电力电缆的故障原因及测量方法

1. 电力线故障检测

电力电缆故障检测简单地讲分为三步：分析故障性质、故障点粗测、故障点定位。了解电力电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。
概述编辑
电缆故障点的及时、快速查找与测量是保证电力供应畅通、保证供电可靠性的必需手段，解电缆故障的原因,对于减少电缆的损坏,快速地判定出故障点是十分重要的。电缆发生故障的原因是多方面的。

2原因分析编辑
1)机械损伤： 机械损伤是电缆故障的主要原因, 包括 电缆受震动或冲击性负荷等影响造成电缆的铅(铝)包绝缘 等裂损, 有时轻微的损伤会在几个月甚至几年后才发展成 故障原因。

2)绝缘老化变质： 由于电热化学作用或地下酸碱腐 蚀、杂散电流的影响, 电缆绝缘整体下降;铅包外皮受腐后 出现的麻点、开裂或穿孔, 造成故障。

3)施工拙劣： 电缆接头不按操作程序施工或不按安 全要求敷设电缆。 4)过压。大气或内部过压作用,使绝缘击穿, 形成故障。

3测试步骤编辑
电缆故障的测试步骤一般为:

(1)确定故障性质；(2)粗测；, 即测出故障点到电缆任 意一端的距离;(3)精测； 即确定故障点的精确位置。

1970 年以前, 通常使用电桥法及低压脉冲反射法测试电力电缆故障:

