談電力電纜故障分析及定位方法

【摘要】隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程逐步的加快，電纜線路因其節(jié)約用地，安全系數(shù)高等優(yōu)點，逐漸取代架空線路，在城市改造過程中占據(jù)著越加重要的地位。但是，埋于地下的電纜一旦出現(xiàn)故障，不能直接通過觀察發(fā)現(xiàn)故障點，假如不能及時的修復(fù)，便會造成長時間的停電，給居民帶來諸多的不便，因此，如何準(zhǔn)確有效的快速查找電纜故障，成為當(dāng)期供電企業(yè)亟需解決的問題。

【關(guān)鍵詞】電力電纜 故障類型分析 故障原因分析

1電力電纜故障類型分析

1.1開路故障

如果電纜的絕緣電阻出現(xiàn)無窮大的情況，而電壓卻不影響用戶端，這樣故障我們稱為開路故障。在這種故障發(fā)生后，電纜故障點處的阻抗無窮大。

1.2低阻短路故障

如果電纜的絕緣電阻值變小，與電纜自身特性阻抗相比，絕緣電阻小于電纜自身阻抗，甚至沒有電阻，即0≤RL

1.3電阻泄露故障

如果電纜故障點處的直流電阻比該電纜自身的阻抗大，這種故障類型成為電阻泄露故障。進(jìn)行高壓絕緣測試的時候，隨著實驗電壓的升高，泄露電流也會隨之增大，如果實驗電壓升高到一定值時，泄露電流就有可能超過允許的最大電流。

1.4高阻閃絡(luò)性故障

這種故障類型是泄露電流不隨電壓的升高而升高，但隨著試驗電壓的升高，其突然增大，反應(yīng)到電流表上，電流表指針呈現(xiàn)出閃絡(luò)性擺動，如果對此試驗進(jìn)行重復(fù)，可以發(fā)展其具有可逆性。而故障點無電阻通道，只是存在與閃絡(luò)的表面或者放電的間隙。

1.5護(hù)層故障

電力電纜線路一般對護(hù)層都有一定的要求，在對護(hù)層故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確的測定之后，可以采用與護(hù)層相同材料的進(jìn)行修補包扎，如果護(hù)層損壞的較多，可以套上熱縮卷包管進(jìn)行加熱收縮，對修補之后的護(hù)層，在進(jìn)行絕緣電阻測量或者護(hù)層直流耐壓試驗，如果還存在故障，則說明其它部位還存在故障。

2電力電纜故障原因分析

2.1機械損傷

由于在電纜安裝的時候，操作不當(dāng)或者不小心造成電纜機械性損傷，或者由于電纜在鋪設(shè)完成后，接近電纜路徑的附近的機械施工時，人為的造成電纜的損傷，導(dǎo)致電纜絕緣層穿孔，潮氣沿著破損的地方進(jìn)入到線纜的內(nèi)部，導(dǎo)致絕緣性能下降，形成故障。機械損傷不嚴(yán)重時，一般不會直接形成故障，可能是在經(jīng)歷幾個月或者幾年以后故障才能明顯的被察覺出來。

2.2過電壓

通常，電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備對地絕緣只能承受相電壓，很多電機的絕緣性能只能承受幾十伏的電壓，最多也不會超過百余伏。受到某些因素的影響，往往電氣設(shè)備絕緣上的電壓往往都超過上述電壓數(shù)值。雖然這種現(xiàn)象存在的時間非常短，但其出現(xiàn)時數(shù)值非常高，經(jīng)常造成電氣電纜絕緣閃絡(luò)或被擊穿。這就是我們所說的過電壓，對于瞬間的高位電壓，即便是時間非常短促，也會造成較大的破壞，所以，必須要采用相關(guān)的措施，防止電力電纜承受過電壓。過電壓一般是由于電力設(shè)備進(jìn)行拉閘或者導(dǎo)通管換相時，電路中的電感元件，由于電流的突然變化造成感應(yīng)電動勢，最主要的特點就是時間短，呈現(xiàn)出尖峰狀態(tài)。

2.3絕緣老化

橡皮、塑料等材料在受熱之后容易發(fā)生熱老化，在有氧、熱共同作用下，會出現(xiàn)熱氧老化。高聚物在熱的作用下可發(fā)生交聯(lián)和熱降解反應(yīng)，一些材料在溫度達(dá)到一定程度時會析出HCl。一般熱氧化作用下，會生成過氧化物、自由基等，過氧化物又生成兩個自由基，自由基在參與到反應(yīng)中，最后生成低分子物質(zhì)或單基物質(zhì)，出現(xiàn)這種物質(zhì)時，表明電纜的性能已經(jīng)下降的非常大，電纜呈現(xiàn)出發(fā)粘、變軟，機械強度下降等狀態(tài)或者呈現(xiàn)出變硬、變脆等，導(dǎo)致電纜表現(xiàn)出現(xiàn)裂紋。

