惡劣環境下電力電纜故障分析及探測方法

楊占龍

【摘要】本文在闡述礦井電力電纜故障種類及原因基礎上，分析了故障檢測方法、預防對策及注意事項，希望對礦井電力電纜故障探測有參考價值。

【關鍵詞】煤礦 電力電纜 故障分析 探測

一、礦井電力電纜故障類型與原因

（一）故障類型

礦井電力電纜故障主要包含低阻、高阻及開路三種故障。電纜故障點絕緣電阻低于其特性阻抗，且直流電阻為0，就稱之為低阻故障；如果故障電腦直流電阻超過其特性阻抗，就是高阻故障，其也可稱為高阻泄露或閃絡故障，一般利用等效電路來描述其故障性質；如果電纜電阻比較大，或絕緣制相同，但電壓卻無法反饋到用戶，就是開路或斷路故障。

（二）故障原因

電纜故障原因有很多，與設計選型、運行環境、狀況、施工及維修管理等息息相關，具體原因主要變現為：機械損傷。該因素造成的故障占比較大，運輸、安裝都會碰上電纜，如果機械牽引力大就會拉傷電纜造成過度彎曲，從而造成損傷。車輛擠壓、巖石砸傷及環境腐蝕等直接外力破壞或自然現象造成的損傷，極易引起電纜本體出現故障。材料不達標。在包纏絕緣層時，其表面出現皺紋、裂損、破口或重疊間隙等，電纜接頭附件有缺陷，無法滿足《煤礦安全規程》或密封組裝要求等。絕緣材料管理不當，造成材料受潮、臟污或老化等。絕緣材料受潮、老化編制。主要是材料中間接頭、終端制作工藝不達標，密封不合格，潮氣侵入。內部氣息受電場作用出現游離現象從而影響絕緣效果，過熱也會導致絕緣層出現老化變質。過電壓操作。大氣、操作、故障暫態等過電壓作用擊穿電纜絕緣引起故障。電纜接頭品質差，中間接頭與終端位置防潮、電場分布設計不合理、選材不當、制作工藝欠缺、沒有嚴格執行操作規程等，都會引起電纜頭絕緣位置出現故障。

二、礦井電纜故障檢測方法

（一）低壓脈沖

此方法主要是根據雷達原理，為電纜故障加相應脈沖信號，電波傳輸到此位置有部分會被反射回來，通過對入射與反射博時間差的分析，計算故障點距離。由于輸出信號電壓比較低（一般為150v），比較安全，所以被稱之為低壓脈沖法，其可用于測量電纜低阻、開路等故障及測試長度。

（二）高壓脈沖

這種電纜故障檢測方法又可稱為高壓閃絡法，主要是為電纜增加高壓，以此擊穿故障部位并放電，由于故障部位電阻較高，高壓瞬間擊穿能夠引起故障短路，通過尋找短路點來發現電纜故障部位。該方法對電纜進行3秒或5秒的電壓釋放周期，通過間隙釋放到電纜故障位置，就是高壓沖閃法。直接釋放電壓到故障位置并擊穿短路的方法稱為高壓直閃法，對于電纜電阻率泄露較高的故障，可采用此方法進行檢測。

（三）再次脈沖

由于某些電纜電阻高并做了接地處理，傳統電壓檢測法無法進行有效檢測，二次脈沖法隨之出現，經過脈沖對電纜發射低壓脈沖，經過電阻率較高故障位置時沒有反應，此時再發生高壓脈沖。脈沖在另端白反射回，設備保存此波形，對故障點電纜發生高壓脈沖，擊穿故障點且瞬間轉為低阻故障，此時設備觸發抵押脈沖，被擊穿故障點就會將其反射回。

三、礦井電纜故障預防策略

（一）在線監測電纜負荷電流與電纜溫度

如果電纜運行負荷較大，電纜溫度就會增大，從而加快電纜絕緣老化、降低使用壽命、絕緣薄弱環節極易被擊穿等，因此在實際運行中，應該通過電纜敷設、運行環節、條數及溫度等方面校對電纜荷載流量。為了預防電纜運行荷載流量超過規定值，要對其進行實時檢測，以此有效預防電纜長期超負荷運行引發故障。在發生故障前，局部升溫現象比較常見，安裝相應溫度監測裝置，能夠實時反映電纜運行溫度，以此全面掌握電纜運行情況，以防電纜過熱，及時發現運行隱患，降低故障發生機率。

（二）防止電纜化學與電解腐蝕，確保電纜質量

在選擇電纜過程中，要根據使用環境進行選擇。在選擇電纜敷設路徑時，要充分分析土壤資料，判斷土壤及地下水腐蝕度，如果侵腐性高，就要在電纜外層增加外層保護，再對電纜裝設耐腐管道。對于已埋設好的電纜也要掌握其腐蝕度，必要時可開掘泥土檢查。在電纜表層加裝屏蔽管，以此增強其包皮絕緣金屬能力，重視鉛包對大地及其它管線引起的電位差，以防鉛包出現電解腐蝕，增強其抗腐蝕能力。相較之傳統油質絕緣電纜，交聯乙烯電纜耐高溫能力要更高一些，且這種電纜工作場允許強度與荷載流量也更好，高落差對電纜敷設沒有什么影響，所以在實際施工中應首選交聯聚乙烯電纜材料。

（三）提高電纜敷設工藝與質量

在電纜敷設中，隧道、電纜溝、排管及直流等形式是比較常見的，為了有效預防電纜的外力損傷，在敷設作業中，要充分考察周邊地面建筑與環境，合理選擇敷設方法，嚴格執行敷設標準，在此基礎上保護電纜以免發生故障。在電纜接頭施工中，要嚴防潮氣侵入電纜線芯內，要及時密封鋸斷的電纜頭，以防水分入侵。在接頭施工前，要采取有效果實消除電纜內因以防電纜出現機械應力。在使用噴燈加熱熱縮管材過程中，火焰中沒有完全燃燒的煙塵微粒附著在管材表面，引起絕緣接觸不良，降低絕緣水平，增大電流泄露量，因此要確保擦干凈每個管材表面。同時其火焰溫度要控制在120-140。C，確保徑向均勻收縮在逐漸延伸，嚴格依照此工藝控制收縮部位與方向，確保空氣排除流暢。

（四）加強日常巡檢

為了確保電力電纜正常運行，在日常維管中，應對電力電纜加強日常巡檢，及時發現并解決故障。在電力電纜巡檢中，可以制定日常巡檢計劃，通過定期巡檢，全面提高電力電纜日常維管水平。定期巡檢方式，不但能夠有效開展巡檢工作，同時合理分配、安排相關人員所負責的巡檢工作。此外，要根據當地氣候與環境，合理、規范的安排人員進行線路巡檢。

四、電纜故障探測事項

確保控制箱、電容器、高壓發生器、閃測儀、接地線等外皮完整，與接地網連接可靠。探測儀接線牢固、準確。在排除或調球間隙時，要通過放電棒放電。探測前，必須要嚴格嚴查電纜接地情況。球間隙大小要以故障位置臨界擊穿電壓與弧短路放電為準，為了方便尋找故障點，放電時間為2-6s。電纜保護層接地良好，以防混淆沖擊引起放電或故障放電，導致誤判故障。

綜上所述，電力電纜對煤礦發展非常重要，所以必須要增強安全事故意識，嚴格執行定期檢修機制，加強日常維護，做好設備實驗檢測，為電纜安全運行奠定基礎。隨著現代科技發展，電纜故障探測技術日新月異，但由于煤礦環境比較特殊，工作人員仍須不斷總結經驗。