電力電纜的故障診查和防范措施

摘 要：隨著國民經濟和城市規劃的迅速發展，架空線路已經不能滿足現代城市生活和城市面貌的要求。因此，電力電纜以其空間節約程度高、維護便利、安全可靠等優勢，成為了城市輸配電網的重要組成部分。針對目前城市中電纜故障診查和防范問題，文章提出了多種檢測方法，并結合實例進行分析。

關鍵詞：電力電纜；故障；脈沖檢測法；防范措施

引言

電力電纜傳播和分配電能。較之架空線路，其鋪設方便，用于地下電網、水下輸電線路等。鋪設于地下，符合現代城市面貌的要求，因此電纜得到了越來越廣泛的應用。正是因為電纜多埋于地下，測試設備探測條件存在著局限性、電纜資料不完善使電力電纜故障的診查和防范變得困難。若故障點長期不被發現，將造成停電事故，引發巨大的經濟和社會損失。因此，如何防范和快速診查故障成為當前電纜運行管理中一個重要的問題。

1 故障原因及分類

1.1 電纜故障原因[1-3]

通常，在系統運行中易造成故障的原因有以下幾點。

（1）機械損傷。人工打樁時未上報區域單位獲得允許、機械開挖人為誤操作，均會造成斷線故障。敷設后未標明電纜標志牌而受到較大外力，也會導致電纜的斷線。經實地走訪調查，此類原因在線路故障中尤為突出。

（2）絕緣老化變質。系統運行時電流流經電纜發熱，甚至過電流時電纜溫度急劇升高，破壞了電纜的絕緣膠層；地下土壤的酸堿性等自然因素長期來也會造成電纜絕緣外套的腐蝕。

（3）電纜施工質量問題。在安裝過程中，施工人員未按照標準要求進行敷設；在工程中出現的不同程度的地面沉降，使電纜受到了過大的壓力，均可能造成斷線和短路故障。

（4）電纜質量問題。由于市場競爭激烈，市面上不良商家生產的成品電纜出現了嚴重的質量問題。例如生產過程中，電纜密封絕緣不嚴，在運行中進水導致絕緣受潮；廠家在生產時，沒有嚴格控制生產環境的溫度和濕度，導致電纜接頭不合格。

1.2 電力電纜故障分類

電力電纜的故障分類有很多種方法：根據發生的方式，可以分為擊穿故障和行擊穿故障；根據發生的位置，可以分為本體故障和接頭故障；根據發生的相數，可以分為單相和多相故障。

文章探討故障的診查和防范，重點關注故障相別絕緣電阻的大小——將其分為開路故障、低阻（短路）故障、高阻故障。

2 電力電纜故障檢測

2.1 直流電橋法

在該方法中，利用其長度與電阻成正比的特點，根據惠斯通電橋，將被測電纜終端故障相與非故障相端接，同時，電橋兩臂一端接故障相，另一端接非故障相，調節電橋中電阻的阻值，使其達到平衡，并通過公式計算出故障點的距離。但是對于一些特殊故障：無明顯低壓脈沖反射且不易被高壓擊穿，可以使用該方法解決。直流電橋法簡單準確度較高，因此是較為常用的測距方法之一；但由于其檢測故障類別的局限性，在目前的實地檢測運用逐漸減少。

2.2 低壓脈沖反射法

脈沖法能夠探測直流電橋無法診查的高阻抗與閃絡性故障。該方法對于電纜長度和截面積等原始資料的依賴度較低，在實際中的運用也越來越廣泛。該方法運用的前提是將電纜理想化為均勻長線，再結合行波理論，測量出脈沖在被測電纜中往返經歷的時間，用測量到的時間和脈沖在電纜中經過的速度來計算故障點距離。

低壓脈沖反射法，主要用于電纜的低阻、短路故障及斷路故障的測距，簡單直觀。不同的故障有不同的反射波。若發射脈沖和回波脈沖均為正極性，則可判斷是故障類別為斷路或終端頭開路；反之，回波脈沖為負極性，則故障類別為短路接地。

