現代電力電纜的故障診斷技術分析

摘 要：為滿足社會生產需求，我國電網建設規模不斷加大，相應的逐漸有更多新型技術被應用其中。電纜作為電網建設的基礎，一直以來都是研究的要點，不斷有新興技術與材料被應用到電纜制造中，并取得了良好的效果。從電網建設現狀來看，電纜網絡日益復雜，受生產質量、施工行為以及后期維護等因素影響，使得電纜在運行過程中出現各種故障。為提高電網運行安全性，必須就常見故障進行有效診斷，并采取相應的措施進行優化，文章就此方面內容進行了簡要分析。

關鍵詞：電力電纜；故障診斷；脈沖

1 電力電纜常見故障分析

1.1 責任區分

從責任角度對常見故障進行區分，主要包括人主觀行為、設備客觀故障、正常運行損毀以及自然環境因素等幾個方面，其中結合電力電纜運行特點進行分析，主要故障為正常運行損毀以及自然環境損毀。

1.2 性質區分

按照性質對電力電纜故障進行劃分，則可以分為低阻故障、高阻故障、斷線故障、斷線接地或短路故障、泄露性故障以及閃絡性故障等，不同故障表現形式不同，產生的原因也存在很大差異。第一，低阻故障。所謂低阻故障即當將電纜為一芯或者數芯時對地絕緣電阻，以及芯與芯之間絕緣電阻地域10Zc時，導體具有良好的連續性能。對電纜運行狀態進行分析時，因為10Zc只是專業經驗數值，并不能作為精確數值進行研究，因此在確定電纜是否存在低阻故障時，可以選擇用低壓脈沖法進行檢測。第二，斷線故障。斷線故障是電網運行中比較常見的電纜故障，即在運行過程中電纜芯正常，卻存在一芯或者數芯導體不連續的情況，需要結合實際情況來進行分析，并采取合理的措施進行優化。第三，高阻故障。所謂高阻故障即電網運行時，電纜一芯或者數芯對地絕緣電阻，或者是電纜芯與芯之間絕緣電阻值過小，并且導體具有良好的連續性能。

2 電力電纜故障發生原因分析

2.1 絕緣老化

第一，晶化原因。電網電纜在正常運行過程中，其絕緣與保護層經常會受到外界各項因素的影響而出現故障，如常見的振動晶化疲勞，會造成電纜鉛包層產生裂縫，進而受環境影響受潮，對電纜絕緣性能造成影響。第二，電場原因。電纜運行環境存在多樣性，存在部分電纜長期處于電場作用環境中，再加上其內部含有氣隙，使得線路絕緣會在電纜內部游離，也會在一定程度上對電纜絕緣性能造成影響。第三，化學原因。電纜在正常運行過程中，如果絕緣介質中出現電離情況，則會在氣隙中出現臭氧、硝酸等化學生成物，這樣如果不及時采取措施處理，勢必會對電纜絕緣層造成腐蝕，降低其絕緣性能。

2.2 機械損傷

機械損傷也是電纜故障處理要點之一，即便是較小的損傷當時并未出現故障，在持續運行一段時間后也會逐漸發展成為故障。此類故障大部分為外力作用產生，如將交通超重、挖土、搬運等造成電纜損傷，尤其是行駛車輛振動或者沖擊性負荷使得電纜鉛包帶被損。也存在安裝過程中受損的情況，即操作行為不規范，安裝時造成電纜損傷，或者是機械牽引力過大拉傷電纜。另外，電力電纜運行環境特殊，會在運行過程中出現變形，這樣就會對裝在管口或者支架位置的電纜出現外皮損傷的問題，影響電纜運行安全性。

2.3 材料質量

材料是決定電力電纜性能與質量的關鍵性因素，隨著電纜制造行業的快速發展，逐漸有更多新型材料被應用到電纜生產中，但是因為缺乏實踐生產數據，很容易導致電纜在制造環節就存在一定質量缺陷，如絕緣包纏過程中存在縫隙、皺紋以及破損等問題，在電纜投入使用后存在很大的幾率會出現故障。

