淺析電力電纜故障定位技術

王紅杰

摘要：在電力系統運行過程中，電力電纜線路會經常發生一些故障，其后果就是電網斷電，給人們的生產、生活帶來不便。在電力系統發生故障時及時檢測，尋找故障原因，確定故障點的位置，可以減少資源的浪費與經濟損失，這就需要我們對電力電纜的故障類型進行分析，保障電力系統的正常運行。

關鍵詞：電力系統；電纜；故障；分析

中隨著電力系統的發展，電纜得到了廣泛的使用，并且因其自身的特點，具備較高的安全性。但是因為電力電纜多埋于地下，給人們確定故障位置帶來了不便。如果不能及時排除故障，因此而造成的損失將是非常嚴重的。

一、電力電纜故障類型分析

1.開路故障

如果電纜的絕緣電阻出現無窮大的情況，而電壓卻不影響用戶端，這樣故障我們稱為開路故障。在這種故障發生后，電纜故障點處的阻抗無窮大。

2.低阻短路故障

如果電纜的絕緣電阻值變小，與電纜自身特性阻抗相比，絕緣電阻小于電纜自身阻抗，甚至沒有電阻，即0≤RL。

3.電阻泄露故障

如果電纜故障點處的直流電阻比該電纜自身的阻抗大，這種故障類型成為電阻泄露故障。進行高壓絕緣測試的時候，隨著實驗電壓的升高，泄露電流也會隨之增大，如果實驗電壓升高到一定值時，泄露電流就有可能超過允許的最大電流。

4.高阻閃絡性故障

這種故障類型是泄露電流不隨電壓的升高而升高，但隨著試驗電壓的升高，其突然增大，反應到電流表上，電流表指針呈現出閃絡性擺動，如果對此試驗進行重復，可以發展其具有可逆性。而故障點無電阻通道，只是存在與閃絡的表面或者放電的間隙。

5.護層故障

電力電纜線路一般對護層都有一定的要求，在對護層故障位置進行準確的測定之后，可以采用與護層相同材料的進行修補包扎，如果護層損壞的較多，可以套上熱縮卷包管進行加熱收縮，對修補之后的護層，在進行絕緣電阻測量或者護層直流耐壓試驗，如果還存在故障，則說明其它部位還存在故障。

二、電力電纜故障原因分析

1.機械損傷

造成電纜機械損傷的主要有以下幾種原因：由于在電纜安裝的時候，操作不當或者不小心造成電纜機械性損傷，如在安裝時不小心碰傷電纜，機械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜過度彎曲而損傷電纜；或者由于電纜在鋪設完成后，接近電纜路徑的附近的機械施工時，人為的造成電纜的損傷；行駛車輛的震動或沖擊性負荷會造成地下電纜的鉛（鋁）包裂損；因自然現象造成的損傷：如中間接頭或終端頭內絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護套；因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷；因土地沉降引起過大拉力，拉斷中間接頭或導體。

2.過電壓

受到某些因素的影響，電氣設備絕緣上的電壓超過額定電壓數，這就是我們所說的過電壓，對于瞬間的高位電壓，即便是時間非常短促，也會造成較大的破壞。過電壓一般是由于電力設備進行拉閘或者導通管換相時，由于電流的突然變化造成感應電動勢。

3.絕緣老化

電力電纜的絕緣材料在多種因素的共同作用下，出現老化現象。橡皮、塑料等材料在受熱之后容易發生熱老化，在有氧、熱共同作用下，最后電纜呈現出發粘、變軟，機械強度下降等狀態或者呈現出變硬、變脆等，導致電纜表現出現裂紋。

4.其它原因

除了上述的幾種原因以外，電纜故障還有以下幾種情況：電纜絕緣質量不達標；電纜內部的絕緣油流失，造成絕緣能力下降；經過酸性土壤或鹽堿地時造成線纜表面的腐蝕。

三、電力電纜故障定位

1.預定位

電力電纜預定位可以分為行波法和阻抗法兩種。行波法測量波是從首段到故障點的往返時間與傳播的速度相乘，就可以得到兩倍的故障距離。而阻抗法測量是從首段到故障點之間的阻抗，利用特定故障算法進行計算定位。