測試時，所施加的低壓脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點，用測試儀器記錄下脈沖發射到發射的時間，即走完整個故障線路所用的時長，再根據脈沖的速度來計算故障點的距離。該方法無需電纜的準確長度，但不適合高阻抗與閃絡性故障的檢測。

2.3 沖擊高壓閃絡法

沖擊高壓閃絡法，又稱沖閃法，線路圖如圖1所示。對故障電纜始端施加沖擊高壓，擊穿故障點電弧。將故障點擊穿瞬間的電壓突跳作為測試信號，將此信號往返線路始端和故障點一次所用的時間記錄下來用于計算故障點的距離。

常用的信號取樣有電壓取樣法和電流取樣法。對比電流取樣法，電壓取樣法更加安全可靠，且多次試驗中，測試結果較為準確。在應用沖閃法測試時，不同位置的故障點會產生不同的波形。該方法測試波形如圖2所示。

（a）故障點在測試始端的波形 （b）故障點在中間段端的波形

（c）故障點在測試終端的波形 （d）故障點在沒有放電的波形

可以從測試波形看出，在測試始端的波形大致是震蕩衰減的余弦波形。我們可以看出，在正脈沖之前有個負的尖峰，這是由于電纜始端施加了負高壓之后，負高壓的上升需要一定的時間，故障點的放電也需要一段時間，因此在故障點電離放電之前，施加的沖擊波已經越過故障點傳向測試端。

3 防范措施

3.1 對于外力破壞的防范措施

3.1.1 危險點看護合同管理

運行人員帶合同單位的現場看護人員和工地代表，一起到現場進行現場工作交接后，方可開始工作。看護人員對現場設備走向情況不了解時，應當及時反映給運行人員。運行人員每周至少一次到現場進行抽查看護人員在崗情況，并了解現場施工的進度，交待安全措施和電力設備、電力電纜、電力通信光纜等線路的走向，運行人員將每次檢查監督工作記錄制表。

3.1.2 加強對電纜線路標志牌的管理

在電纜的敷設過程中，有關部門應派專員定期進行監督和驗收工作。派遣人員要及時掌握視察區域線路敷設要求和注意事項，在監督工作中，對敷設情況進行察看，對施工人員定期進行崗位安全知識教育；在驗收工作中，檢驗電纜埋設的深度是否滿足規程要求，電纜標志牌是否放置或放置正確。

對于電纜線路上標志牌和標志樁損壞或缺少的，要及時安排人員進行修理和補充。防止標志樁損壞時間長，運行人員忘記電纜的敷設方向，或補充標志樁時，使標志樁和電纜實際敷設位置產生偏差而導致以后在此區域施工時出現的人為故障。

3.1.3 保證電纜線路的準確性

在對施工單位進行安全交底前，應根據電纜線路歷史資料和現場的電纜線路標志樁，確定電纜線路的走向，并安排專業電纜測量人員，對電纜線路的路徑及埋深地進行測量復核。歷史資料和現場測量結果不一致時，應查明其原因，保證電纜線路路徑及埋深準確后，再對施工單位進行安全交接，通知施工單位做好安全措施后，方可施工。

3.2 對于運行管理不善導致的故障防范

在重要電力電纜路段安裝紅外感應裝置，如過電壓、過電流產生的線路局部過熱，絕緣破壞導致的電壓異常，通過感應裝置立即將信息送至控制中心，并能夠做出相應的措施，防止故障的發生或使故障產生的損失減少到最低。

4 結束語

電力電纜與我們的生活息息相關，它所構成的城市地下電網為千家萬戶輸送電能。電纜鋪設在地下，因此我們常常忽略其運行的狀況。選取有效的方法與設備，在安裝運營中科學指導，嚴格遵守規程，定期排查電力電纜故障，是電力系統安全可靠運營的關鍵所在。

參考文獻

[1]郭濤，陳冬雪.怎樣查找和處理電氣故障[M].北京：化學工業出版社，2011.

[2]張衛.常用電氣設備的維修[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]李建輝.電力電纜故障檢測方法與應用[J].河北電力技術，2009，28（3）：36-38.

作者簡介：成婧穎（1995-），女，江蘇鹽城，本科，從事電氣工程及其自動化方向研究工作。