1)电桥法；2)低压脉冲反射法；3)二次脉冲法

2. 高压电缆出现故障有哪些原因

一、10kV电力电缆故障产生的原因
(1)电力电缆产生故障的原因
①机械损伤。机械损伤引起的电缆事故占电缆事故很大的比例，如：1)直接受外力损伤，这方面的损坏主要有施工和交通运输所造成的损坏；2)安装时的损伤，在安装时碰伤、拉伤电缆或者因弯曲过度而损伤电缆；3)自然力造成的损坏，中间接头和终端接头受自然拉力和内部绝缘胶膨胀的作用所造成的电缆护套裂损等。
②绝缘受潮。中间接头或终端头结构不密封或安装不良而造成绝缘受潮。电缆制造不良在金属护套上留有小孔和裂缝等缺陷或金属护套被外物刺伤也会使电缆受潮。
③过热。电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热而使绝缘炭化以及电缆过负荷都会产生过热。安装于电缆密集地区或电缆沟以及电缆隧道等通风不良处的电缆，还有穿行在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等，都会造成电缆过热从而使绝缘加速损坏。
④过电压。过电压主要是指大气过电压(雷击)和电缆内部过电压。实际运行经验表明，许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的。
⑤设计和安装的问题。中间接头和终端头的防水设计不周密，选用的材料不当，电场分布的考虑不周，工艺要求不严密，机械强度的裕度不够等是设计中常见的问题。拙劣的接头与不按技术要求敷设电缆或者在潮湿的气候条件下作接头，使接头混入水气也是形成电缆故障的重要原因。
(2)电力电缆故障的类型
①按故障现象，可分为开放性故障和封闭性故障。
②按接地现象，分为开路故障、相间故障、单相接地、多相接地混合型故障等。其中，常见的是单相接地和多相接地故障。
③按故障绝缘电阻的大小，可分为开路故障、低阻故障和高阻故障3种类型：a.开路故障。若电缆相间或相对地绝缘电阻达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到终端；或虽终端有电压，负载能力较差。断线故障即为开路故障的特例。B.低阻故障。电缆相间或相对地绝缘受损，其绝缘电阻小到能用低压脉冲法测量的一类故障。当故障点对地电阻为零时，即为短路故障。C.高阻故障。电缆相间或相对地绝缘损坏，其绝缘电阻较大，不能用低压脉冲法测量的一类故障，它是相对于低阻故障而言的。包括泄露性高阻故障和闪络性高阻故障2 种类型。
二、10kV电力电缆故障点的现场查找
(1)故障点查找的步骤
电力电缆故障点查找一般要经过查看故障电缆基本情况、故障性质诊断、故障测距、精确定点和误差分析5个步骤。如图1所示。其中难点在故障粗测，只要粗测做好了，就能迅速地查找到故障点的位置。
①查看故障电缆基本情况：电缆基本情况是指完善的电缆资料，包括长度、路径走向、接头位置、电缆出厂资料等。这些电缆资料的完整齐全能使故障点查找事半功倍。
②故障性质诊断：通过测量电缆的导电性能和绝缘性能来了解故障电缆的有关情况，初步确定故障的性质，从而选择适当的测试方法对电缆故障进行具体的诊断。
③粗测距离：在故障电缆芯线上施加测试信号或者在线测量、分析故障信息，初步确定故障的距离，为精确定点提供足够精确的信息。这是电缆故障测试过程中最重要的一步。
④精确定点：在粗测距离的基础上，精确地查找故障点所在实际位置，以便于立即进行检修。精测定点方法主要有声测定点法、感应定点法、时差定点法以及同步定点法等。
⑤误差分析：由于电缆的运行环境复杂，且可能存在电缆对接头较多、运行时间较长等特点，一次定位可能存在误差，要注意是否有假信号的窜入。因此，可能需要多次定位才能测出故障点，总结查找过程中的误差，也有利于提高以后的查找水平和速度。
(2)故障点粗测距离的常用方法
①阻抗法
阻抗法通过测量和计算故障点到测量端的阻抗，然后根据线路参数，列写求解故障点方程，求得故障距离。该方法多以线路的集中参数建立模型，原理简单，易于实现。在实际的阻抗法故障测距中，一般都是应用电桥法来实现的。电桥法的优点是比较简单，精度较高，但其适用范围小，一般的高阻和闪络性故障，由于故障电阻很大，电桥电流很小，测距效果很不理想。
②行波法
行波测距法，就是确定行波传播速度后，通过测量行波的传播时间来确定故障位置。总的来说，行波离线测距法有4 类：
a.低压脉冲反射法
一般用于绝缘电阻在40Ω以下的低阻故障，在被测电缆上发射一脉冲电压，当发射脉冲在电缆线路上遇到故障点、电缆终端或对接头时，由于该处阻抗的改变，而产生向测试端运动的反射脉冲，利用仪器记录下发射脉冲与反射脉冲的时间差，从而找到故障点。其优点是简单、直观，不需要详细的电缆原始资料，还可以根据反射脉冲的极性分辨故障类型；缺点是不能用于测量高阻及泄露性和闪络性故障。
b.脉冲电压法
又称为闪测法，利用直流高压或脉冲高压信号击穿电缆故障点，即发生闪络放电，由放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间来测距，适用于高阻和闪络故障。该方法的优点是不必把高阻或闪络性故障永久性烧穿，利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快、误差小、操作简单等；缺点是安全性差，易发生高压信号窜入。
c.脉冲电流法
采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号，将电缆故障点用高电压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一次所需时间来计算故障距离。与脉冲电压法比较，脉冲电流法使用线性电流耦合器，与高压回路无直接电气连接，安全性更好，应用更为广泛。
d.二(多)次脉冲法
其原理是首先对故障电缆发射一个低压脉冲，脉冲在高阻的故障点由于特性阻抗变化不大，不会产生反射。脉冲在另一侧终端被反射回来后，仪器将这个“完好”波形存储起来。然后对故障点电缆发射一个高压脉冲，故障点被击穿，击穿瞬间变成低阻故障，此时仪器触发一个低压脉冲，低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。仪器把两次低压脉冲的波形叠加起来，分叉点的位置就是故障点的位置。

3. 电缆故障点的四种查找方法是什么

1、声学方法：声学法是依靠电缆放电故障的声音；声学法对高压电缆芯对绝缘层的闪络放电更为有效。

2、电桥法：电桥法就是双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值，再准确测量电缆实际长度，按照电缆长度与电阻的正比例关系，计算的故障点；该方法对于电缆芯线间直接线路或线路点接触电阻小于1Ω的故障，判断误差一般不大于3m，对于故障点接触电阻大于1Ω的故障，可采用加高电压烧穿的方法使电阻降至1Ω以下，再按此方法测量。