3 電力電纜故障診斷技術分析

3.1 常見診斷方法

3.1.1 傳統方法。主要包括電阻電橋法、電容電橋法以及高壓電橋法等，不同方法所對應的診斷故障不同。電阻電橋法是一種應用比較廣泛的電纜故障檢測方法，主要應用于單相接地以及相間短路絕緣電阻降低的電纜故障檢測，并且具有良好的應用效果。而電容電橋檢測方法，則主要應用于電纜斷線故障的檢測。從實際情況來看，傳統電纜故障診斷技術現在限制因素比較多，具有一定的局限性，還需要從實際需求上進行分析，采取一定措施來做更進一步的優化，爭取不斷提高電纜故障診斷效果，為故障的消除提供依據。

3.1.2 脈沖反射法。第一，低壓脈沖法。在實踐工作中一般被用于小于10Zc的絕緣電阻電纜故障的診斷，以傳輸線理論為分析依據，對被測電纜輸送脈沖電壓，如果此脈沖在電纜傳輸中遇到故障點，或者是中間接頭以及電纜終端時，會因為阻抗發生變化而產生反射脈沖向測試段運動，針對此可以分析電纜是否存在故障。在診斷工程中應利用儀器將發射脈沖與反射脈沖之間的距離做一份記錄，以此作為分析依據確定故障距離。第二，直流高壓脈沖法。一般應用于絕緣電阻高于10Zc的一芯或者數芯電纜，原理為電纜故障具有一定特點，在診斷時向故障電纜施加直流或者沖擊電壓，會使得電纜故障點擊穿放電發生閃絡反應，根據此來判斷電纜存在故障。以傳輸線理論為依據，此電路閃絡會在電纜中產生一個電壓脈沖，并且其會來回反射于電纜測試端與故障點，因此必須要做好相應參數記錄。

3.2 故障診斷實例

3.2.1 實例分析。以某企業為例，采用傳統電橋法與DMS-2000B型故障測試儀進行電纜故障診斷，取得了良好的效果。本企業10kV及以上電纜總長度在150km左右，為提高生產效率，組建了專業管理團隊對電纜進行檢修，但是每年仍存在故障為2～3次，如常見油浸電纜放炮、交聯電纜外力損壞等。電纜型號為YJV22-10-3×240，運行電壓6kV，采取直埋敷設方式，敷設環境比較復雜，中間需要經過馬路、橋梁，并且距離較長為2500m。存在A相接地故障，測結緣電阻RA=20kΩ，RB=RC=300MΩ。

3.2.2 故障處理。首端沖閃法波形圖如圖1所示，LX=2000m。

對故障電纜進行分析，在進行處理時選擇同步定點的方法，其中沖擊電壓為35kV，放電頻率為1/4（1/s）。電纜在施工時為避免受生產因素影響，埋設深度比較大，不能直接利用聲測定點方法來判斷故障點，試驗后所得數據為整條電纜均存在放電聲，確定無法測定故障點。經過調查此故障電纜在1800m左右位置有重點接頭，針對此來采取中間接頭斷開測試的方法，最終確定接頭斷開位置到電纜末端存在故障。圖1所示首端沖閃波形為震蕩式微弱波形，經過分析可以證明電纜故障點已被擊穿，但是因為故障電纜具有距離長中間接頭多等特點，檢測波形并不理性，想要得到進一步的分析結果，需要在檢測故障時適當縮短故障距離后，可以得到更準確的檢測結果。

4 結束語

電力電纜運行環境特殊，經常會因為各項因素的影響而出現質量問題，影響電網運行安全性與穩定性。為解決此類問題，需要從不同種類故障發生的原因出發，結合實際情況來選擇合適的檢測方法，快速精確地找出故障位置，并采取措施進行處理。

參考文獻

[1]楊春宇.電力電纜故障分析與診斷技術的研究[D].大連理工大學，2013.

[2]劉輝.電纜故障診斷理論與關鍵技術研究[D].華中科技大學，2012.

[3]杜宏超.電力電纜故障診斷定位系統研究[D].西安電子科技大學，2013.

作者簡介：李承學（1982-），男，上海人，學歷：本科，研究方向：電力電纜。