電力電纜故障原因及診斷分析

深圳供電局有限公司

摘要：電力電纜是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，對于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定可靠運行，具有舉足輕重的意義。由于電纜一般都采用穿管或電纜溝敷設，外部運行環(huán)境相當復雜，隨著城市電纜數(shù)量的不斷增多及運行年限的延長，電纜的出現(xiàn)故障的情況也越來越多。因此，對電力電纜的故障進行分析，找出故障點并制定故障處理對策，保證電纜線路安全穩(wěn)定運行，已成為當前電力系統(tǒng)的一項重要而緊迫的工作。

關鍵詞：電力電纜；故障；原因；診斷

1nbsp；nbsp；nbsp；電纜的常見故障

電纜故障按故障發(fā)生在電纜內(nèi)部結構部位可分為主絕緣故障和金屬護套故障；按故障發(fā)生在電纜線路位置不同則有本體故障和接頭故障；按故障性質分類則包括短路和開路故障，高壓電纜的絕大多數(shù)故障都是絕緣損傷和缺陷導致，且以短路故障最為常見，短路故障按故障電阻值大小可分為低阻故障、高阻故障和閃絡性故障。

低阻故障：電纜相對地絕緣損壞，其絕緣電阻不到特性阻抗值，可以利用低壓脈沖法測量。發(fā)生低阻故障時，絕緣電阻小于10Z0（Z0電纜波阻抗，一般小于40）。短路故障是低阻故障的特例。

高阻故障：與低阻故障相比，它的絕緣電阻較大，一般大于10Z0，不能使用低壓脈沖法測量。

閃絡性故障：故障點沒有形成電阻通道，只有放電間隙或閃絡性表面，此時故障即為閃絡性故障。閃絡性故障的阻值為無窮大，降壓后絕緣可自行恢復。

據(jù)統(tǒng)計，電力電纜有60%以上的故障是高阻故障及閃絡性故障，而在預防性試驗中發(fā)生電纜擊穿的故障90%以上是高阻故障及閃絡性故障。

2nbsp；nbsp；nbsp；故障原因分析

電纜的絕緣層、保護層和附件等各部位都會發(fā)生損壞，而各部位的故障絕大部分都會最終作用于絕緣層，導致絕緣出現(xiàn)損壞、老化等問題，從而造成絕緣泄漏或擊穿。導致絕緣出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)主要有：（1）生產(chǎn)環(huán)節(jié)目前，我國各地生產(chǎn)電纜的企業(yè)數(shù)不勝數(shù)，但并不是每一個企業(yè)都能生產(chǎn)出質量可靠的電纜。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)隱患的原因主要有：金屬保護層不嚴密，介質不均勻，有孔隙和裂紋：絕緣部位材質不達標、局部孔洞超標：中間接頭和終端接頭制作沒有達到國家標準和規(guī)范要求，接頭封裝物填充不當導致在安裝時不能完個密封：交聯(lián)聚乙烯絕緣層不純凈、雜質含量過多，使其性能不穩(wěn)定等。（2）敷設安裝環(huán)節(jié)在這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題主要是由于人為因素，安裝人員的責任心缺失和工作技能欠佳是絕緣出現(xiàn)問題的主要原因。近年來，地下施工有許多種，熱力管線、自來水管線、網(wǎng)絡光纖通道、煤氣、排污等等都會與電纜的敷設形成交叉，如果敷設人員不能在事前取得相關許可和資質，不了解所經(jīng)過地段的地下情況，就會給施工帶來困難，比如過度拉仲或者過度彎曲使絕緣受損。另外，施工人員也可能在削剝屏蔽層和保護套時沒有完好地打磨而留下毛刺，或沒有清除絕緣部位的塵粒，這此都是日后絕緣受損的原因。（3）使用環(huán)節(jié)在電纜氏期使用運行階段，電纜的絕緣部位可能受到各種各樣的破壞。其中最主要的原因是外力作用，其占到50%以上，具體包括：電纜埋設沒有達到規(guī)定深度，路面上往來車輛擠壓造成損傷：其他地下管線施工造成誤傷；鐵路、公路、橋梁使地面下沉損壞電纜；長期超負荷輸配電使電纜過熱及電纜內(nèi)部孔隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱：自然界中的水、酸、堿等長期腐蝕侵害：自蟻、蟲、鼠等對電纜的啃食與破壞。

