電力電纜故障探測

白宏偉

【摘要】隨著我國經濟水平的不斷提高和電力系統的不斷發展，電能已經成為人們生產和生活中一種必不可少的能源。而隨著人們對城市環境和美觀程度的要求越來越高，柱上設備和配電架空線路已經不能夠滿足人們對城市電網系統美觀性的要求。電力電纜的產生能夠在保證人們的用電需求的同時，保持環境的整潔，在現代的供電系統中發揮著重要的作用。然而，要保證電力電纜能夠有效運行，必須采取有效的措施對電力電纜故障進行及時的探測。本文將總結電力電纜故障的探測方式，為實際電力電纜故障探測提供理論依據。

【關鍵詞】電力電纜；故障；探測

隨著我國經濟的逐漸發展和城市電網的逐漸完善，電力電纜在我國的工礦企業、事業單位等企業得到的重要的應用。在電力電纜的應用過程中，電纜的質量和狀態會在很大程度上影響電網系統安全可靠的運行。一些電網的設計不符合規范、電纜的質量存在缺陷或者電纜在工作的過程中過熱的原因以導致電纜出現故障，而在電纜出現故障時，及時準確的對故障進行探測和定位能夠減少電網故障而引起的重大經濟損失。

1.常見電力電纜故障

電力電纜從鋪設安裝到運行維護的整個過程，電力電纜故障具有不同的特點，所以，在進行電力電纜故障探測的過程中，應把握不同階段電纜故障的特點，從而能夠及時準確找到電力電纜的故障。

1.1電力電纜安裝環節易出現問題

在電纜鋪設的過程中，由于選址不當等問題，導致電纜旁邊的土壤影響電纜，從而使電纜產生位移，電纜附件的安全性得不到保障。在鋪設排管的過程中，由于橫向約束的影響，導致電纜易出現彎曲變形等問題，電纜的金屬保護套產生疲勞應變，產生安全隱患。在進行地溝敷設的過程中，一些鋪設工作不能夠牢固固定電纜，一出現斜面的滑落問題。此外，在斜井敷設電纜過程中，不能夠準確衡量井位的跨度，使電纜在使用的過程中受到自身重力或者熱機械力的影響，在很大程度上減少電纜的壽命。電纜故障或者壽命受到影響除了受到電纜敷設不當的影響之外，還受到外力因素的影響，其中最易受到機械損傷。機械損傷主要是由于在電纜鋪設完成之后，進行道路綠化、園林建設或者建筑施工等，導致電纜鋪設的標示樁被破壞或者丟失，從而使電纜受到外力的破壞造成故障。

1.2電纜運行維護過程中易出現問題

電力電纜系統在運行的過程中，由于自身性質特點和敷設過程中的敷設方式問題；在運行過程中外界環境的影響導致電纜運行出現故障問題。其中電纜運行過程中易出現的故障主要分為絕緣性問題和接頭問題。其中絕緣性問題產生主要是由于電纜的材料性質和鋪設問題引起的。我國目前電纜鋪設采用的主要的絕緣材料為橡皮絕緣材料、塑料絕緣材料、氣體絕緣材料以及油浸紙絕緣材料。在鋪設的過程中可能因為造型不當、制作不良或者使用的過程中長期過載、靠近熱源等多種原因，導致電纜易受到化學腐蝕和受潮，導致電纜在運行的過程中會時常出現絕緣、老化或者受潮等問題，造成電纜故障。關于接頭問題主要是因為電纜鋪設的密封失效、連接不良、封鉛漏水或者在運行過程中長期過負荷運行等原因造成的。電纜接頭的故障主要表現為電纜的終端頭或者中間接頭處發生爆炸。

