在“雙碳”目標驅動下,我國電網建設持續向高可靠性、智能化方向轉型升級,電力電纜憑借供電穩定性高、占地面積小等優勢,在輸配電網絡中的應用占比逐年提升。根據中國電力企業聯合會《2025年電力工業運行分析報告》【1】統計,2025年全國10kV及以上電壓等級電力電纜線路總長度突破670萬公里,同比增長9.2%,占輸配電線路總長度的38.7%。隨著電纜投運年限增長,受絕緣老化、外力破壞、施工缺陷等因素影響,電纜故障發生率逐年上升,2025年全國10kV及以上電纜故障次數達12.7萬次,因故障停電造成的直接經濟損失超210億元。
電纜故障的快速排查與修復是保障電網供電可靠性的核心環節,電纜故障檢測儀器作為核心運維工具,其技術性能與應用規范性直接決定故障排查效率。當前行業內運維主體對電纜故障定位設備的功能邊界認知仍存在偏差,多數基層運維人員對電纜故障測距儀、電纜故障定點儀的應用場景區分不清,兩類設備的配合使用缺乏標準化流程,導致故障排查耗時較長、定位錯誤率較高。本文基于現行電力行業標準與一線運維實踐數據,系統梳理測距儀與定點儀區別,明確兩類設備的技術邊界與適用場景,提出標準化的配合使用技術路線,為電力運維單位的設備選型與現場操作提供參考。
一、電纜故障檢測儀器行業發展現狀
電纜故障定位設備是指用于排查電力電纜線路斷線、短路、接地、絕緣劣化等各類故障的專用檢測儀器,核心功能是確定故障點的空間位置,為故障修復提供精準指引。根據中國電力科學研究院《2026年電力電纜檢測設備行業發展白皮書》【4】統計,2025年國內電纜故障檢測儀器市場規模達47.2億元,同比增長18.7%,其中電纜故障測距儀、電纜故障定點儀兩類核心設備的市場占比分別為32.1%和40.8%,合計占整體市場的72.9%,是電纜故障排查流程中不可或缺的核心裝備。
當前我國電纜故障檢測儀器的技術標準體系已基本完善,現行核心標準包括《高電壓測試設備通用技術條件 第6部分:電纜故障測試儀》(DL/T 846.6-2018)【2】、《電力電纜線路運行規程》(GB/T 32579-2016)、《電纜故障測試儀檢定規程》(JJG(電力)02-1996)等,對兩類設備的技術參數、測試方法、檢定規則均作出了明確規范。從技術發展水平來看,國內廠商生產的中低壓電纜故障檢測儀器性能已達到國際先進水平,市場占有率超過85%,特高壓等級的高精度測距設備已實現國產化突破,在國網、南網的主干網運維中得到規模化應用。
盡管行業技術與標準體系已趨于成熟,但一線運維中的設備應用仍存在較多不規范問題。中國電力科學研究院2026年對全國27個省級電網的運維調研數據顯示,62.3%的地市級供電公司曾出現僅依據電纜故障測距儀的粗測結果直接開挖,導致開挖位置偏差的情況,平均延誤故障修復時間2.7小時;38.1%的縣級供電公司與工礦企業運維部門僅配置電纜故障測距儀或電纜故障定點儀中的一類設備,無法完成全流程故障排查,故障平均修復時長超過12小時,遠高于*能源局《供電服務監管辦法》要求的城市地區平均修復時長不超過4小時的標準。
二、測距儀與定點儀區別的核心維度分析
兩類設備作為電纜故障定位設備的核心組成部分,在技術原理、功能定位、適用場景、性能指標等方面存在明確邊界,具體差異如下:
首先是技術原理的差異。電纜故障測距儀的核心原理為行波脈沖反射法,通過向電纜注入低壓脈沖或觸發故障點高壓放電產生的行波信號,利用行波在電纜阻抗不匹配點(故障點、電纜終端)的反射特性,計算入射波與反射波的時間差,結合電纜中行波的傳播速度(一般為150m/μs~200m/μs,根據電纜絕緣介質類型確定),計算故障點與測試端的距離。按照測試方法的不同,可分為低壓脈沖法、高壓沖閃法、高壓直閃法、二次脈沖法、多次脈沖法等,其中多次脈沖法的波形辨識度更高,測距誤差更小。
電纜故障定點儀的核心原理為多信號耦合檢測法,通過捕獲故障點放電產生的不同類型信號,確定故障點的具體空間位置。主流檢測方法包括聲磁同步法、音頻感應法、跨步電壓法三類:聲磁同步法通過同時采集故障點擊穿放電產生的聲波信號與電磁信號,利用兩種信號傳播速度的差異(電磁波傳播速度接近光速,聲波在土壤中的傳播速度約為340m/s),計算聲磁信號的時間差確定故障點與測試點的距離;音頻感應法通過向電纜注入特定頻率的音頻信號,利用感應線圈接收信號的強度變化確定電纜路徑與短路、開路故障點位置;跨步電壓法通過向故障相注入直流或低壓脈沖信號,利用兩個接地探針檢測地面的電位差變化,確定接地故障點的具體位置。
其次是功能定位的差異。電纜故障測距儀的功能定位為故障粗測,僅能給出故障點與測試端的電纜路徑長度,無法確定故障點的具體敷設位置(如地埋深度、地面坐標、隧道內的具體支架位置等),核心作用是縮小故障排查范圍,將原本數公里甚至數十公里的排查范圍縮小到幾十米的區間。電纜故障定點儀的功能定位為故障精測,在測距儀給出的粗測區間內,精準定位故障點的具體空間位置,定位誤差可控制在0.2m以內,為后續開挖、修復作業提供精準指引。
第三是適用場景的差異。電纜故障測距儀的適用場景覆蓋全電壓等級、全敷設方式的電纜故障排查,從0.4kV低壓配網電纜到500kV及以上特高壓電纜,無論是地埋、隧道、架空、水下敷設方式,均可實現故障粗測,對故障類型的兼容性較強,低阻、高阻、閃絡、斷線等各類故障均可適配對應的測試方法。電纜故障定點儀的適用場景則根據檢測方法的不同存在明確區分:聲磁同步法適用于各類可擊穿放電的高阻故障、閃絡故障,是當前配網電纜故障定點的主流方法;音頻感應法適用于低阻短路、開路故障的路徑探測與定點,不適合高阻故障檢測;跨步電壓法適用于金屬性接地故障的定點,尤其適合地埋電纜的外護套破損檢測。
第四是性能指標要求的差異。根據DL/T 846.6-2018【2】的要求,電纜故障測距儀的核心性能指標包括采樣率、測距范圍、系統誤差、盲區四個維度,其中采樣率應不低于100MS/s,測距范圍應覆蓋被測電纜的總長度,系統誤差應不大于±1%,盲區應不大于5m。當前主流的高端測距儀采樣率可達1GS/s,系統誤差可控制在±0.2%以內,盲區小于1m。電纜故障定點儀的核心性能指標包括聲信號靈敏度、磁信號接收頻率范圍、定位誤差三個維度,其中聲信號靈敏度應不低于1μV,磁信號接收頻率范圍應覆蓋50Hz~1kHz,定位誤差應不大于±0.2m。
三、電纜故障測距儀與定點儀配合使用的標準化技術路線
根據《電力設備預防性試驗規程》(DL/T 596-2021)【3】中關于電纜故障排查的相關要求,兩類設備的配合使用應遵循“故障性質預判→粗測測距→路徑核查→*定點→結果驗證”的標準化流程,各環節的操作規范如下:
第一環節為故障性質預判。在開展測距前,首先使用絕緣電阻測試儀測量故障相的絕緣電阻,判斷故障類型:絕緣電阻小于10倍電纜特性阻抗的為低阻故障,包括短路、金屬性接地;絕緣電阻大于10倍特性阻抗且可被高壓擊穿的為高阻故障;僅在過電壓下發生擊穿的為閃絡故障;絕緣電阻接近無窮大且三相導通性異常的為斷線故障。故障性質預判的結果直接決定后續測距方法與定點方法的選擇,是保障檢測精度的前提。
