電力電纜故障分析及探測技術研究

王廣濤

摘要：隨著國家城市及鄉(xiāng)村電網改造工作的開展以及各企業(yè)現代化設備的引進與應用，電力電纜的應用量迅速增加，電力電纜的運行質量及在故障情況下電力電纜的故障定位及探測技術已經成為電力系統(tǒng)運行的一項重要技術。本文首先分析了電力電纜故障常見的原因，并在此基礎上介紹了電力電纜常用的故障檢測步驟及探測技術。

關鍵詞：電網 電纜 故障 探測

隨著我國經濟的發(fā)展和社會現代化建設步伐的加快，工農業(yè)生產及人民生活的用電量日益增加，對電力的需求量越來越大，對電網的運行安全要求也越來越高。而作為連接各種電氣設備、傳輸和分配電能的電力電纜，以其安全、維護工作量少，穩(wěn)定性高，有利于提高電能的質量并且美化城市等優(yōu)點，已經得到越來越廣泛的應用。目前，電力電纜所產生的故障在所有供電故障中占了相當大的比重。如何快速、準確地確定故障點位置和判斷出故障類型已成為電力電纜使用和運行過程中十分關鍵的技術之一。

1電力電纜故障產生的原因分析

1.1機械損傷。很多故障是由于電纜安裝時不小心造成的機械損傷或安裝后靠近電纜路徑作業(yè)造成的機械損傷而直接引起的。有時如果損傷輕微，在幾個月甚至幾年后損傷部位才發(fā)展到鎧裝鉛皮護套穿孔，潮氣侵入而導致?lián)p傷部位徹底崩潰形成故障。

1.2絕緣老化變質。電纜絕緣長期在電和熱的作用下運行，其物理性能會發(fā)生變化，從而導致其絕緣強度降低或介質損耗增大而最終引起絕緣崩潰者為絕緣老化，絕緣老化故障率約占19%。電纜絕緣介質內部氣隙在電場作用下產生游離使絕緣下降，當絕緣介質電離時，氣隙中產生臭氧、腐蝕絕緣。過熱會引起絕緣老化變質，電纜內部氣隙產生電游離造成局部過熱，使絕緣碳化。電纜過負荷是電纜過熱很重要的因素m。安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會因本身過熱而使絕緣加速損壞。

1.3電纜外皮的腐蝕。電纜外皮腐蝕又分為電腐蝕和化學腐蝕2種。如果電力電纜埋設在附近有強力地下電場的地方，往往出現電纜外皮鉛被腐蝕致穿的現象，導致潮氣侵入，絕緣破壞。同樣電纜路徑有通過酸堿作業(yè)的地方或煤氣站的苯蒸汽往往造成電纜鎧裝和鉛包大面積長距離被腐蝕，使電纜出現故障。

1.4過電壓。過電壓主要是指大氣過電壓和電纜內部過電壓。對實際故障進行的分析表明，許多戶外終端頭的故障是由大氣過電壓引起的。電纜本身的缺陷也會導致在大氣過電壓的情況下發(fā)生故障。

1.5電纜絕緣物的流失。電纜敷設時地溝凹凸不平，或處在電桿上的戶外頭，由于電纜的起伏、高低落差懸殊，高處的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導致故障發(fā)生。這類故障主要發(fā)生在油浸紙電纜和不滴流電纜。

1.6設計和制作工藝不良。拙劣的技工、拙劣的接頭，電場分布設計不周密，材料選用不當，不按技術要求敷設電纜往往都是形成電纜故障的重要原因。材料缺陷主要表現在三個方面：電纜制造的問題，鉛護層留下的缺陷，在包纏絕緣過程中，紙絕緣上出現褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷；電纜附件制造上的缺陷，如鑄鐵件有砂眼，瓷件的機械強度不夠，其它零件不符合規(guī)格或組裝時不密封等；對絕緣材料的維護管理不善，造成電纜絕緣受潮、臟污和老化。

