電力電纜故障原因分析及檢測方法研究

王憲萍 賀麗芳

摘要：隨著社會的發展，各行各業對電能的需求量不斷增大，由于電力電纜具有運行可靠、易于布局等優點，因此它的使用范圍越來越廣，而在實際使用電纜時，很多電纜都在地下埋設，特別是在城市或一些特殊地段。文章對電力電纜故障原因分析及檢測方法進行了研究。

關鍵詞：電力電纜；電力故障；檢測方法；電能需求；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM755 文章編號：1009-2374（2016）25-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.071

電力電纜相比于架空輸電線路，其優點主要為投資小、運行可靠、布局方便等。隨著我國城鎮化建設的逐步推進，各種電網改造工程也在如火如荼地進行，電力系統中電力電纜的應用量逐年增大并且應用范圍越來越廣，但電力電纜不易接頭，具有復雜的施工工藝，易形成施工質量隱患，加之電力電纜多在地下埋設，其工作環境比較惡劣，電纜故障時有發生。一旦電纜發生故障，會直接影響到電網供電，給人們的生產生活造成嚴重損失，因此各供電企業也越來越重視電力電纜故障原因的分析與檢測方法的研究。

1 電纜故障分類

正確判斷電纜故障性質，十分有益于電纜故障點的快速檢測，按照當前的電纜故障檢測技術與故障點絕緣電阻值情況，可把常見電纜故障類型分為下列三種：

1.1 開路故障

這類故障通常是指電纜與電纜間或電纜對地的電阻值在規定值范圍內，但實際工作電壓無法向終端傳輸或雖然也有部分電壓傳輸到終端，但幾乎沒有負載能力，這些都屬于開路故障，在實際生產中，我們見到的斷線故障屬于一種特殊的開路故障。

1.2 低阻故障

當電纜與電纜間的絕緣有損壞現象或電纜對地的絕緣有損壞現象時，電纜絕緣電阻必然會減小，在電纜絕緣電阻比十倍電纜特性阻抗還要小的情況下，我們稱這種故障為低阻故障。在測量低阻故障時，可用低壓脈沖反射法。

1.3 高阻故障

當電纜與電纜間或電纜對地的絕緣電阻比正常值低很多，但比十倍電纜特性阻抗大時，我們把這種電纜故障稱作高阻故障。對高阻故障的測量，不能使用低壓脈沖反射法，按照高阻故障具體性質的不同，又可把高阻故障的性質分為泄漏性與閃絡性兩種。

2 電纜故障的形成原因

有很多因素都會導致電纜出現故障，分析造成電纜故障的原因，有助于科學、合理地選擇電纜故障檢測方法，快速查找電纜故障點，經過長期實踐總結，筆者認為機械損傷、過負荷運行、電纜頭故障以及絕緣受潮是造成電纜故障的主要原因。

2.1 機械損傷

在敷設電纜時，拉力過大或過度彎曲都有可能損壞絕緣與防護層以及在運輸電纜時，外力直接作用于電纜也會誤損傷電纜，造成電纜機械損傷。

2.2 過負荷運行

電纜長期運行在過負荷狀態時，電纜實際溫度會明顯升高，電纜會出現過熱現象，使電纜老化加速，甚至擊穿電纜絕緣薄弱部位。

2.3 電纜頭故障

電纜最常出現故障的部位為電纜中間連接頭部位或終端頭部位，下面為電纜頭故障的具體表現：（1）電纜制作工藝存在問題，致使雜質、氣隙混入電纜頭內部，這樣的電纜在投入運行后，由于受到了強電場的作用，電纜內部雜質會出現游離現象，引發樹枝放電，造成電纜故障；（2）電纜接頭處的金屬屏蔽，不能有效接地，致使電纜接地電阻過大，形成高感應過電壓，致使擊穿電纜部分絕緣，引發電纜故障。

2.4 絕緣受潮

絕緣受潮是我們比較常見的電纜故障，電纜絕緣電阻過低與泄漏電流過大是其具體表現，以下為電纜絕緣受潮的主要原因：（1）電纜中間接頭密封不良或終端接頭密封不良，造成外部潮氣侵入電纜，對電纜絕緣造成破壞；（2）電纜自身質量不合格，在電纜包鉛或包鋁制造過程中有砂眼或裂紋存在；（3）異物刺穿電纜護套，化學物腐蝕電纜護套或電解物腐蝕電纜護套，致使保護層失去保護功效。