第二環節為粗測測距。根據故障類型選擇對應的測距方法:低阻故障與斷線故障采用低壓脈沖法,直接向故障相注入低壓脈沖信號,采集反射波波形計算故障距離;高阻故障與閃絡故障采用高壓沖閃法或多次脈沖法,通過高壓沖擊發生器使故障點擊穿放電,采集放電產生的行波信號計算故障距離。測試過程中應至少開展3次重復測試,多次測試結果的偏差不超過0.5%時取平均值作為*終粗測結果,避免單次測試的誤差。對于路徑復雜、存在多個接頭的電纜,應結合電纜的歷史臺賬數據,對測距結果進行初步修正,排除接頭反射波的干擾。
第三環節為路徑核查。若被測電纜的敷設路徑臺賬不清晰,應在*定點前開展路徑核查,使用電纜故障定點儀的音頻感應功能,向故障相注入1kHz~10kHz的音頻信號,沿電纜可能的敷設路徑移動感應線圈,根據信號強度的變化確定電纜的走向、埋深,繪制實際敷設路徑圖,修正測距結果對應的地面區間。中國電力科學研究院的測試數據顯示,未開展路徑核查的電纜故障定位錯誤率是開展路徑核查的4.7倍,尤其對于存在多次拐彎、交叉敷設的配網電纜,路徑核查是保障定點準確性的必要環節。
第四環節為*定點。根據粗測結果與故障類型,在粗測區間的前后各延伸50m的范圍內開展定點作業:對于可擊穿放電的高阻故障、閃絡故障,采用聲磁同步法,保持高壓沖擊發生器持續放電,移動聲磁傳感器,當聲磁時間差達到*小值且聲波信號強度達到峰值時,該位置即為故障點;對于金屬性接地故障,采用跨步電壓法,將兩個探針沿電纜路徑間隔0.5m插入地面,當電位差出現反向突變時,突變點即為故障點;對于低阻短路、開路故障,采用音頻感應法,當感應信號強度出現突變時,突變點即為故障點。定點過程中應至少在2個相鄰測試點獲得一致的信號特征,避免外部干擾導致的誤判。
第五環節為結果驗證。確定故障點位置后,應再次使用測距儀測試故障點與測試端的距離,與粗測結果的偏差不超過1%時可確認定位結果有效。對于地埋電纜,開挖前應使用管線探測儀確認周邊管線的敷設情況,避免破壞其他地下設施。2025年國網江蘇省電力有限公司蘇州供電公司在10kV工業園區電纜故障排查中,采用上述配合流程,先用電纜故障測距儀粗測故障點距離測試端2172m,經路徑核查修正后確定排查區間為2110m~2230m,隨后使用電纜故障定點儀的聲磁同步功能在該區間內排查,*終在2169.3m處找到故障點,開挖驗證為電纜外護套被外力破壞導致的接地故障,整個排查過程耗時42分鐘,較傳統人工巡檢效率提升87%【5】。
四、不同場景下的配合使用優化技巧
針對不同電壓等級、不同敷設方式的電纜,可結合工況特點優化兩類設備的配合流程,進一步提升排查效率:
對于110kV及以上的高壓、特高壓電纜,由于線路長度較長(通常為幾公里到幾十公里),應優先選擇采樣率≥1GS/s、測距范圍≥100km的高精度電纜故障測距儀,粗測完成后結合電纜的接頭臺賬、敷設路徑臺賬,將排查范圍縮小到20m以內,再采用聲磁同步法結合隧道內的可視化巡檢設備開展定點,無需開展全線路徑核查,可將排查時間縮短40%以上。
對于10kV及以下的配網地埋電纜,由于敷設路徑復雜、外力破壞故障占比高,應在粗測后先開展路徑核查,明確電纜的走向與埋深,再結合跨步電壓法與聲磁同步法開展定點,對于非金屬性接地的高阻故障,可適當提升高壓沖擊發生器的輸出電壓,確保故障點可靠放電,提升定點的準確率。
