牽引電力電纜故障分析

杜瑞文++王偉++張萍

摘 要：隨著國家加大對基礎能源設施的投資，兩網改造的完成，運行電纜的數量已急劇增加，城市化的快速發展帶來建設項目的大量增加，引起電纜故障大大增加，運行單位給用戶的承諾要求快速解決故障，保證供電。而市場上現有的電力電纜的故障測試儀器，盡管品種較多，但均顯笨、大、繁，操作不方便，難以快速掌握。因此，為解決現場故障查找難題，本文重點就牽引電力電纜故障進行了分析和探究，以滿足現場故障檢測快速恢復供電之急需。

關鍵詞：電氣化鐵路；電氣電纜；故障電流

電力電纜是電網中至關重要的組成部分，對電網的安全運行意義重大，與人們日常生活和工業生產息息相關。因此，相關工作中必須認真研究造成電力電纜故障的常見因素，了解電力電纜故障的基本類型，努力掌握好電力電纜故障的各種檢測方式，有效采取絕緣電阻測量、直流耐壓試驗和泄漏電流的測量等電力電纜故障的預防測量措施，從而有效減少電力電纜故障發生率，促進電網的安全與穩定。本文著重介紹牽引電力電纜故障測試技術方法與基本原理。

一、電力電纜故障原因分析

電纜出現外力損傷的原因主要是施工機械如挖掘機、推土機、載重汽車等直接損壞電纜，從而造成故障發生短路跳閘或傷及絕緣而留下事故的隱患。由于鐵路正處于快速發展的階段，新線建設及改造施工現場比比皆是，尤其是臨近既有線施工很容易發生外力損傷類型的電纜故障或隱患。實際運行中顯示，普速鐵路發生外力損傷型電纜故障相對較多。電纜施工質量問題主要有兩方面：一是外部環境因素，主要包括電纜埋設過淺，導致電纜外露沒有保護；彎曲半徑過小；電纜溝內雜物積水過多；電纜敷設過程中外皮劃損留下的隱患等；二是制作技術水平，主要包括電纜頭附件安裝不符合工藝要求；電纜頭制作時沒有達到規定標準。根據運行經驗，高速鐵路因施工質量問題引發的電纜故障較多，尤其是外護套破損（隱患）導致電纜故障尤為突出。電纜運行問題，用戶的過負荷用電會造成電纜絕緣枯干、脆化，使電纜絕緣強度降低、表面溫度過高，會造成電纜故障，嚴重情況下可能引起火災。

二、電力電纜故障測尋方法

（一）電橋法

在電纜線路測試端，將良好相和故障相導體分別作為電橋的兩個橋臂接在測試儀器上，將另一端兩相導體跨接以構成回路。調節電橋，當電橋平衡時，對應橋臂電阻乘積相等，而作為電橋兩個橋臂的電纜導體的電阻值與其長度成正比，于是可把電纜導體電阻之比轉換為電纜長度之比，根據電橋上可調電阻和標準電阻數值，即可計算出電纜故障點初測距離。主要用于電阻值在100kΩ以下的單相、兩相、三相以及相間短路（接地）故障。一般不宜用于測試高阻和閃絡故障。由于電橋法主要根據現場電壓表和電阻比人工計算電纜故障距離，其準確度不高，因此只能局限在一定范圍內使用。

（二）脈沖法

脈沖法是應用脈沖波技術進行電纜故障測距的方法。其中又分為低壓脈沖反射法、直流高壓閃絡測試法、沖擊高壓閃絡測試法三種。低壓脈沖法工作原理為，在測試端注入低壓脈沖波，脈沖波沿電纜傳播到故障點產生反射再回送到測試儀器，一起記錄了發射波脈沖波與反射脈沖波的時間間隔Δt，已知脈沖波在電纜中傳播速度V，即可計算出故障點距離。直閃法工作原理為，在測試端對電纜線路故障相施加直流電壓，當電壓升到一定值時，故障點發生閃絡放電，利用閃絡放電產生的脈沖波及其反射波在一起上的記錄的時間間隔Δt，從而、計算出故障點距離。在實際工作過程中我們發現，在鐵路電力系統的電纜故障總體來說主要為高電阻故障和低電阻故障。脈沖法中的低壓脈沖法和沖閃法在解決低阻、高阻電纜故障中，精確度高，不受人工因素的影響，所以成為電力電纜故障測尋的主要應用方法。

三、高速鐵路電力電纜故障測尋

2014年5月17日，某配電所電源線路故障跳閘，經分析測量判定為電源進線電纜故障，兩相短路。通過故障智能定位儀系統測出故障點距電纜終端頭處341m。因資料缺失，只能憑老職工指認電纜路徑，無法準確進行路徑定位。通過聲磁同步法對疑似區段進線探測，在一處電纜中間發現放電聲音。取出電纜，發現冷縮頭處外絕緣有破口現象。在此處截斷，再次對所內終端至截斷處進行測試，結果顯示，此段電纜全長383m，故障點仍為341m。使用路徑探測儀及測距輪倒查42m，取出電纜，確認此處為故障點。故障分析為電纜在341m處線芯粘黏導致兩相短路，但外絕緣層無破損，在使用二次脈沖法對故障點進行沖擊時沒有擊穿，因為故障點無放電聲或是聲音過小，未能通過收聽儀辨別出，同時在383m外絕緣處存在破口，形成放電聲響，干擾了精確定位。電力電纜故障查找是一項技術性與經驗性都比較強的工作。長期以來，測試人員所掌握的探測技術與測試經驗都是從現場實際測試中獲得的。然而，對一個供電部門的檢修人員來說，其所管轄范圍的電纜故障數量有限，從實際工作中獲取故障查找技術與經驗的機會不多，要想全面掌握電纜故障查找這門技術并擁有豐富的經驗需要長期從事一線工作的積累和不斷與同行進行切磋研究。我們要在工作中善于思考，勤于總結，不斷積累工作經驗，這樣才能夠找到排除故障的有效途徑。

四、結束語

鐵路電力牽引的安全可靠運行關系民生和國家的和諧發展，對電力故障的診斷以及在現監測、專家狀態評估等課題的進一步深入研究勢在必行。在線監測技術的開發刻不容緩。針對電纜的故障預防，出現故障快速測定故障距離，快速搶修，降低輸電線路的故障率。所以要把電力電纜在線監測和診斷以及故障測距，后臺專家實時系統等聯合起來，共同保證電力系統的可靠性運行。此外，技術人員還要做好電纜徑路走向圖的編制和電纜中間位置的標記，為日后查找電纜故障提前打好基礎。一旦發生電纜故障，我們應充分利用先進的電纜故障探測儀，結合日常積累的方法和經驗，快速找到故障點，及時組織搶修處理并快速恢復送電。

參考文獻：

[1]張金平.10kV電力電纜施工故障案例分析[J].科技與企業，2014.

[2]潘玉冬.淺談10kV電力電纜的施工[J].中國電力教育，2015.