电缆特性阻抗），常态下无明显泄漏，仅在施加足够高压时瞬间击穿放电，形成瞬时电弧通道。

2. 核心测试方法（高压闪络法）

低压脉冲法无法检测高阻故障（反射幅度＜5%），需用高压闪络法，分两类：

· 直闪法（直流高压闪络）：适用于纯闪络性故障（如绝缘瞬时击穿），直流升压至击穿，记录放电脉冲往返时间。

· 冲闪法（冲击高压闪络）：适用于高阻泄漏 + 闪络故障（如绝缘老化、高阻接地），通过储能电容 + 球间隙施加高压脉冲，强制故障点击穿。

3. 行波测距原理

脉冲波在电缆中以固定波速 v传播，遇到阻抗突变点（故障点、接头、终端）产生反射；通过测量发射脉冲与反射脉冲的时间差 Δt，计算故障距离：S = v × Δt / 2（除以 2 为往返行程）

二、直闪法波形特征与分析

1. 典型波形结构（电流取样，正脉冲触发）

· 发射脉冲（T₀）：故障点击穿瞬间产生的正向尖峰脉冲，为时间基准点。

· 故障点反射脉冲（T₁）：发射波到故障点后反射，正极性、前沿带负反冲拐点（核心特征）。

· 二次反射脉冲（T₂）：反射波到测试端再反射回故障点，幅度衰减、极性不变。

· 终端反射脉冲（T₃）：波到电缆远端（开路）的反射，用于校准全长。

2. 波形卡位规则（直闪）

· 起点：发射脉冲上升沿与基线交点。

· 终点：故障反射脉冲负反冲拐点 / 上升沿与基线交点。

· 距离计算：S = v × (T₁ − T₀) / 2。

3. 常见直闪波形

· 标准直闪波形：发射正脉冲→故障点正反射（带负反冲）→二次反射（幅度减小）→终端反射。

· 近距离故障：反射脉冲紧跟发射脉冲，负反冲明显，二次反射间隔小。

· 远距离故障：反射脉冲滞后，幅度衰减，负反冲相对较小。

三、冲闪法波形特征与分析

1. 冲闪波形核心特点（电流取样）

· 发射脉冲为正脉冲，故障反射脉冲全为正、前沿必有负反冲（负反冲幅度＜正脉冲）。

· 波形随加压、电容、故障性质变化，但负反冲拐点为故障定位唯一基准。

· 多次放电后波形趋于稳定，取第 2–3 周期稳定波形计算。

2. 冲闪波形卡位要点

· 排除球间隙、引线电感的杂散干扰尖峰（前沿陡、无负反冲）。

· 故障点拐点：反射脉冲第一个负反冲最低点 / 上升沿起点。

· 全长校准：用终端反射脉冲（T₃）验证：S 全长 = v × (T₃ − T₀) / 2。

3. 典型冲闪波形

· 稳定冲闪波形：发射脉冲→故障反射（正 + 负反冲）→多次往返反射（幅度递减）→终端反射。

· 放电不稳定波形：前 1–2 周期杂乱，第 3 周期后负反冲清晰，取稳定段计算。

· 高阻泄漏故障：负反冲幅度大、反射脉冲宽，击穿电压高。

四、二次脉冲法波形（闪络延伸方法）

1. 原理

高压使故障点燃弧（短时转为低阻），同时发射两组低压脉冲：燃弧前（完好波形）、燃弧中（故障波形）；对比两波形首次分离点为故障位置。

2. 波形特征

· 完好波形（无电弧）：仅终端反射，无故障点反射。

· 故障波形（燃弧中）：故障点产生强负反射脉冲，与完好波形明显分离。

· 差值波形：两波形相减，故障点呈现明显负脉冲凹陷，定位直观。

五、波形干扰与异常处理

1. 常见干扰波形

· 杂散尖峰：球间隙、引线电感引起，前沿陡、无负反冲，非故障点。

· 接头反射：中间接头产生小幅度正负交替反射，幅度远小于故障点。

· 多次反射：终端与故障点间往返，幅度逐次衰减，不影响首次定位。

2. 异常波形处理

· 无反射 / 反射弱：升压不足、未击穿；提高电压、增大储能电容。

· 波形杂乱：放电不稳定；多次采样、取稳定周期、检查接线。

· 负反冲不明显：故障点电阻过低；改用直闪法或降低冲击电压。

六、实操步骤（冲闪法为例）

1. 接线：高压发生器→球间隙→储能电容→电缆相芯；电流耦合器套在接地线，接测试仪。

2. 参数设置：输入电缆波速 v（如 10kV 交联聚乙烯≈172 m/μs）、量程。

3. 升压采样：缓慢升压，观察电压降幅（降幅大 = 击穿）；仪器记录波形。

4. 波形分析：找负反冲拐点，定起点 / 终点，计算距离。

5. 验证：用终端反射校准全长，误差≤±1% 为合格。

七、总结

· 直闪法：纯闪络故障，波形简洁，负反冲清晰。

· 冲闪法：高阻泄漏 + 闪络故障，波形多样，负反冲拐点为定位核心。

· 二次脉冲法：波形对比直观，适合复杂高阻故障。

关键：波速校准、排除干扰、稳定采样、负反冲卡位。

电缆故障测试仪