110 kV 電力電纜故障查找方法及問題

胡 泊

（西安供電公司高壓電纜運檢中心，陜西 西安 710065）

0 引 言

本文對于110 kV 電纜可能發(fā)生的故障進行了簡要分析，并且總結了一般故障發(fā)生的原因，以期為針對性的解決電纜故障提供一定的借鑒作用。

1 110 kV 電纜故障原因剖析

在我國社會實踐過程中，電纜可能會發(fā)生低阻、高阻、斷線、泄露及閃絡等故障[1]。

但隨著我國市場化進程的不斷深入，市場對于電力提出了更高層面的需求。110 kV 電纜是我國電網(wǎng)架設的主力軍，但是在制造工藝低和風化等作用下，架設完成的電纜經(jīng)常會出現(xiàn)故障，故障原因具體可分為如下3 個方面。

首先，機械損害。機械損害是指架設完成的電纜受到外力損害、牽引力超過承受能力及剝切損害等。其次，受潮損害。受潮損害就是因為密封不良而導致的電纜受潮，最終使電纜受損。最后，絕緣損害。電纜一旦鋪架完成，便會長期暴露在空氣中，經(jīng)過長時間的日曬和風化，電纜外層絕緣體功能會減弱，進而使電纜出現(xiàn)故障[2]。

對于絕緣損害，根源就在于電纜工藝并不完善，我國現(xiàn)行電纜絕緣體大多采取塑料或者橡膠材質，經(jīng)過長期的風吹日曬，會出現(xiàn)裂縫，進而使電纜的絕緣功能受損。但是隨著我國科技的不斷發(fā)展，高耐受力的絕緣材料已經(jīng)問世，未來電纜的絕緣損害程度會大幅度降低。對于受潮損害，其根源在于酸雨對于電纜的腐蝕，一旦電纜的保護層被腐蝕出漏洞，就極易可能發(fā)生擊穿的危險。機械損害電纜絕緣體受外力作用影響出現(xiàn)故障。機械損害是電纜故障的主要來源，尤其是對于低架設電纜，因為機動車行駛碾壓或者動物啃食等也極易使電纜出現(xiàn)損傷[3]。

2 電纜故障排查方法及其原理分析

110 kV 電纜可能產(chǎn)生的故障類型繁多，但是最主要的故障是絕緣體功能損害。對于有針對性的檢測技術，我國遠落后于西方發(fā)達國家，尤其是在智能排查領域，我國至今仍沒有研制出專業(yè)的檢測機器。因此，必須結合電纜實際情況，采取多種途徑對故障原因進行排查。在實際操作過程中，電橋法成為故障排查適用范圍最廣的方法。但是隨著電磁理論與實踐的進一步融合，新型的檢測方法逐步問世，進一步降低了我國在電纜故障排查層面的工作風險。

2.1 電橋法

電橋法是運用電橋平衡原理進行測量，即在電橋平衡狀態(tài)下，電纜長度越長，電阻越大[4]。

2.2 雷達法

利用雷達法對電纜進行故障排查主要是利用反射脈沖和發(fā)射脈沖之間存在的時間差，通過時間差計算完成測距。在電纜故障排查時，脈沖信號被輸送到電纜過程中會在電纜內自由穿梭，一旦遇到阻抗點時會形成相應反射，專業(yè)的測量儀器會將相關的反射脈沖進行分析，再通過運算公式計算出故障發(fā)生的大體位置。

不同的反射極性也直接反映出不同的故障原因。如果發(fā)射脈沖和反射脈沖之間的極性一致，則說明電纜是發(fā)生了開路故障；如果反射脈沖和發(fā)射脈沖之間的極性相反，則說明電纜可能發(fā)生了低阻故障。雷達法在電纜測量過程中比較簡單，并且有專業(yè)公式進行計算，可以準確測量出電纜的故障位置。但是脈沖在電纜內運行也會有一定的局限性，時間寬度受限是其最大的局限性，超過相應的時間寬度，反射和發(fā)射之間在脈沖層面會產(chǎn)生重疊，進而形成盲區(qū)。因此，對于高阻和閃絡故障，雷達法并不能準確測量故障原因。