3nbsp；nbsp；nbsp；電纜故障排查步驟

3.nbsp；1電纜故障類型診斷

電纜故障排查過程中，首先需要通過試驗確定故障類型與性質一般來說，試驗結果與故障之間的關系如表1所示。

表1nbsp；nbsp；nbsp；試驗結果與電纜故障診斷的關系

試驗內(nèi)容

試驗結果

診斷結論

各相對地域相間電阻

小于100

低阻接地或短路故障

各相對地域相間電阻

大于100，小于正常值

高阻接地故障

導體連續(xù)性

不連續(xù)

斷線故障

導體連續(xù)性

不連續(xù)且經(jīng)電阻接地

斷線并接地

解壓試驗

電壓升高，電纜閃絡；電壓降低，絕緣恢復

高阻閃絡性故障

耐壓試驗

泄漏電流隨試驗電壓升高而增加，超過允許值

高阻泄露性故障

3.nbsp；2nbsp；電纜故障預定位

（1）電橋法該方法包含電阻電橋法、電容電橋法和高壓電橋法。其中，電阻電橋法是一個使用了幾十年的傳統(tǒng)方法，針對短路故障及低阻故障的檢測十分有效。電容電橋法適用于電纜開（斷）路故障。針對前兩者不適用于高阻定位的局限，高壓電橋法可適用于高阻電纜擊穿事故的檢測。（2）低壓脈沖法。此種方法適用于低阻故障，包括開路和短路。應用需達測距原理觀察故障點反射脈沖與發(fā)射脈沖，依據(jù)測出的電波傳輸時間差來計算故障點的距離。如果發(fā)射脈沖和反射脈沖相同，表明故障為斷路，如果相反，表明故障屬于短路接地或低阻故障。此種方法可彌補電橋法不適用于三相個壞的情況，但不能檢測高阻和閃絡性故障。（3）高壓閃絡法。高壓閃絡法可檢測出高阻故障，彌補低壓脈沖法的不足其中，直流高壓閃絡法適合于閃絡性故障的擊穿檢測，當電纜上電壓較小、故障點不能形成閃絡時，則運用沖擊高壓閃絡法。二（多）次脈沖法也叫-歸納為高壓閃絡法，即在電纜上同時施加高壓脈沖和低壓脈沖，比較脈沖在故障點閃絡處和電纜末端發(fā)生的開路反射的波形以確定故障點，這種方法廣泛應用于高阻故障的測試。

3.3nbsp；nbsp；電纜故障精確定位法

目前常用的方法主要有跨步電壓法、直流沖擊法和音頻法等，它們的定位原理相似，都是在故障電纜測試端的金屬護套通過測試信號，然后通過采集放電信號來對故障點進行精確定位。直流沖擊法由于沖擊能量較高，對電纜金屬護套長時間放電具有破壞性，目前已不提倡使用該方法。下面就工程實踐中較常用的跨步電壓法和音頻法作簡單介紹。

3.3.1nbsp；跨步電壓法

跨步電壓法是目前工程實踐中應用最廣和精度最準的定位方法，其原理如圖1。

圖1nbsp；nbsp；跨步電壓法原理圖

跨步電壓法具有抗干擾性強、定點準確和操作簡單等優(yōu)點，特別適用于電纜敷設在泥土地面。

3.3.2nbsp；音頻定位法

當無法在干燥地面和水泥路面感應信號時，可采用音頻法對電纜外護套故障點進行定位。其原理如圖2所示，用音頻信號發(fā)生器在測試端向電纜金屬外護套通入音頻信號，另一端接地，使用音頻接收器的電壓探頭，沿電纜路徑方向移動，在故障點處接收到音頻信號最弱，根據(jù)此特點，即可找到故障點。