3、电容电流测定法：电缆在运行中，芯线之间、芯线对地都存在电容，该电容是均匀分布的。

4、零电位法：零电位法是电位比较法。适用于长导线电缆芯对地故障。这种方法测量简单，不需要精密的仪器和复杂的计算。其测量原理为：电缆故障铁芯线与等长比较线并联，两端加电压e等于连接两条平行均匀电阻线两端的电源。此时，一根电阻线上的任意一点与另一根电阻线上的相应点之间的电位的差值，必须为零。相反，具有零电位差的两个点必须是对应的点。由于微电压表的负极接地，与电缆故障点等电位，当比较导体上微电压表的正极移到零位时，与故障点等电位，即故障点的对应点。

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4. 如何判断电缆的故障及查找方法

电缆故障的种类与判断及其查找方法
1. 电缆故障的种类与判断
电缆故障可概括为接地、短路、断线三类，其故障类型主要有以下几方面：
①三芯电缆一芯或两芯接地。②二相芯线间短路。③三相芯线完全短路。④一相芯线断线或多相断线。
对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断，对于非直接短路和接地故障，用兆欧表遥测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻，根据其阻值可判断故障类型。
2.电缆故障点的查找方法
故障类型确定后，查找故障点并不是一件容易的事情，下面介绍几种查找故障点的方法。
（1） 零电位法
零电位法也就是电位比较法，它适应于长度较短的电缆芯线对地故障，应用此方法测量简便精确，不需要精密仪器和复杂计算，其接地如图1所示。测量原理如下：将电缆故障芯线与等长的比较导线并联，在b、c两端加电压VE时，相当于在两个并联的均匀电阻丝两端接了电源，此时，一条电阻丝上的任何一点和另一条电阻丝上的对应点之间的电位差必然为零，反之，电位差为零的两点必然是对应点。因为微伏表的负极接地，与电缆故障点等电位，所以，当微伏表的正极在比较导线上移动至指示值为零时的点与故障点等电位，即故障点的对应点。
S为单相闸刀开关，E为6E蓄电池或4节1号干电池，G为直流微伏表，测量步骤如下：
1）先在b和c相芯线上接上电池E，再在地面上敷设一根与故障电缆长度相等的比较导线S，该导线要用裸铜线或裸铝线，其截面应相等，不能有中间接头。
2）将微伏表的负极接地，正极接一根较长的软导线，导线另一端要求在敷设的比较导线上滑动时能充分接触。
3）合上闸刀开关S，将软导线的端头在比较导线上滑动，当微伏表指示为零时的位置即为电缆故障点的位置。
（2）电桥法
电桥法就是用双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值，再准确测量电缆实际长度，按照电缆长度与电阻的正比例关系，计算出故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻小于1Ω的故障，判断误差一般不大于3m，对于故障点接触电阻大于1Ω的故障，可采用加高电压烧穿的方法使电阻降至1Ω以下，再按此方法测量。
测量电路如图2所示，首先测出芯线a与b之间的电阻R1，R1=2RX＋R其中RX为a相或b相至故障点的一相电阻值，只为短接点的接触电阻。再就电桥移到电缆的另一端，测出a1与b1芯线间的直流电阻值R2，则R2=2R(L-X)+R,R(L-X)为a1相或b1相芯线至故障点的一相电阻值。测完R1与R2后，再按图3所示电路将b1与c1短路，测出b、c两相芯线间的直流电阻值，则该组织的1/2为每相芯线的电阻值，用RL表示，RL=RX+R(L-X)，由此可得出故障点的接触电阻值：R=R1+R2-2RL表，因此，故障点两侧芯线的电阻值可用下式表示：RX＝(R1-R)/2，R(L-X)=(R2-R)/2。RX、R(L-X)、RL三个数值确定后，按比例公式即可求出故障点距电缆端头的距离X或(L-X)：X＝(RX/RL)L，(L-X)＝(R(L-X)/RL)L，式中L为电缆的总长度。
采用电桥法时应保证测量精度，电桥连接线要尽量短，线径要足够大，与电缆芯线连接要采用压接或焊接，计算过程中小数位数要全部保留。
（3）电容电流测定法
电缆在运行中，芯线之间，芯线对地都存在电容，该电容是均匀分布的，电容量与电缆长度呈线性比例关系，电容电流测定法就是根据这一原理进行测定的，对于电缆芯线断线故障的测定非常准确。测量电路如图4所示，使用设备为1－2kVA单相调压2S一台，1～100mA、0.5级交流毫安表一只。
测量步骤：
1）首先在电缆首端分别测出每相芯线的电容电流（应保持施加电压相等）Ia、Ib、Ic的数值。
2）在电缆的末端在测量每相芯线的电容电流Ia1、Ib2、Ic3的数值，以核对完好芯线与断线芯线的电容之比，初步可判断出断线距离近似点。
3）根据电容量计算公式C=I/(2ΠfU)可知，正电压U、频率f不变时，C与I成正比。因为工频电压的f（频率）不变，测量时只要保证施加电压不变，电容电流之比即为电容量之比。设电缆全长为L，芯线断线点距离为X，则Ia/ Ic＝L/X，X=(IC/Ia)L。
测量过程中，只要保证电压不变，电流表读书准确，电缆总长度测量精确，其测定误差比较小。
（4）测声法
所谓测声法就是根据故障电缆放电的声音进行查找，该方法对于高压电缆芯线对绝缘层闪络放电较为有效。此方法所用设备为直流耐压试验机。电路接线如图5所示，其中TB为高压试验变压器，C为高压电容器，VE为高压整流硅堆，R为限流电阻，Q为放电球间隙，L为电缆芯线。
当电容器C充电到一定电压值时，球间隙对电缆故障芯线放电，在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生“滋、滋”的火花放电声，对于明敷设电缆凭听觉可直接查找，若为地埋电缆，则首先要确定并标明电缆走向。在杂音最小时，借助耳聋助听器或医用听诊器等音频放大设备进行查找。查找时，将拾音器贴近地面，沿电缆走向慢慢移动，当听到“滋、滋”放电声最大时，该处即为故障点。使用该方法一定要注意安全，在试验设备端和电缆末端应设专人监视。

