110kV及以上高壓電力電纜故障檢測及原因分析

史德生 卞秋野

摘要：隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對電能的需求量越來越大，高壓電力電纜在電力系統(tǒng)變送電的應(yīng)用越來越普遍。由于受外界光、熱和氧化等作用造成電力電纜的絕緣性降低，最終可能導(dǎo)致短路故障的產(chǎn)生。為了避免損失，降低電力電纜故障率，電纜的故障檢測和事故分析就顯得非常重要。在本文中，主要是結(jié)合自身實際經(jīng)驗，對110kV及以上高壓電力電纜檢測方法以及故障原因進(jìn)行了一定的分析，并結(jié)合試驗對其進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高壓電力電纜;故障原因;故障檢測

一、高壓電力電纜的故障原因分析

（一）線路短路

導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)短路問題的原因有如下幾種：一是受到外力及人為操作失誤，進(jìn)而造成導(dǎo)電體連接的輸電線路短路。電纜的絕緣層長時間受到電流、電壓的影響，使得絕緣層出現(xiàn)老化，進(jìn)而引發(fā)故障問題;二是電力系統(tǒng)導(dǎo)線受到風(fēng)力的影響，而發(fā)生碰撞、絞線等問題，導(dǎo)致線路短路。

（二）斷路故障

當(dāng)輸電線路某處發(fā)生斷路，就會導(dǎo)致電路系統(tǒng)回路不順暢，也就表示出現(xiàn)了短路故障。電纜斷路，輸電線路斷口處就會出現(xiàn)電弧現(xiàn)象，從而引發(fā)更為嚴(yán)重的電力事故。通常而言，造成電纜出現(xiàn)斷路問題的原因是：導(dǎo)線接頭被燒斷、接觸不良、某一相導(dǎo)線斷開等等

（三）電纜接地故障

電纜接地故障的產(chǎn)生都是人為操作失誤，或者是一些偶然因素導(dǎo)致。一般來說，當(dāng)電力系統(tǒng)導(dǎo)線斷開，產(chǎn)生接地故障，這時，輸電線路就會對周圍的導(dǎo)體進(jìn)行放電，從而造成更為嚴(yán)重的安全問題。

（四）閃路故障

通常情況下，電纜處在低電壓是絕緣狀態(tài)良好，不會發(fā)生短路故障。當(dāng)電壓值上升到一定高度后，或者是在某段時間某處電壓呈持續(xù)上升狀態(tài)，則就會瞬間擊穿絕緣體，出現(xiàn)閃路故障。

（五）自然因素造成的電纜故障

由自然因素引起的故障有電纜變形、絕緣物流失等等。例如：地面沉降，會使電纜產(chǎn)生各種程度的損壞、變形等。主要是地面下沉?xí)淖冸娎|受力情況，電纜線外護(hù)套等都會發(fā)生損壞。

二、高壓電力電纜的試驗

（一）絕緣性能的檢測

高壓電力電纜的絕緣測量應(yīng)該使用2500V電壓表進(jìn)行。在測量前要斷開線路上所有的外接線，并且上電運行過的輸電線路進(jìn)行放電之后才可以進(jìn)行測試。在測量過程中，需等待讀數(shù)穩(wěn)定后才能記錄數(shù)據(jù)。電纜的絕緣性能和電纜的溫度、距離相關(guān)。為方便觀察，測量結(jié)果可以轉(zhuǎn)換為室溫下單位公里數(shù)的數(shù)據(jù)。其換算關(guān)系如下：

其中，是室溫下單位公里電纜的絕緣阻值;為0℃時距離為1的電纜的絕緣電阻值;L是電纜的長度;K是電纜的溫度系數(shù)。

（二）電纜的相位檢測

對電纜進(jìn)行相位檢測，只需將電纜的每相分別接地，然后在電纜起始位置測量相應(yīng)相位的絕緣電阻是否為0即可。

（三）直流耐壓和漏電流試驗

直流耐壓和漏電流實驗可以一起完成，實驗的步驟也相同，只是實驗內(nèi)容的重點不一樣。直流耐壓實驗是檢測電纜的耐壓強度，所需實驗電壓高，而漏電流實驗是測試電纜的絕緣性能，在低電壓環(huán)境下就可進(jìn)行。由于微安表在回路中位置不同，電纜電流直流耐壓和漏電流試驗的接線方式可分為微安表在高壓側(cè)和低壓側(cè)兩種。其中微安表在高壓側(cè)測量結(jié)果比較準(zhǔn)確，但由于電壓等級高，導(dǎo)致讀數(shù)和調(diào)節(jié)儀表量程都很不方便。而表在低壓側(cè)由于高壓引線雜散電流的影響，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。35kV以上的電力電纜，由于實驗電壓比較高，造成電纜附近存在漏電流，其可以用對電纜加設(shè)屏蔽的方式消除。

三、交流耐壓故障的故障分析實驗

（一）電壓諧振耐壓實驗

電源諧振或者叫串聯(lián)諧振，此種實驗方式主要用于當(dāng)被測產(chǎn)品所需實驗電壓很高。對于電力電纜，它的電容容量是一定的，在實驗中，可以通過改變電感和電源頻率來使實驗電路形成諧振。

（1）電感調(diào)節(jié)，試驗中必須考慮可調(diào)電抗器的自身情況，通常電抗器的外形尺寸和重量都比較大，從電抗器的制造工藝特點考慮，很難調(diào)節(jié)可調(diào)電抗器的范圍，因此應(yīng)用調(diào)節(jié)電抗器的方式在現(xiàn)場實驗不實際。

（2）頻率調(diào)節(jié)。實驗回路的感抗和容抗都是已知的，若使回路形成諧振同樣也可以采取改變回路電源頻率的方法。

（二）并聯(lián)諧振耐壓試驗

當(dāng)試驗電壓可以達(dá)到目標(biāo)值但試驗電流不能滿足需要時，可以使用并聯(lián)諧振的方法進(jìn)行試驗。其等效電路圖如圖3所示。

當(dāng)回路中時，回路中發(fā)生諧振。其中C為Cx、C1、C2。的總?cè)菘?。產(chǎn)生諧振時，并聯(lián)兩個并聯(lián)之路的電流會比較大，但變壓器輸出電流比較小，可以近似為0。此時，回路電壓較低，試驗品電容值較大，低壓電抗器成本價格低廉，從而使試驗成本降低。

（三）串并聯(lián)綜合耐壓試驗

在待試品要求試驗電壓較高，同時其電容量又比較大時，簡單的串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的方式就不能滿足實驗條件了。長度和容量各不相同的高壓電纜，試驗中和其匹配的電抗器的參數(shù)和個數(shù)也不盡相同。并且對于現(xiàn)場檢測人員來講，也不會配備多個高壓電抗器供實驗測試使用。因此，采用配備足夠的電抗器來進(jìn)行試驗難度較大。此時就可以應(yīng)用串并聯(lián)綜合補償?shù)姆椒ㄍ瓿蓪嶒灐?/p>

結(jié)論：在電力系統(tǒng)中，電力電纜作為電能的輸送通道而存在。那么電力電纜工作的可靠性就顯得尤為重要，這是社會生產(chǎn)的一個重要保障。本文通過對電力電纜故障檢測的分析研究得出，必須加大電力電纜的管理力度，做好日常的保養(yǎng)和維護(hù)。同時掌握科學(xué)的檢測方式，及時排除故障，才能夠保證電力系統(tǒng)的正常運行，促進(jìn)我國電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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