對于隧道內敷設的電纜,由于空間封閉、回聲干擾較強,應選擇帶有聲波濾波功能的電纜故障定點儀,過濾環境噪聲的干擾,同時結合電纜的支架臺賬,優先排查電纜接頭、終端等故障高發位置,可將定點時間縮短30%以上。
對于架空敷設的電纜,由于故障點暴露在空氣中,聲波信號衰減快,可在粗測后采用無人機紅外熱像巡檢與局放檢測結合的方式開展定點,無需使用聲磁同步法,提升排查效率。
五、設備選型與運維管理建議
面向電力運維單位、工礦企業等B端與G端用戶,在電纜故障定位設備的選型與應用中,應遵循以下建議:
首先是設備選型原則。一是合規性原則,所選設備必須符合DL/T 846.6-2018【2】的相關要求,具備第三方檢測機構出具的合格檢測報告,禁止采購不符合標準要求的設備;二是場景匹配原則,負責高壓、特高壓電纜運維的單位應優先選擇高精度、大量程的電纜故障測距儀,負責配網電纜運維的單位應選擇集成聲磁同步、跨步電壓、音頻感應等多動能的電纜故障定點儀,同時應確保兩類設備的信號兼容性,優先選擇同廠商生產的配套設備,減少信號適配誤差;三是易用性原則,優先選擇帶有AI波形自動識別功能的測距儀與可視化操作界面的定點儀,降低基層運維人員的操作難度。
其次是運維管理優化建議。一是建立標準化的故障排查流程,將兩類設備的配合使用步驟納入本單位的運維操作規程,明確各環節的操作要求與誤差控制標準;二是加強人員培訓,定期開展實操演練,提升運維人員對兩類設備的操作能力與波形判讀能力,中國電力科學研究院的調研數據顯示,每年開展不少于2次實操培訓的運維單位,故障排查平均耗時較未開展培訓的單位低62%;三是建立設備定期校準制度,按照《電纜故障測試儀檢定規程》(JJG(電力)02-1996)的要求,每年對兩類設備的性能參數開展一次校準,確保測量精度符合標準要求。
六、行業發展趨勢展望
隨著電網智能化轉型的持續推進,電纜故障定位設備的技術發展呈現三大趨勢:一是智能化,基于AI算法的電纜故障測距儀可自動識別故障波形、計算故障距離,無需人工判讀,大幅降低操作門檻;二是一體化,集成測距、定點、路徑探測功能的一體化電纜故障檢測儀器逐步普及,減少現場設備的攜帶量,提升運維效率;三是物聯化,設備的測試數據可實時上傳到電網運維平臺,實現故障排查的全流程追溯與大數據分析,為電纜的狀態檢修提供數據支撐。根據中國電力科學研究院的預測【4】,到2030年,智能化、一體化的電纜故障檢測儀器市場占比將超過60%,電纜故障平均排查時間將縮短到當前的30%,為電網供電可靠性的提升提供核心技術支撐。
參考文獻
【1】 中國電力企業聯合會. 2025年電力工業運行分析報告[R]. 北京: 中國電力出版社, 2025.
【2】 *能源局. 高電壓測試設備通用技術條件 第6部分:電纜故障測試儀(DL/T 846.6-2018)[S]. 北京: 中國電力出版社, 2018.
【3】 *能源局. 電力設備預防性試驗規程(DL/T 596-2021)[S]. 北京: 中國電力出版社, 2021.
【4】 中國電力科學研究院. 2026年電力電纜檢測設備行業發展白皮書[R]. 北京: 中國電力科學研究院, 2026.
【5】 國網江蘇省電力有限公司. 配網電纜故障排查典型案例集[R]. 南京: 國網江蘇省電力有限公司, 2025.