5. 电缆故障应该怎么检测

首先是低压脉冲反射法，这个方法主要应用于低阻导致的电缆故障的检测，因为低阻的时候，其它点的阻抗与故障点的阻抗不匹配，因此在电缆中，低压脉冲遇见故障点就会出现反射脉冲，随后根据反射脉冲和发射脉冲的具体传播速度以及实际存在的往返时间差大小的计算，定位故障点。其次是冲击高压闪络法，冲击高压闪络法在电缆故障检测中的应用非常广泛，其原理是通过对故障电缆开端处施加冲击高压，并且记录发生故障出击穿的那一刹那电压突跳的数据信息。
随后通过研究和分析所得到的数据，准确定位故障点，并且提出解决的对策。再者是电桥法，电桥法的优势是高精确度、操作简单方便易行，但是电桥法在检测高阻闪络性故障时不适用，因为电桥电流在故障阻很高时会比较小，由此给检测带来困难。此外，应用电桥法时电缆的长度需要在检测前就了解，并且各电缆截面和组成电缆线路的截面不同时，在检测前需要进行计算。最后电缆故障的检测方法还有二次脉冲法。
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6. 电缆故障测试仪测试方法有哪些

电缆故障的类型和判断，无论是高压电缆还是低压电缆，在施工安装和操作过程中，往往由于短路、过载、绝缘老化或外力而导致故障。它可以概括为电缆接地故障，短路，分为三类，它们是以下类型的故障方面：芯或三芯电缆的两线接地；两相芯间短路；三相芯线完全短路；换行符或多相芯破损。对于直接短路或断线故障可采用万用表直接测量和判断，对于间接短路和接地故障，可以用电力电缆故障测试仪测量芯线间的绝缘电阻或芯线对地的绝缘电阻确定故障的类型后，找到故障点不是一件容易的事情，按照我的经验，介绍几种方法来查找故障点，以供参考。
找出电缆故障点：