3 檢測電纜故障的方法

3.1 電橋法

為電橋法的接線原理圖，首先在電纜終端處對電纜的故障相與非故障相短接，然后用單臂電橋在電纜始端對故障相與被短接的非故障相進行連接，最后測量非故障相電阻與故障相故障點之后的電阻，并相加兩者（RL0+RL1），用它們的和來比故障相故障點之前電阻（RLX），綜合考慮電纜長度，就可把電纜故障點的詳細位置計算出來。

簡單、方便、高精確度是電橋法的主要優點，電橋法的缺點是在檢測高阻故障與閃絡性故障時，電橋法不適用，這主要是由于當故障電阻很高時，電橋電流通常都比較小，探測比較困難。另外，應用電橋法進行檢測作業時，應事先知道電纜長度，當遇到組成電纜線路的各電纜截面不同時，應先進行換算，然后再進行檢測。

3.2 低壓脈沖反射法

為低壓脈沖的具體接線原理圖，在電纜故障中注入低壓脈沖，基于故障點的阻抗與其他點不匹配，低壓脈沖在電纜中傳播遇到故障點時，會有反射脈沖出現，依據發射脈沖與反射脈沖實際存在的往返時間差大小與脈沖具體傳播速度，便可把故障點的位置計算出來。

由于測量電纜故障的儀器通常都是使用矩形脈沖，而矩形脈沖很容易形成，若在實際測量中，所得的反射脈沖重疊于發射脈沖，這樣區分就會很困難，故障點的具體距離也就不能測出，可以說這種檢測法具有一定檢測盲區。

4 防范電纜故障的對策

4.1 對電纜負荷電流進行在線監測，防止出現過負荷運行

由于電纜運行超負荷，會增加電纜溫度，使電纜絕緣老化速度加快、電纜壽命大幅降低、電纜接頭等絕緣薄弱處容易出現擊穿。所以應以電纜敷設方式、運行條件、條數、周圍環境溫度來校核電纜允許載流量，并做出明確規定。為防止運行中的電纜載流量超過規定值，應實時監測電纜載流量，這樣可有效避免由于電纜長期超負荷運行，引發電纜故障。

4.2 對電纜溫度進行實時監測，防止電纜出現過熱現象

電纜發生故障之前，經常會有局部溫升出現，安裝監測電纜運行溫度的裝置，可把電纜的運行溫度實時反映出來，這樣可更好地了解電纜運行情況，防止電纜出現過熱現象，在第一時間發現電纜隱患，避免電纜發生故障。

4.3 防止電纜化學腐蝕

在選擇電纜時，應充分考慮使用環境，選擇與使用環境相符的電纜。在電纜敷設路徑的選擇上，應充分分析土壤資料，對土壤及地下水腐蝕度進行判斷，若侵腐嚴重，應在電纜外層加設外層防護，然后再采用耐腐管道裝設電纜，對埋設好的電纜，也應進行電纜腐蝕程度的了解，在必要時可把泥土掘開進行檢查。

4.4 防止電纜電解腐蝕

可在電纜上加裝屏蔽管來強化電纜包皮絕緣周圍金屬部件的能力，應重視鉛包對大地及其他管線的電位差以及防止鉛包電解腐蝕，增強電纜的防電解腐蝕能力。

4.5 選擇質量可靠的電纜

相比于傳統油紙絕緣電纜，交聯聚乙烯電纜承受溫升的能力要高于油紙絕緣電纜，并且這種電纜允許工作場強與載流量也明顯高于油紙絕緣電纜，并且高落差也幾乎影響不到這種電纜的敷設，因此油紙絕緣電纜與交聯聚乙烯電纜相比，交聯聚乙烯電纜應作為首選。

4.6 提高電纜敷設工藝

隧道敷設、電纜溝敷設、排管敷設以及直流敷設等是比較常見的電纜敷設方式。為更好地防止外力損傷電纜，在實際進行電纜敷設作業時，應充分考慮實際地面建筑與周圍環境情況，科學合理地選擇敷設方式，嚴格按敷設標準敷設，這樣可更好地保護電纜，防止電纜出現故障。

5 結語

總之，隨著我國電網規模的不斷擴大，電力電纜的使用范圍越來越廣，要想更好地防范、處理電纜故障，我們就必須了解電纜故障性質與故障分類，明確電纜故障產生原因，掌握電纜故障檢測方法，并采用科學、合理的對策來防范電纜故障，只有這樣才能有效防止各類電纜故障，更好地保障我國電力供應的連續性、可靠性，促進我國電力事業的長期健康可持續發展。

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作者簡介：王憲萍（1976-），女，甘肅張掖人，國網長治供電公司工程師；賀麗芳（1977-），女，河北涉縣人，國網長治供電公司工程師。

（責任編輯：秦遜玉）