2.4其它原因

除了上述的幾種原因以外，電纜故障還會因為一些因素導(dǎo)致：首先，電纜質(zhì)量的不佳，主要是電纜絕緣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，電纜絕緣材料的不合格，這種電纜在短時間內(nèi)就會出現(xiàn)故障；其次，由于在電纜鋪設(shè)時，要經(jīng)過嚴(yán)格計算設(shè)計，如果線路中存在較大的欺負(fù)落差，會導(dǎo)致電纜內(nèi)部的絕緣油流失，造成絕緣能力下降，這需要在設(shè)計的時候按照規(guī)范進(jìn)行線路的設(shè)計；第三，化學(xué)物腐蝕。電纜線路在經(jīng)過酸性土壤或鹽堿地時，往往會造成線纜表面的服飾；第四，地面局部下沉影響。受地震等地質(zhì)災(zāi)害或者大型建筑基礎(chǔ)下沉等作用的影響，很容易對電纜的表面造成損傷，形成故障；第五，過負(fù)荷運行時間過長。因為過負(fù)荷運行，電纜自身的溫度會不斷上升尤其是在夏季，電纜升溫往往會造成薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，這也是為什么夏季經(jīng)常出現(xiàn)線路故障的主要原因。

3常用的電纜故障測距檢測方法

3.1電橋法：將被測電纜終端故障相與非故障相端接，電橋兩臂分別接故障相和非故障相，通過調(diào)節(jié)電阻使得電橋達(dá)到平衡，通過公式計算出故障點的距離。目前現(xiàn)場上電橋法用的越來越少，但是對于一些特殊故障沒有明顯的低壓脈沖反射，但又不容易用高壓擊穿，如故障電阻不太高的情況下，使用電橋法往往可以解決問題。電橋法的優(yōu)點是簡單、方便、精確度高，但它的重要缺點是不適用于高阻與閃絡(luò)性故障。

3.2低壓脈沖反射法：測試時向電力電纜的故障相注入低壓脈沖.該脈沖沿電纜傳播到阻抗小匹配點即故障點時.產(chǎn)生反射叫波送測試點由儀器記求下來，根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的往返時間差和脈沖在電纜中傳播的波速度.便可計算出故障點離測試點的距離。優(yōu)點是簡單直觀，不需要知道電纜的準(zhǔn)確長度等原始資料。缺點是不能適用于高阻與閃絡(luò)性故障。

3.3脈沖電流法：脈沖電流法是將電纜故障點用高壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點擊穿產(chǎn)生的電流行波信號，通過分析判斷電流行波信號在測量端和故障點往返一趟的時間來計算故障距離。脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號。

3.4二（多）次脈沖法：針對高阻接地時波形難判斷的情況，近幾年出現(xiàn)了二次脈沖理論，并在實踐中取得良好的效果，如奧地利保爾公司的SV3000/2100系統(tǒng)，此系統(tǒng)對低壓脈沖、脈沖電流法均可實現(xiàn)。

4常用的故障定點方法

4.1聲測定點法：聲測法是電纜故障的主要定點方法，主要用于測量高阻與閃絡(luò)性故障，測量時使用高壓設(shè)備使故障點擊穿放電，故障間隙放電時產(chǎn)生的機械振動，傳到地面，便聽到“啪、啪”的聲音，利用這種現(xiàn)象可以十分準(zhǔn)確地對電纜故障進(jìn)行定點。缺點是受外界干擾較大。

4.2聲磁法：在向電纜施加沖擊高壓信號使故障點放電時，會在電纜的外皮與大地形成的回路中感應(yīng)出環(huán)流來，這一環(huán)流在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場，在監(jiān)聽到聲音信號的同時，接受到脈沖磁場信號，即可判斷該聲音是由故障點放電產(chǎn)生的，故障點就在附近。

4.3：音頻感應(yīng)法：音頻感應(yīng)法一般用于探測故障電阻小于10Ω的低阻故障，探測時，用1kHZ的音頻信號發(fā)生器向待測電纜通音頻電流，發(fā)出電磁波；然后在地面上用探頭沿被測電纜路徑接收電磁場信號，并將之送入放大器進(jìn)行放大，將放大后的信號送入耳機或指示儀表，根據(jù)耳機中聲響的強弱或指示儀表的指示值大小而定出故障點的位置，當(dāng)探頭從故障點前移1-2m時，音頻信號中斷，則音頻信號最強處為故障點。

5結(jié)語

總體而言，電力電纜的故障查找在理論上和工程實踐方面都還需要我們繼續(xù)深入發(fā)現(xiàn)和解決各項技術(shù)問題，尤其重要的是做到故障的防范措施。要嚴(yán)把試驗和驗收關(guān)，按相關(guān)技術(shù)指標(biāo)對新裝電力電纜進(jìn)行試驗、驗收；加強電力電纜巡視檢查；利用電力電纜在線監(jiān)測裝置來實時監(jiān)測電網(wǎng)中電纜的實際運行狀態(tài)等，力爭將電纜故障的發(fā)生幾率降低至最低限，確保電網(wǎng)的正常運行。

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