2.3 直閃法

在閃絡故障排查過程中，直閃法是故障排查效率最高的方法。閃絡故障點會存在較高的電阻，專業(yè)技術人員能夠利用高壓試驗設備讓故障點出現(xiàn)躍變波和脈沖波，并且在測試口將反射回來的電磁波進行詳細記錄，根據(jù)記錄下來的波形計算電波在電纜內的運行時間，根據(jù)電波運行時間，進而推算出故障發(fā)生點。電壓法和電流法是直閃測量法最主要的兩種信號采集方式。

在110 kV 電纜排查領域，電壓法進行測量時，可能會出現(xiàn)波形變化較小、誤差較大等問題，所以在實踐過程中，電流法是運用最廣泛的故障排查方法。利用電流法進行電纜故障排查，電流耦合器即使于高壓回路之間沒有形成連接，也可以進行準確測量。這種測量方式保障了測量人員的人身安全，并且操作比較簡單。此外，耦合器收集來的電波信號也可以以直觀的形式進行故障排查辨認[5]。

直閃法在實際故障排查檢測過程中，能夠準確收集擊穿瞬間的信號，并且利用這一瞬間的信號進行故障點排查。通過這種方式得出的故障點準確性較高。但是任何事物都有正反兩個方面，該方法在進行電纜故障排查過程中也存在相應的問題。最核心的問題在于多次放電后，電纜故障點會因為碳阻通道的阻礙無法再利用該種方法進行測量。尤其是在電阻逐漸下降過程中，當電阻下降到臨界點后便不會產(chǎn)生閃絡，直閃法也就沒有任何用武之地。

2.4 沖閃法

沖閃法能夠有效地彌補直閃法的功能不足，尤其是當電阻低或者擊穿通道形成時，直閃法的檢測設備在容量和內阻的限制下無法進行有效測量，但是沖閃法正是由于其高壓豁免性能對低電阻故障點進行精確排查。沖閃法的測量原理仍舊是以電流法為主。

本質上，沖閃法是對直閃法的優(yōu)化升級，沖閃法和直閃法相比，只是增大了放電間隙。電纜的電容一旦達到臨界值，也有可能發(fā)生電纜擊穿，進而導致間隙擊穿，此時電流就會對電纜放電。但是間隙放電于故障擊穿之間仍舊存在本質上的差距，間隙放電是電波到達末端后，因為反射波重疊到發(fā)射波之上，進而出現(xiàn)振幅增強的電波，從而使得故障點擊穿。沖閃法與直閃法相比，沖閃法雖然可能會產(chǎn)生擊穿電壓，但是其接線比較簡單，形成的波形信號極易分析，適用范圍更加廣，尤其是對于斷路和高阻故障使用效果更加明顯[6]。

2.5 聲測法

通過前4 種方法的使用，對電纜可能發(fā)生故障的范圍進一步縮小，但是具體的故障點仍舊存在模糊，此時就可以使用聲測法進行精準測距。在沖擊電壓設備的幫助下，脈沖電壓能夠讓故障點發(fā)生規(guī)律性放電。放電能量越大，故障點釋放的聲音便會越大，可以借助這種方式大體約束故障點的范圍。在范圍進一步縮小的情況下，技術人員利用定點儀能夠精準確定故障發(fā)生點，即聲音最大的地方，便是故障點的精確所在。但是聲測法也具有一定的適應局限性，尤其是在低阻故障排查過程中，電能聲音可能比較微弱，進而無法進行有效排查[7]。

2.6 聲磁同步法

該種方法是對聲測法的改良，在聲測法所適用的基礎上加入了電磁接收設備，進而使得該種方法不僅可以通過聲音來進行故障點的排查，也可以通過收集來的電磁波進行定點排查，在聲音和電磁波的雙重作用下，最終確定故障發(fā)生的。該種方式的原理在于故障點在進行放電發(fā)出聲音的過程中也會出現(xiàn)脈沖信號，使得電磁波和聲波能夠實現(xiàn)同步接受。如果一個位置既能夠探測到聲波也能夠探測到電磁波，就說明故障點已經(jīng)被找到。尤其是在周圍噪聲較大的環(huán)境下，該種方法能夠有效識別故障。

3 結 論

在110 kV 電纜被廣泛使用的當代，其出現(xiàn)故障的原因以及有效的排查方式，仍舊是相關人員進一步探索的方向。尤其需要通過技術的力量，縮短故障排查時間，提高故障排查效率。