高壓電力電纜故障探測技術分析

保定供電公司 王 倩

電力電纜在城市電網中的應用越來越廣泛，對城市的電力發展具有重要的作用。但是由于制造缺陷、機械損傷、安裝質量、雷擊現象、絕緣老化等原因，電纜故障時有發生，給社會的經濟和生活造成了重要的影響。當電力電纜發生故障后，如何有效的分析電纜故障，根據電纜敷設的參數和環境，通過有效的探測方法，準確的判定故障的位置與原因，并進行快速的處理，提高電能恢復的速度。

一、電力電纜常見的故障

高壓電纜或低壓電纜在運行的過程中，由于施工安裝、過負荷運行、外力作用、絕緣老化、環境變化等原因造成電力故障，影響電力的正常供應，主要的故障如下：

1.機械損傷：在施工安裝的過程中，沒有按照操作規程進行施工，造成電力電纜的機械損傷。

表1 高壓電纜的故障測距方法

圖1 電橋法的等效原理圖

2.絕緣故障：由于環境的變化引起電纜的絕緣受潮、絕緣老化變質。

3.過電壓：電路長期處于過電壓的影響，容易造成電纜的老化。

4.質量不合格：電纜出廠時不能夠滿足要求，存在工藝、材料的缺陷。

5.運行維護不當：電纜護層的腐蝕、電纜的絕緣物流失，引起電纜故障。

二、高壓電纜故障的探測的步驟

對于高壓電纜常見的故障，一般的方法很難進行診斷，需要采用專門的儀器和方法進行測試和判定。

1.高壓電纜故障性質診斷與測試

高壓電纜故障性質的判斷，首先根據故障的性質進行分析：故障電阻是高阻還是低阻、是閃絡還是封閉性故障、是接地、短路、斷線或者它們的混合、是單相、兩相或者三相故障，通過分析之后，確定故障的性質，能夠方便檢修人員在較短的時間內確定電纜故障測距與定點方法。

2.高壓電纜故障測距

高壓電纜故障測距首先要進行簡單的估計，便于進行下一步測試，在電纜的一端使用對應的測試儀器對故障進行分析，初步確定故障距離，有利于縮短故障點的范圍，節省檢修的時間。

3.故障點精確定位測定

按照故障測距所估算的結果，初步估算出故障點的位置和故障的類型，就可以對故障進行精確的測試，可以采用對應的故障測試方法確定故障點的準確位置。

三、高壓電纜故障的定位測試

電纜故障的測試在經過估算之后，需要對關鍵點進行測試，故障測距是否精確直接影響故障點距離的判斷。

1.高壓電纜故障測距的方法

故障測距常用的測試方法是電橋法（有電阻電橋法，電容電橋法）。它的優點是簡單，方便，精度高，能夠快速的定位，缺點是不適于高阻或閃絡性故障。但是在實際的電纜故障一般是高阻與閃絡性故障，采用電橋法比較困難。近年來，在現代電力電子技術快速發展的情況下，電纜故障測試技術有了新的發展，如脈沖電流法、路徑探測法、路徑探測的脈沖磁場法，以及利用計算機技術對磁場與聲音信號時間差尋找故障位置的方法等，將故障測試方法引入智能化階段。對于故障檢測的方法很多，但是在實際的測試過程中，要考慮故障的類型選擇合適的測試方法進行測試，常見的電力電纜具體故障類型及對應采用的檢測方法詳見表1所示。

2.電橋法

電橋法就是用雙臂電橋的方法，測出電纜芯線的直流電阻值，根據電纜長度與電阻自己的正比例關系，計算出電纜的故障點，這種方法簡便，容易操作，這種測距方法的原理是將被測電纜故障相與非故障相短接，電橋兩臂分別接故障相與非故障相，調節電橋兩臂上的一個可調電阻器，使電橋平衡，通過測量實際的電阻值，計算故障點。電橋法工作原理如圖1所示，即被測電纜末端無故障相與故障相短接，電橋兩輸出臂接無故障相與故障相，形成一個完整的橋接回路。

表2 測量計算分析的結果

在圖1中：R1為已知測量電阻；R2為精密電阻箱；R3為故障點通過跨接線到另一端的電阻；通過測量電阻，就可以計算L為電纜長度；Lx為電纜一端至故障點的距離。

3.高壓電纜故障測距的試驗分析

在某段電纜型號為ZQ20-3×240+1×120的輸電段線路，長度約為200m。在運行過程中中控室收到電纜故障信號，產生故障，自動裝置自動跳閘。運用上面講述的方法和電纜探測步驟的方法，經初步判斷為斷線故障，可以采用電橋法進行粗測，最后通過準確的計算機，可以求出故障的關鍵點。利用電纜故障測試儀可以測出相應的策略數據：

首端測量：

Lx(順)=2RL/(R+M)

Lx(逆)=2ML/(R+M)

尾端測量：

Lx(順)=(M-R)/(R+M×L)

Lx(逆)=(R-M)/(R+M×L)

按照電橋平衡原理，對線路進行測試，通過計算分析可以得數據結果如表2所示。

對表2的數據進行分析，采取平均值的計算方法，可以測距結果為故障點距配電屏172米左右，這樣就可以確定線路的故障點。

四、結論

隨著對電纜應用的廣泛應用，可以將多種測量方法混合使用來測量線路的故障點，就故障的具體問題進行具體分析，根據電纜的故障類型，電纜的敷設特點以及電纜所處的環境等因素綜合考慮，選擇合適的測量方法，采用合適的方法來進行故障的測距和定點工作，縮減電力電纜故障處理時間，提高用電可靠性，大大減少了停電的損失。

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