（1）探测：电缆故障测试仪探测被调用以找到在根据声音电缆放电故障，对于高压电缆对闪络放电绝缘层的方法更为有效。

（2）桥法：桥的方法是使用桥臂测量电缆芯的直流电阻，并准确测量电缆的实际长度，按照与电阻从计算出的比例关系的电缆长度点故障。在该方法中，如果电缆芯线间的接触电阻小于1Ω，误差一般不超过3m，如果故障点的接触电阻大于1Ω，则可以采用高压烧穿的方法将电阻降低到1Ω以下，然后用该方法测量。

（3）电容电流测定：电缆在操作中，在芯线之间，芯线到地存在的电容是均匀分布的，并且电容线性地正比于电缆长度，这是基于测定的测量原理的电容器电流，非常准确地测得的电缆线断线故障。

（4）零位法：零位法称为电位比较法，适用于长度较短的电缆芯线接地故障。方法简单准确，不需要精确的仪器和复杂的计算测量原理如下：电缆故障芯线与等长比较线并联时，电源在均电阻线的两端并联相反，两点之间的电位差必须为零对应的点，由于微压计的负极接地，具有电缆故障点等电位，因此，当微压计的正极在比较导线上移动到指示值为零的点到故障点等电位时，即故障点的对应点。
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7. 电缆线路故障的测寻方法

电力电缆由于所处的环境不一样，从而出现的故障也不尽相同。为了更有效地预防故障的发生，减少电缆的损坏，了解电缆故障产生的原因是很有重要的。一般而言，电力电缆故障产生的原因主要有以下几点：

（一）机械损伤

在电缆故障中，电缆的机械损伤占据着较大的比例，形成机械损伤的原因主要有在安装的过程中损伤、因行使车辆辗压损伤、因受到外力而损伤、因土地下沉而造成的电缆接头和导体损伤。倘若电缆出现损伤故障及时引起故障是很容易被我们察觉的，通常情况下也不会出现较严重的事故。然而事实情况并非如此，若电缆的损害较小，在日常运行过程中不会产生较大影响，但是长久过后，轻微的损伤就会日益严重，会严重威胁到电缆的正常运行，很容易造成电力电缆故障，从而也会带来巨大的经济损失。

（二）化学腐蚀

通常情况下，很多电缆都在埋藏在地面下方，从而地面下方的土壤会直接影响到电缆的使用。倘若地质土壤呈现出酸碱性，这样就很容易埋藏在地下的电缆产生腐蚀，久而久之，电缆的外层保护皮就会出现开裂、穿孔等现象，若电缆没有外层的保护，会极大程度上降低绝缘性，很容易造成故障。

（三）绝缘受潮

电缆的绝缘受潮多是指电缆的接头部分，引起电缆接头受潮的主要原因就是在安装的过程中未严格封闭，从而致使水分进入。与此同时，在安装的过程中，如果天气阴暗潮湿，也很容易导致水分侵蚀接头，这样在电场的作用下，电缆的绝缘性大大降低，极大程度上损坏电缆，从而引起电缆故障。