2.電纜故障探測的傳統方法

2.1電纜故障測距的傳統方法

目前我國關于電纜故障測距的傳統方法主要有測量電阻電橋法、低壓脈沖反射法、脈沖電壓取樣法、脈沖電流取樣法和二次脈沖法五種。其中，測量電阻電橋法在被稱之為經典方法。這種方法能夠有效地測量短路和低阻故障。進行故障探測的主要原理是利用電橋平衡，對應的橋臂電阻的乘積相等，電阻與電纜長度成正比的。測量電阻電橋法具有操作簡單方便、測量精度高的優點。但是也具有測試局限性較高的缺點。在測量100千歐以下的短路或者接地電阻進行相間短路、單相接地、二相接地或者三相短路等故障的測量的測試誤差能夠保持在0.3%-0.5%之間。而當電阻的超過100千歐時，電橋的回路電流很小，導致一般電橋不能夠準確測量和判斷電橋的平衡。低壓脈沖法主要用于測量電纜的低阻和斷路故障。而電纜運行過程中低阻和斷路故障約占電纜運行故障的百分之十左右。除此之外，低壓脈沖法還用于測量電纜的長度，檢查電纜的斷路和短路點，以及測量電纜接頭和附件的位置和數量。低壓脈沖法故障探測的原理是將低壓脈沖在短時間內沿著電纜進行傳送，當脈沖遇到中間接頭、終端頭、斷點或者短路點時，脈沖將會發生反射，之后使用脈沖之間的時間差來進行測量差距。而這種探測方式的局限性在于不能用于測量高阻性和閃絡性故障。脈沖電壓取樣方法主要包括直流高壓閃絡法和沖擊高壓閃絡法。這種方法主要用來測量閃絡性故障和高祖泄露。主要的探測原理是用直流或者高壓脈沖信號將電纜的故障擊穿，只夠記錄下測量點與故障點之間高壓脈沖的往返時間。脈沖電流取樣法的故障探測原理是采用高壓將故障點擊穿，在這個過程中，陡度較大的高壓直流電流遇到故障點之后會瞬間放電，同時伴隨著放電聲音、放電火花與放電脈沖波。該方法就是利用放電脈沖波在測量點與故障點之間往返時間的測量，從而計算出故障點的位置。二次脈沖法是采用高壓發生器沖擊閃絡技術，對故障點進行測量的一種方式。這種方式測量故障點的始端或者近始端的波形較為復雜，而且存在一定的盲區，導致測量誤差較大。

2.2電纜故障定點的傳統方法

電纜故障定點的傳統方法主要包括聲測法、聲磁同步法和音頻感應法三種。其中聲測法主要是利用在故障被擊穿時產生的放電聲音進行測量。聲磁同步法是結合直流高壓沖擊故障產生的脈沖磁場和放電聲音。當聲測定點中接收到的脈沖磁場即可認為是故障點發出。音頻感應法主要用于測量電阻小于10歐的低阻故障。

3.新型電纜故障探測方法

3.1新型電纜故障測距方法

結合計算機技術產生的新型電纜故障探測方式主要有：實時專家系統、因果網電纜故障定位和小波變換電纜故障定位等方法。其中實時專家系統是將利用計算機技術在電纜故障探測領域能夠使用人的思維來解決復雜的問題。為了能夠實現人類專家的思維，要有包含大量專家知識的數據庫，并采用一系列新的規則來維護數據庫的正常運行。因果網主要包括四類節點：征兆、狀態、假設和起始原因。其中狀態節點表示電網中某個節點的狀態。征兆節點是狀態節點的征兆。假設節點是系統對故障進行的診斷假設，起始原因節點表示的是使故障產生的最終原因。因果網能夠詳細地描述繼電器、開關和故障元件之間的關系，但并不涉及到部件的內部細節，從而能夠更加直觀、簡潔地描述故障發生的原因。小波變換電纜故障探測方式是由數學知識分支來的故障探測方式，是電纜故障探測的先進算法，能夠有效應用于電纜故障的暫態信號分析中。

3.2新型電纜故障定點方法

新型的電纜故障定點方法主要包括：人工神經網絡法、全球定位系統的行波故障定位以及分布式光纖溫度傳感器。人工神經網絡是模擬生物神經網絡，通過將節點比作神經元，之后進行神經元之間輸入和輸出達到信號處理目的的一種方式。人工神經網絡主要用于故障模式的識別和故障的征兆的預測。全球定位系統的行波故障定位主要是為了彌補傳統阻抗算法對于阻抗接地、直流輸電線和多端電源線路故障探測不準確的問題。分布式光纖溫度傳感器是通過檢測電纜故障點的溫度變化來對電纜故障點進行定位的方法。該方法具有操作簡便，定位速度快以及不受電磁干擾等優點。

4.總結

隨著科學技術的進步和人們對電力電纜要求的逐步提升，電纜故障的探測應結合先進的科學技術，從而能夠滿足人們的需求。

【參考文獻】

[1] 馬麗莉.試論電力電纜故障探測和定位方法[J].機電信息，2013，（33）：105-106.