2電力電纜故障檢測的步驟。電纜故障的探測一般要經過診斷、測距、定點三個步驟。

2.1電纜故障性質診斷電纜故障性質的診斷，即確定故障的類型與嚴重程度，以便于測試人員對癥下藥，選擇適當的電纜故障測距與定點方法。

2.2電纜故障測距電纜故障測距，又叫粗測，在電纜的一端使用儀器確定故障距離，現場上常用的故障測距方法有古典電橋法與現代行波法。

2.3電纜故障定點。電纜故障定點，又叫精測，即按照故障測距結果，根據電纜的路徑走向，找出故障點的大體方位來，在一個很小的范圍內，利用放電聲測法或其它方法確定故障點的準確位置。

3電力電纜故障的探測及判斷

3.1電力故障的探測方法。低壓脈沖法：依據微波傳輸理論（雷達原理），在電纜故障相上加一脈沖信號，當電波傳輸到故障點時必然有部分反射回來，通過分析入射波與反射波的時間差，計算出故障點的距離。由于輸出的信號電壓低（通常為150V）很安全，因此，被稱作低壓脈沖法。此方法可用來測量電纜的低阻故障、開路故障以及電纜長度測試。

高壓脈沖法：又稱高壓閃絡法，是指在高壓的作用下使電纜故障點擊穿形成閃絡放電，使高阻故障轉化為瞬間短路故障并產生反射法。采集反射波進行分析，計算出故障點的距離。閃絡法又分為沖閃和直閃兩種，若高電壓是通過球間隙施加至電纜故障相，且3-5秒鐘沖擊一次則稱作高壓沖閃法。若直接將高電壓施加到電纜故障相直至擊穿則稱作高壓直閃法。此方法主要用來測量泄漏性高阻故障，也可用來測量其它類型故障。

二次脈沖法：針對高阻接地時波形難判斷的情況，近幾年出現了二次脈沖理論，并在實踐中取得良好的效果。首先對故障電纜發(fā)射一個低壓脈沖，脈沖在高阻的故障點由于特性阻抗變化不大，不會產生反射。脈沖在另一終端被反射回來后，儀器將這個“完好”波形存儲起來。然后對故障點電纜發(fā)射一個高壓脈沖，故障點被擊穿，擊穿瞬間變成低阻故障，此時儀器觸發(fā)一個低壓脈沖，低壓脈沖在被擊穿的故障點處被反射回來。儀器把兩次低壓脈沖的波形疊加起來，交叉點的位置就是故障點位置。其特點是易操作、多功能，回波圖形簡易。

3.2電纜故障的判斷

3.2.1當故障點電阻等于無窮大時，用低壓脈沖法測量容易找到斷路故障，一般來說，純粹性斷路故障不常見到，通常斷路故障為相對地或相間高阻故障或者相對地或相間低阻故障并存。

3.2.2當故障點電阻等于零時，用低壓脈沖法測量短路故障容易找到，但實際工作中遇到這種故障很少。

3.2.3當故障點電阻大于零小于100Ω時，用低壓脈沖法測量容易找到低阻故障。

3.2.4閃絡故障可用直閃法測量，這種故障一般存在于接頭內部，故障點電阻大于100Ω，但數值變化較大，每次測量不確定。

3.2.5高阻故障可用沖閃法測量，故障點電阻大于100Ω且數值確定。一般當測試電流大于15mA，測試波形具有重復性以及可以相重疊，同時一個波形有一個發(fā)射、三個反射且脈沖幅度逐漸減弱時，所測的距離為故障點到電纜測試端的距離；否則為故障點到電纜測試對端的距離。

總之，電力電纜在電力系統(tǒng)中作為傳輸和分配電能，以及連接各種電氣設備等，起著不可估量的作用，迅速、準確地確定電力電纜的故障點，不僅能提高供電可靠性，還可以減少故障修復費用及停電損失。為了更好的確保用戶的用電纜故障情況及埋設環(huán)境比較復雜，、變化多，測試人員應熟悉電纜的埋設走向與環(huán)境，確切地判斷出電纜故障性質，選擇合適的儀器與測量方法，按照一定的程序工作，才能順利地測出電纜故障點。