电力电缆故障测量中接地电流消除方法的研究 

1 引言

 电力电缆作为电力系统的重要设备，其安全运行具有重要意义。一旦发生故障将直接影响设备的安全

运行，可能引发火灾事故，扩大事故范围，导致大面积停电。尤其是在多雨、潮湿季节，电缆容易受潮，

导致电缆发生故障。但由于电力电缆(以下简称电缆)大多埋于地下，一旦发生故障，查找十分困难。因此

研究一种快速、准确、方便查找电缆接地故障和断相故障的方法，快速排除电缆故障，将给电力系统安全、

稳定运行以强力支援。

 倒置电桥法作为经典电桥法的改进方法，对电缆长度没有限制、制成装置体积小易使用．且在故障点

的接地电阻低于 1 M? 时，能得到误差为 1％高精度的检测结果。而消除接地电流是倒置电桥法实现的前

提，在倒置电桥法的基础上，本文详细分析了消除接地电流原理，并通过模拟试验验证了该方法的有效性。

 2 电桥法

 电桥法的理论基础是电桥平衡原理，即在电桥平衡时，利用故障电缆接线端和故障点之间的电阻与无

故障电缆电阻之比对应于故障距离与总长度之比，确定故障点。直流电桥法是最早采用的探测电缆故障方

法，多应用于低阻接地和相间短路故障中，且精确度较高，但一般要求故障点电阻不超过 10 k?，通常选

取 2 k? 以下为宜。

 传统电桥法是将被测电缆末端与无故障相末端短接，电桥两端分别与被测相和无故障相连接，如图 1

所示，其等效图如图 2 所示。

 图 2 中，RX 是接线端到故障点的电阻，R0 是无故障相电阻。根据电桥平衡，可得：

 计算 RX 阻值，利用 RX 的阻值与电缆长度成正比，确定故障点的距离。

 由于传统电桥法受故障点电阻影响，因此测量误差大，对无故障相的要求较高。

 3 倒置电桥法的基本原理

 倒置电桥法电路图如图 3 所示，其等效图如图 4 所示。图 4 中，设可调电阻 Rf 调节点左端的电阻为

Rm。通过调节 Rf 使检流计 G 中无电流通过，从而使电桥达到平衡。可得：

 因此，倒置电桥具有如下特点：

 将故障相电阻转移到电桥，当电桥达到平衡后，理想状态下故障电阻对测量精度无任何影响；

 待测电阻 RX 与 R0+(R0-RX)串联，由式(3)得出可调电阻的档位就是故障点距离与故障相总长之比。

因此，这种接线对故障电缆总长度无任何限制。

 4 消除接地电流

 故障检测时，接地电流对测量精度有很大影响。因此，在施加电桥电源之前消除接地电流有助于提高

测量精度。倒置电桥法主要是利用基尔霍夫定理消除接地电流，其原理图如图 5 所示，等效电路图如图 6

所示。

 图 6 中，假设无外接电源时流经检流计 G 的接地电流为 I 地，则流经检流计 G 的电流电源来自于 E1、

E2 和 I 地，根据电流电源不同图 6 可分解为 3 个独立电路，如图 7 所示。

 其中 r1，r2 分别为电源 1 和电源 2 的内阻，令

 5 模拟实验

 为了验证该方法的有效性，设计了如图 8 所示的实验电路。图中接地电流消除接线如图 5 所示，其中

选取 100 m 试验电缆，并在分别总长的 1／5、2／5、3／5、4／5 处人为制造绝缘故障点，无故障测量电

缆选取为 50 m，采用阻值为 2 k? 的可调电阻器。当调节可调电阻器至适当位置时，在多种情况下灵敏电

流计读数均为零，说明接地电流已消除。

 6 结束语

 介绍了倒置电桥法测量电力电缆故障的基本原理，详细分析了在倒置电桥法接线方式下消除接地电流

消除的方法，给出了分解电路及其公式。并通过实验模型验证了在实际情况下倒置电桥法对消除接地电流

的有效性。

—— 信息源自： chinaaet