電力電纜故障原因及處理方法探討

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摘要：電纜發生故障后，如何快速準確的查找故障點，盡快恢復供電系統，是極需解決的重要課題。本文主要闡述了電力電纜故障原因，并提出相應的處理方法，以供參考。

關鍵詞：電力電纜；故障；處理

1 電纜故障原因分析

（1）運行中的電纜由于長期過負荷或外部過電壓以及使用年限的增長造成電纜絕緣老化。

（2）電纜在制造時局部存在缺陷。

（3）機械損傷：電纜敷設工程中受到損傷或電纜路徑區域有重型機械施工作業。

（4）地面下沉：電纜在凹凸不平的路徑中敷設，因軌道、公路、墻基等地面下沉導致電纜受到垂直剪切應力。

（5）震動：鐵路橋梁隨著大負荷列車的通過會產生一定頻率的震動，會對電纜造成疲勞破壞。

（6）腐蝕：軌道附近電纜受到電腐蝕，沿海地區電纜會受到化學腐蝕，損傷電纜外護套。

（7）電纜頭制作不符合工藝要求，電纜敷設時不規范。

（8）電纜中間連接處的電纜截面積不同，不同截面積的電纜相連易出現壓接不緊，造成此處接觸電阻增大，遇有過電壓或過電流時此處易于發熱，使絕緣老化，絕緣電阻降低，形成電纜的薄弱點。

（9）絕緣物流失：通常在油浸電纜、不滴流電纜中發生。以上九點是造成電纜在運行中發生故障較為常見的原因。

2 電纜故障處理

2.1 電纜故障性質的判定

通常用兆歐表測量電纜的絕緣電阻。其方法是：測量電纜每一相對其他相、鎧裝及地的絕緣電阻。例如：測A相對B、C相時，將兆歐表的“L”端接電纜A相，B、C相短接并與電纜鎧裝及地相連后接到兆歐表的“E”端，A、B、C三相分別進行測量并做好記錄；然后測量相間絕緣電阻，即A相對B相、B相對C相、C相對A相的絕緣電阻。測試結束后，通過對所測量數據的分析進行電纜故障性質判定。電纜故障大體分為導體故障和絕緣損壞故障，導體故障分為芯線、地線的開路和短路；絕緣損壞故障分為低阻故障和高阻故障。低阻故障特點是電纜特性阻抗小于50Ω，用低壓脈沖法測距。高阻故障可細分為泄露高阻和閃絡高阻，泄露高阻較為常見，是指已經形成固定泄露通道，電纜特性阻抗在千歐至十幾兆歐范圍，可用高壓閃絡法測距；閃絡高阻是指電纜中未形成固定泄露通道，特性阻抗在幾十兆歐以上，可用直閃法測距。電纜故障性質判斷準確，采用正確的測距方法可以節約故障處理時間。

2.2 電纜路徑的查找

隧道內電力電纜一般都敷設在電纜溝內或懸掛在洞壁上，此種情況不需要探測電纜路徑，可直接進行電纜故障的粗測；若是地埋的電纜，且電纜的走向不清，則必須對電纜路徑進行探測。

2.2.1 路徑儀的使用。將路徑儀的兩根測試線正極接到電纜的好相（好相的另一端接鋼鎧），負極接到電纜鋼鎧，鋼鎧兩端接地。儀器的“輸出振幅”放在較小的位置，打開電源開關，調節路徑儀“輸出幅度”使表頭有小的指示，變換“阻抗匹配”，使表頭有較大的指示。將探棒接定點儀的輸入插孔，將定點儀轉換開關轉至“路徑”位，同時調節“音量調節”和“頻率微調”電位器，耳機內應發出間斷清晰的響聲。

2.2.2 路徑的探測技巧。將一只手持探棒放在要查找路徑的電纜上，另一只手調節定點儀的靈敏度旋鈕，使表針指在中間位置，調節頻率旋鈕使耳機內傳出的聲音最清晰，然后將探棒與地面垂直并左右擺動順著電纜大致方向往前走，聲音最小點即為電纜路徑。邊走邊探，并做好標記。

