電力電纜故障檢測方法探究

史東鵬

（國家電網(wǎng)遼寧省公司撫順供電公司，遼寧 撫順 113000）

電力電纜連接著電氣設(shè)備，實現(xiàn)電能的傳輸和分配，是城市供電系統(tǒng)的重要組成部分，與架空線相比，具有供電可靠性高、維護(hù)量少、占地面積小等優(yōu)點。但隨著電纜運行年限增加，絕緣老化、護(hù)層腐蝕、外力破壞等原因造成的電纜故障幾率也在上升。電纜故障隱蔽，測尋困難，及時診斷故障原因，尋找故障點，是電力部門面臨的一項重要任務(wù)。

1 電力電纜故障原因

引起電纜故障的主要原因包括：①機(jī)械損傷，包括安裝時的損傷，直接受施工等外力因素破壞造成的損傷及土地下沉等自然現(xiàn)象造成的損傷，例如施工時彎曲半徑過小損傷了絕緣；②絕緣受潮，由于接頭密封不良或護(hù)套損壞造成受潮而引起的絕緣下降；③絕緣老化變質(zhì)，主要是電和熱的作用造成絕緣物理性能變化而導(dǎo)致的絕緣強(qiáng)度下降；④雷電或內(nèi)部過電壓造成的擊穿；⑤在設(shè)計和制作過程中由于工藝不良、電場分布設(shè)計不周密，材料選用不當(dāng)造成電纜頭故障，例如切剝尺寸不正確，損傷了護(hù)套或主絕緣層；主絕緣表面沒有打磨光滑或過度打磨；接續(xù)管壓接不良或留有尖角、毛刺等引發(fā)的電纜擊穿故障等。

2 電力電纜故障種類

電力電纜的故障按位置可分為導(dǎo)體損傷和絕緣損傷。

（1）導(dǎo)體損傷。導(dǎo)體損傷故障包括斷線和似斷非斷。

（2）絕緣損傷。絕緣損傷的分類主要按照故障電阻的阻值和耐壓試驗的現(xiàn)象進(jìn)行的劃分。①低阻故障：低阻故障就是短路故障或低電阻接地故障。電纜芯對地的絕緣電阻或兩芯之間的絕緣電阻一般不大于10Zc（Zc指電纜的特性阻抗，一般不超過40Ω）時，而且導(dǎo)體連續(xù)性良好的故障稱為低阻故障。兩相短路或接地、單相接地等故障類型是最常見的低阻故障。②高阻故障：是指短路故障或高電阻接地。電纜線芯對地的絕緣電阻和兩各線芯之間的絕緣電阻往往大于10Zc，而且導(dǎo)體本身具有良好的連續(xù)性的故障稱為高阻故障。兩相短路或接地、單相接地等是最常見的高阻故障。③斷線并接地或短路故障：電力電纜有數(shù)芯或者一芯導(dǎo)體不連續(xù)，經(jīng)過電阻短路或者接地的故障稱為斷線并接地或短路故障。④泄漏性故障：高阻故障的極端形式就是泄漏性故障。在電力電纜預(yù)防性絕緣耐壓試驗時，泄漏電壓值隨試驗電壓的增大而增大，直到超出泄漏電流的允許最大值，在這種高阻故障情況下稱為泄漏性故障。⑤閃絡(luò)性故障：高阻故障的另一種極端形式則為閃絡(luò)性故障。在進(jìn)行電力電纜預(yù)防性絕緣耐壓試驗時，泄漏電流值小而且平穩(wěn)。但是當(dāng)試驗電壓突增時，電纜發(fā)生閃絡(luò)性擊穿，這就是閃絡(luò)性故障。