1）行波法

這種方法主要包含兩個方面：駐波法和現代法。駐波法主要把電纜作為傳輸線，利用其上的駐波諧振現象，對電纜的相對電阻值較低的一類故障或斷線故障進行測量。現在對這種方法利用的不多。而現代法主要包含高壓脈沖反射法、低壓脈沖電流法、高壓脈沖電壓法及二次脈沖法。對于斷線故障和低阻故障，低壓脈沖反射法較為適用，這種方法可以測得行波在電纜中傳播的速度，還可以對電纜的長度進行測量。低壓脈沖反射法主要是向故障電纜注入低壓脈沖，記錄其在電纜中傳播時的各種參數，通過記錄的參數進行計算，得出故障點的距離。

2）阻抗法

該方法也包含兩個方面：電橋法和分布參數計算高阻故障法。電橋法是利用四臂電橋對電纜芯線的交流電容或實際電阻進行測量，然后對電纜的實際長度準確的測出，根據比例關系，計算得出故障點。

分布參數計算高阻故障發，主要是在分布參數線路理論的基礎上，通過故障距離方程的推導得出故障的距離。原理為對高阻故障電纜施加高壓信號，使故障點出現閃絡，故障點高阻故障轉變為電弧電阻，通過故障點的電流與電壓同相位，然后對線路首段的電流和電壓進行采集，最后通過計算確定故障點。

2.精確定位

與預定位相對應，精確定位所測得的故障點相對比較準確。因此精確定位是在預定位的基礎上對故障點精確進行定位的一種方法。也是減少定位故障的有效工作。精確定位一般是電纜故障測試工作的最后一道工序，也是最重要的一道工序。精確定位主要是對故障電力電纜線路施加高壓脈沖，然后根據故障點所產生的電磁信號機聲音信號，在地面上配合振動傳感器獲取的電纜聲音信號，一般在聲音信號最大的地方就是故障點的準確位置。這種方法也成為聲測法。

四、電纜故障的主要預防措施

1.選用質優的電纜本體

電纜本體的質量包括各組成部分的材料、絕緣層的強度、同心度等。選用生產條件和工藝較好的品牌廠家，其產品質量相對有保障。使用前再次檢查、測試絕緣電阻，若發現進水或受潮的應進行處理。

2.電纜敷設的質量控制

保護電纜的物理特性是施工質量的控制目標。敷設過程中要采取措施保護電纜外皮不受損傷，彎曲半徑不得超過允許值，避開支架棱角或尖刺，電纜轉彎要有滑車過渡，進出保護管要有光滑的喇叭口，保護管內壁必須光滑，拖動要緩慢且平穩。否則，強行拖放電纜將會損傷外皮甚至主絕緣，妥善采取保護措施完全可以避免。

3.電纜通道的選擇

電纜的周圍環境不良，附近土壤中含有酸、堿溶液，氯化物等化學物質，會使電纜受到腐蝕，鄰近化工廠地區因地下水的污染，也會使電纜產生化學腐蝕，所以在選擇電纜通道時，應詳細調查或詢問有關的地質污染情況，特別在化工區，電纜通道選擇應慎重并采取有效的防污染措施。

4.電壓及負荷檢測

為防止絕緣老，線路電壓一般不應比電纜額定電壓高出15%。經常測量和監視電纜的負荷情況，保持電纜線路在規定的允許持續載流量下運行，一旦發生電纜線路過負荷的現象，應立即與相關部門協調制定有效方案。

五、結語

電力電纜故障在實際生活中是比較常見的，電纜的故障類型和故障原因也是多種多樣，因此要采取必要的措施進行預防，一旦出現故障，首先要對其故障的類型及故障的原因進行分析，然后根據故障狀態確定故障的位置，最后對故障進行處理，保證供電系統的正常運行。

參考文獻：

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