2.3 粗測電纜故障點距離

無論是低壓脈沖法還是高壓脈沖法，均是以微觀的方式分析電波在電纜中的傳輸，通過分析電波在傳輸中的相位、幅度和速度的變化來測試距離。

2.3.1 低壓脈沖法測低阻故障。

（1）低壓脈沖法測試原理。電纜故障閃測儀是根據微波傳輸理論（雷達原理）在電纜的芯線上加注設計寬度的微波，通過波的反射及波的速度，實現對電纜的粗測。低壓脈沖法：應用于測試低阻、短路和開路故障，主機本身發射一個脈沖信號，在故障點或接頭處產生一個反射波，反射波沿著原路返回發射端，由路徑公式S=1/2VT，得出故障距離。其中：S—故障點到測試端的距離；V—電信號在電纜中傳輸的速度，它只與電纜的絕緣介質有關，和電纜的導體材料無關；T—電信號從測試端發出，到故障點后再返回到發射端所需的時間。

（2）低壓脈沖法測試要點。正式測試前，調整好儀器的基礎波至熒屏的中間位置，振幅幅度調到3cm左右。測試時將故障探測儀輸出的兩根線中的一根紅線接電纜好相，另一根黑線接電纜鎧裝。測試方式：選擇脈沖位；介質選擇：選到與電纜類型相適應的檔位。按下采樣鍵，微調故探儀的波型位置和振幅，使波型最好時按下保持鍵，然后通過波型位移、壓縮或擴展、游標移動等進行波型處理，測出電纜全長；然后將紅線改接到電纜的壞相，重復上述步驟進行測試，若顯示出短路或開路故障波型，則在計算出故障點的距離后便可進行故障點的精確定位。故障點測試是否準確取決于波型的判讀，若入射波與反射波同相則為開路故障，如圖1所示：

圖1 開路故障測試波形

圖2 低阻故障測試波形

t1時刻為閃測儀產生的發射脈沖，極性始終為負；t2時刻為電纜的接頭反射脈沖，t3時刻為開路故障反射波，t4時刻為開路故障點二次反射。若入射波與反射波反相則為短路故障，如圖2所示：t3時刻為低阻故障點反射；t4時刻為低阻故障點二次反射。入射波與反射波之間的長度即為故障點的距離。測出的故障距離誤差大的原因是游標定位不準。因為游標每游動一點即為3.2m，關鍵是波形的拐點要定得準。

2.3.2 高壓閃絡法測高阻故障。

（1）高壓閃絡法測試原理。高壓閃絡法應用于測試高阻故障，儀器利用電纜故障點在高電壓作用下瞬間擊穿，閃絡放電形成反射波，分析反射波兩次反射的時間差計算出故障點距離的原理進行測試。

（2）高壓閃絡法測試要點：

第一，測量前脈沖波型基線調到距熒屏上端約2cm，工作方式選擇“沖閃”其他操作與脈沖法相同，球間隙的距離調到5mm左右（球間隙在3mm以下時，每毫米擊穿電壓約3～4kV；在3mm以上時，每毫米擊穿電壓約5～6kV，通常所施加的沖擊電壓在15～20kV之間），每次放電間隔時間約2～3秒（放電間隔時間由所施加的沖擊電壓控制，電壓高放電間隔時間短，電壓低放電間隔時間長），放電間隔時間過短、電壓過高時或者電流增大，試驗變壓器容易過熱損壞。

第二，測量波形隨所施加的電壓的改變而有所改變，波形的好壞直接關系測試距離準確與否，測試波形并非電壓越高越好。

第三，當出現故障點不放電時，不能一味加大電壓，根據擊穿能量P=1/2U2C，還可適當加大電容。經過實踐，2μF電容能滿足3000m以下電纜故障探測，4μF電容能滿足9000m以下電纜故障探測，目前大容量干式電容器的應用有效縮短了電纜故障點的擊穿時間。