（四）绝缘层老化

在电流的热效应作用下，负载电流在流经电缆的同时，很容易导致导体发热。

8. 35kv电缆故障原因分析和故障类型有哪些处理措施

电缆故障的原因大致可归纳为以下几类:
(1)机械损伤
1)安装时损伤
2)直接受外力损坏:
3)行驶车辆的震动或冲击性负荷会造成地下电缆损伤;
4)因自然现象造成的损伤:
(2)绝缘受潮
1)因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水;
2)电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝;
3)金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔;
(3)绝缘老化变质
(4)过电压
(5)设计和制作工艺不良
(6)材料缺陷
(7)护层的腐蚀
(8)电缆的绝缘物流失
电缆故障的性质与分类
电缆故障从型式上可分为串联与并联故障。
a.
一相对地
b.
两相对地
c.一相断线并接地
根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为开路、低阻、高阻与闪络性故障，如表1.1所示。
表1.1
电缆故障性质的分类
故障性质
Rf
间隙的击穿情况
开
路
∞
在直流或高压脉冲作用下击穿
低
阻
小于10Z0
Rf不是太低时，可用高压脉冲击穿
高
阻
大于10Z0
高压脉冲击穿
闪
络
∞
直流或高压脉冲击穿
说明:表中Z0为电缆的波阻抗值，电力电缆波阻抗一般在10-40Ω之间。
以上分类的目的也是为了选择测试方法的方便，根据目前流行的故障测距技术，开路与低阻故障可用低压脉冲反射法，高阻故障要用冲击闪络法，而闪络性故障可用直流闪络法测试。以上几种故障都可以用二次脉冲法测试，这是目前世界上最先进的故障测试技术，国外以德国、奥地利为代表，国内则以淄博信易杰电气公司为代表。现场人员有把Rf<100KΩ的故障称为低阻故障的习惯，主要是因为传统的电桥法可以测量这类故障。
据统计，高阻及闪络性故障约占整个电缆故障总数的90%。
现场上是通过试验方法区分高阻与闪络性故障的。
找到电缆的故障点后，在电缆中间的做个电缆接头就可以了。在终端的可以做终端头。

9. 电缆故障定位仪测量方法是什么

电缆故障可能是由于影响电缆性能的任何缺陷，不一致，脆弱或不均匀而引起的。通常，故障分类为：

低电阻（短路）：绝缘层损坏导致故障位置的两个或更多导体的低电阻连接或短路。

接地故障（对地短路）：与短路故障相似，对地产生低电阻连接。

电缆断裂：挖掘过程中的机械损坏或地面运动可能会导致单个或多个导体断裂，从而导致高电阻故障。

间歇性故障：有时故障不是恒定的，仅根据电缆的负载偶尔发生。一个例子可能是低负载的层压（油绝缘）电缆中的区域变干或挤压电缆中存在局部放电。

护套故障：电缆外壳的损坏并不一定总是直接导致故障，但是由于水分渗透和绝缘损坏，长期会导致电缆故障。

根据电缆故障的类型，发生故障的电压水平，电缆系统的设计，故障电缆的周围区域（直接埋入，导管，架空等）以及其他因素，各种可以采用测量方法和电缆故障测试仪器。

次要脉冲法/多重脉冲法（SIM / MIM）：

SIM / MIM也称为电涌弧反射，它基于电涌发生器或or击器与TDR耦合在一起。高电压脉冲沿着电缆发送，导致故障击穿，并将高电阻故障暂时转换为低电阻故障，可以通过TDR信号检测到该故障以测量故障距离，故障距离评估是完全自动进行的。

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10. 电缆故障测试仪测试电缆故障的方法有什么

用电缆故障测试仪（又叫电缆故障定点仪）测试电缆故障的方法

第一步：首先使用测距仪测量距离，其实，首先要确定电缆故障是高阻还是低阻还是接地。针对这种情况，采用了不同的测试方法。如果是接地故障，则用测距仪的低压脉冲法直接测量距离。如果是高电阻故障，则需要采用高压脉冲放电法测量距离，需要使用高压脉冲电容、放电球、限流电阻、电感线圈和信号采样器等辅助设备来测量距离。

第二步是找到路径（如果路径是清晰的，可以省略）。在查找路径时，通过向电缆中添加信号(路径信号产生器)，然后用接收器接收信号，并通过信号沿路径行走来确定电缆路径。然而，这条路径的范围大约是1-2米，这不是特别准确。

第三步是根据测量的距离精确定位，它是基于火花放电产生的声音。当从定点仪器的耳机中听到最大的声音时，会找到故障点的位置。然而，由于它是在听声音，它需要很长时间才能找到它，因为环境噪音的影响，有时它需要时间等待到晚上，当遇到交联电缆时，需要更多的时间，因为交联电缆一般都是内部放电，声音很小，几乎听不见，最后只能测量。

因此，电缆故障测试仪的方法可以解决以油浸纸为绝缘材料的大部分电力电缆故障。对于近几年以交联材料和聚乙烯材料作为绝缘材料的电缆故障，由于放火产生的声音往往很低(电缆外表面没有损坏，只有电缆内部放电)，试验效果不太理想，只有其他方法可以解决。

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