電力電纜故障檢測方法探究

史東鵬

（國家電網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備，實現電能的傳輸和分配，是城市供電系統的重要組成部分，與架空線相比，具有供電可靠性高、維護量少、占地面積小等優點。但隨著電纜運行年限增加，絕緣老化、護層腐蝕、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。

1 電力電纜故障原因

引起電纜故障的主要原因包括：①機械損傷，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套損壞造成受潮而引起的絕緣下降；③絕緣老化變質，主要是電和熱的作用造成絕緣物理性能變化而導致的絕緣強度下降；④雷電或內部過電壓造成的擊穿；⑤在設計和制作過程中由于工藝不良、電場分布設計不周密，材料選用不當造成電纜頭故障，例如切剝尺寸不正確，損傷了護套或主絕緣層；主絕緣表面沒有打磨光滑或過度打磨；接續管壓接不良或留有尖角、毛刺等引發的電纜擊穿故障等。

2 電力電纜故障種類

電力電纜的故障按位置可分為導體損傷和絕緣損傷。

（1）導體損傷。導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象進行的劃分。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，而且導體連續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，而且導體本身具有良好的連續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：電力電纜有數芯或者一芯導體不連續，經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閃絡性故障：高阻故障的另一種極端形式則為閃絡性故障。在進行電力電纜預防性絕緣耐壓試驗時，泄漏電流值小而且平穩。但是當試驗電壓突增時，電纜發生閃絡性擊穿，這就是閃絡性故障。

3 電力電纜故障處理步驟

（1）性質判斷，即確定故障是高阻還是低阻故障，有無斷線。確定故障性質，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，可在電纜末端將導體和屏蔽層短接，在電纜首端將萬用表調至歐姆檔接在導體和屏蔽層之間進行測量。對于三芯電纜，可在電纜末端將三相導體與屏蔽層短接，在首端分別測量每相導體與屏蔽層及三相導體之間的絕緣電阻。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，使得故障點發生擊穿產生電弧，則原來的高阻故障變為低阻短路故障，這時在首端發射低壓脈沖信號，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。當電弧熄滅后，發射正常的低壓測量脈沖信號，此時故障點恢復為高阻故障，正常的脈沖會直達電纜末端，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，電流產生電磁波，在地面用電感線圈接收音頻信號，經放大后送入耳機或指示儀表，根據耳機中的聲音強弱和指針偏轉程度即可判別電纜埋設路徑和鑒別電纜。

（4）精確定點，是在粗測距離的基礎上準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法。聲測法是利用直流高壓設備，通過儲能電容和球隙產生沖擊電壓使得故障點擊穿，放電時會產生機械振動和電磁波，在故障點附近沿電纜路徑進行監聽，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。音頻感應法適用于低阻故障。將音頻信號發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或儀器，信號最強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行準確定位，快速而準確的找到故障點，并及時修復故障電纜，對提高電纜的運行可靠性有著重要的意義。