第四，電纜故障點是否放電的判定：在給電纜故障相施加電壓時，球間隙放電聲音清脆、電源控制保護箱的電流表指針隨著球間隙的放電而有規律地擺動、電壓表指針隨著球間隙的放電而降低、電源控制保護箱內發出有規律的輕微震動聲、試驗變壓器隨著施加沖擊電壓時間的增長而發熱；故障點未放電時，球間隙放電聲音發悶而且小、電流表指針幾乎不擺動、電壓表指針平穩、電源控制保護箱內無震動聲、試驗變壓器不熱。

第五，當電纜故障探測儀不顯示波形，故障點不放電時，常見的原因有兩種：一種是電纜故障點已經放電，但由于故障點夠不成回路而造成電纜故障探測儀顯示故障點未放電，故障點位置多在電纜中間頭，故障性質多為相間短路接地。遇到此種故障，可用加大電容、升高電壓的方法予以解決。另一種是電纜故障點未放電，電纜故障探測儀因故障點不放電而無法采集故障波形，此種情況較少發生。處理時需要采取較為原始的辦法：一種是向熟悉此條電纜敷設、維修情況的人員了解中間頭的具體位置，按照所提供的位置將電纜中間頭挖出來進行檢查，此方法適應于電纜中間接頭較少的電纜故障查找；另一種利用路徑儀探測路徑、用低壓脈沖法判斷接頭位置的方法加以解決。

2.4 精確定位電纜故障點

粗測出大概故障點的距離后，進行實際距離的估測，要充分考慮電纜的桿上距離，洞內的預留等。

2.4.1 隧道內的精確定位。在隧道內查找故障點時，因電纜在電纜溝內或懸掛在洞壁上，一般不用定點儀（但必須攜帶定點儀以防萬一）。人員不易過多，2至3人一組。人多了，腳步聲、人員移動時觸動石子聲將淹沒電纜故障點微弱的放電聲。用人耳去聽故障點的放電聲時，一般走3至5步蹲下身靜聽，對有懷疑處要伏下身去聽，必要時掀開電纜蓋板探進頭聽。注意有時洞內電纜溝上面，蓋板破損或電纜外露，此時不是故障點電纜也有聲音，千萬不要認為是電纜的故障點的放電聲。故障點的放電聲與非故障點放電聲是有區別的，非故障點的放電聲聽不到最響點。故障點朝上放電的故障好確定，故障點朝下放電且電纜溝內積滿煤土時，就困難了，這時應使用定點儀進行定點。進隧道處理電纜故障前必須將所需用的儀器準備、攜帶齊全，以防遺漏。

2.4.2 非隧道內的精確定位。先用皮尺量出粗測的故障點，然后在其前后用定點儀進行探測。其方法是：將定點儀打至定點位，進行探聽，無故障處耳機內聽不到放電聲，當有聲音時越靠近故障點聲音越大，故障點處聲音最大。當電纜埋得淺時，有時能感覺到土的振動。挖出電纜后，在電纜上撒些干土面，通過觀察土的震動情況判明故障點。找準故障點作好標記，降壓放電后，再鋸電纜（若電纜溝內同時有2條及以上電纜時，應使用電纜識別儀進行確認。確認無誤后，方準下鋸以確保人身安全）。若故障點距測試端較近時，因球隙的放電聲大，聽不到放電聲時，可將球隙放到電纜的另一端，其方法是將球隙接于好相與壞相之間，此時加壓端改接好相。好多情況下即使故障點就在測試端附近，通過定點儀也能發現故障點，這時要充分相信儀器，只要通過定點儀聽到的放電聲音大，并與其他處不同，就應該大膽作出故障點的判斷。

3 結語

通過對相關電纜故障處理的經驗總結探討體會到，只有掌握了電纜故障處理的正確方法，特別是波形的判讀和定點，并在實踐中不斷總結，積累經驗，按照電纜故障處理程序去做，才能在較短的時間內處理完高、低壓電纜故障，使電力線路及早恢復供電。