3 電力電纜故障處理步驟

（1）性質(zhì)判斷，即確定故障是高阻還是低阻故障，有無斷線。確定故障性質(zhì)，可以采用萬用表或兆歐表測量電阻，對有屏蔽層的單芯電纜測量，可在電纜末端將導(dǎo)體和屏蔽層短接，在電纜首端將萬用表調(diào)至歐姆檔接在導(dǎo)體和屏蔽層之間進(jìn)行測量。對于三芯電纜，可在電纜末端將三相導(dǎo)體與屏蔽層短接，在首端分別測量每相導(dǎo)體與屏蔽層及三相導(dǎo)體之間的絕緣電阻。如果阻值為無窮，說明是斷線故障，如果阻值不為零，則說明是似斷非斷故障。如果是無屏蔽層的電纜，則不需測導(dǎo)體對地電阻，只需測相間絕緣電阻。

（2）粗測距離，又叫電纜故障測距，即在電纜的一端使用儀器確定故障點距離電纜測試端的距離。粗測方法有電橋法（趨于淘汰）和脈沖反射法等，脈沖反射法又分為低壓脈沖反射法和高壓脈沖反射法。由于測試儀引線及電纜的中間接頭與電纜的波阻抗不一致，會造成反射脈沖雜亂無章，采用低壓脈沖反射法可以解決這個問題，將相同測量條件下的故障相與非故障相波形進(jìn)行比較，波形明顯不同的點就是故障點。高阻故障時，采用低壓脈沖法，測試脈沖在故障點大部分會發(fā)生折射，在測試端幾乎得不到反法分為沖閃法和直閃法，直閃法適用于閃絡(luò)性故障，沖閃法則對各種故障都有效，尤其是泄漏性故障。二次脈沖反射法也屬于沖閃法。二次脈沖反射法則是先在首端加高壓，使得故障點發(fā)生擊穿產(chǎn)生電弧，則原來的高阻故障變?yōu)榈妥瓒搪饭收希@時在首端發(fā)射低壓脈沖信號，低壓脈沖在故障點形成短路反射回到首端，燃弧時的反射波曲線。當(dāng)電弧熄滅后，發(fā)射正常的低壓測量脈沖信號，此時故障點恢復(fù)為高阻故障，正常的脈沖會直達(dá)電纜末端，在故障處不會擊穿，但在電纜末端會因為開路而反射。將兩次反射波形進(jìn)行對比，則很容易判斷故障點位置。

（3）探測路徑或鑒別電纜，探測路徑指的是找出電纜的敷設(shè)路徑，鑒別電纜則是在眾多電纜中找出故障電纜。路徑探測采用路徑儀，向被測電纜中輸入一音頻電流，電流產(chǎn)生電磁波，在地面用電感線圈接收音頻信號，經(jīng)放大后送入耳機(jī)或指示儀表，根據(jù)耳機(jī)中的聲音強(qiáng)弱和指針偏轉(zhuǎn)程度即可判別電纜埋設(shè)路徑和鑒別電纜。

（4）精確定點，是在粗測距離的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確的定出故障點所在的具體位置。精確定點的常用方法有聲測法和音頻感應(yīng)法。聲測法是利用直流高壓設(shè)備，通過儲能電容和球隙產(chǎn)生沖擊電壓使得故障點擊穿，放電時會產(chǎn)生機(jī)械振動和電磁波，在故障點附近沿電纜路徑進(jìn)行監(jiān)聽，振動最大、聲音最響處就是故障點的實際位置。放電能量由于與故障電流的平方和故障電阻成正比，所以低阻故障時放電聲音小，金屬性接地故障幾乎沒有放電聲音，所以聲測法只適用于高阻故障。音頻感應(yīng)法適用于低阻故障。將音頻信號發(fā)生器接在電纜的兩個短路線芯間，線芯上會通過音頻電流而產(chǎn)生電磁波，用探頭沿電纜走向檢測電磁波的變化，將放大的檢測信號送入耳機(jī)或儀器，信號最強(qiáng)然后消失處則是故障點。

不同的測試方法適用于對不同類型的電纜故障，必需選擇合適的測試方法才能進(jìn)行準(zhǔn)確定位，快速而準(zhǔn)確的找到故障點，并及時修復(fù)故障電纜，對提高電纜的運行可靠性有著重要的意義。