電力電纜診斷檢測(cè)技術(shù)綜述

姜峰

【摘要】：總結(jié)出一套關(guān)于電力電纜故障測(cè)試技術(shù)，從電纜故障產(chǎn)生的機(jī)理、產(chǎn)生原因、性質(zhì)的診斷及分類、故障測(cè)試方法選定及測(cè)試裝置配備方面進(jìn)行分析，最終實(shí)現(xiàn)快速確定電力電纜故障點(diǎn)的檢測(cè)定位技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】：電力電纜；故障測(cè)試；診斷；測(cè)試裝置；檢測(cè)定位技術(shù)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，金屬冶煉行業(yè)、機(jī)械制造業(yè)以及礦業(yè)開采對(duì)用電需求逐步增加，電力電纜的需求日益增長(zhǎng)，電力電纜輸電的優(yōu)點(diǎn)在于占地面積小、節(jié)省空間、維護(hù)工作量小，有利于功率因素的提高，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨之而來電力電纜故障后，如何快速準(zhǔn)確地判斷、查找故障點(diǎn)，為電纜檢修工作提出新的要求，成為供電部門越來越重視的問題。

1、電纜故障產(chǎn)生的機(jī)理原因

1.1電纜故障的機(jī)理

（1）電擊穿機(jī)理分析

這里高電壓絕緣電纜介質(zhì)中的自由電子，在碰撞中產(chǎn)生足夠大的電場(chǎng)，自由電子與中性分子會(huì)產(chǎn)生激發(fā)的電子和游離離子，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下新的電子和正離子的能量，和分子的相互碰撞，這個(gè)過程周而復(fù)始，電纜絕緣擊穿形成導(dǎo)電通道，出現(xiàn)故障點(diǎn)故障電流的“雪崩”。電纜損傷時(shí)常用的試驗(yàn)方法，也稱為破壞性試驗(yàn)。

（2）熱擊穿機(jī)理分析

電纜絕緣介質(zhì)的介電損耗長(zhǎng)時(shí)間保持溫升，溫度升高時(shí)發(fā)散熱量比周圍的熱更快，熱產(chǎn)生的電場(chǎng)的作用下，溫度逐漸升高，隨著溫度的增加最終使周邊絕緣材質(zhì)焦化、裂紋和部分點(diǎn)熔斷甚至導(dǎo)致電纜保護(hù)層擊穿。熱擊穿通常發(fā)生在電纜通電時(shí)，這是由電場(chǎng)引發(fā)的很長(zhǎng)一段時(shí)間。

1.2電纜故障產(chǎn)生的原因

（1）受外力破損

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，受外力破損占電纜故障的比例約為60%，一般有臨時(shí)施工造成破壞，地埋電纜長(zhǎng)期受車輛、重物等沖擊作用，造成電纜下沉、龜裂、拉裂等事故。

（2）電纜頭及耦合器質(zhì)量不合格

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，占全部故障的27%，電纜頭、耦合器主要指的是接頭的制作質(zhì)量，其中，影響其質(zhì)量的重要因素有：

其一不按標(biāo)準(zhǔn)工藝操作，造成生產(chǎn)工藝差，出現(xiàn)雨水、塵土侵入的可能性大；其二環(huán)境的選擇很關(guān)鍵，應(yīng)在干燥、沒有塵土的空間制作，避免因受潮，埋下內(nèi)部空氣濕度大造成的故障隱患；其三選擇符合行業(yè)規(guī)范的材質(zhì)，其附件不符合行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，絕緣等性能差，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)老化嚴(yán)重跡象；其四鑄件原因（裂縫、氣孔、砂眼等）破壞了內(nèi)部絕緣，導(dǎo)致絕緣水平下降。

（3）敷設(shè)施工質(zhì)量

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，占全部故障的12%，其中，主要因素有：①電力電纜的敷設(shè)作業(yè)未按要求和規(guī)程進(jìn)行；②敷設(shè)過程中，用力不當(dāng)，牽引力過大，選擇位置不當(dāng)，造成電纜護(hù)套機(jī)械損傷，最終產(chǎn)生故障。

（4）電纜本體

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，占全部故障的3%，主要有電纜的制造工藝和電纜絕緣老化2種原因引起。制造工藝中存在缺陷，由于電纜線芯同紙絕緣中的浸澤劑、橡套電纜中的絕緣物等，各自膨脹系數(shù)不同，制造過程中，不可避免的產(chǎn)生氣隙，導(dǎo)致絕緣性能降低。制造過程中，絕緣層內(nèi)混入雜質(zhì)，或半導(dǎo)體層有缺陷，或線芯絞合不緊，線芯帶毛刺等，都將使電場(chǎng)集中，而引起游離老化。電纜長(zhǎng)期在高壓高溫情況下運(yùn)行，容易產(chǎn)生局部放電，從而引起絕緣老化現(xiàn)象。受電場(chǎng)作用，電纜內(nèi)部絕緣介質(zhì)中氣泡發(fā)生游離，致使絕緣性能下降。電纜敷設(shè)后，長(zhǎng)期浸泡在雨水中，經(jīng)過化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，致使出現(xiàn)龜裂、加快老化等現(xiàn)象。

2、故障電纜性質(zhì)的診斷及分類

查找故障首先進(jìn)行故障分析、診斷，確定故障性質(zhì)，然后通過測(cè)試故障電纜絕緣電阻，對(duì)故障性質(zhì)進(jìn)行分類，再選擇測(cè)距及定點(diǎn)方法，才能有效選擇正確的方法對(duì)故障電纜進(jìn)行測(cè)試，查找故障點(diǎn)。

2.1故障絕緣情況測(cè)試

故障電纜檢測(cè)前首先要用500V兆歐表測(cè)量電纜各相線對(duì)地、對(duì)金屬屏蔽層之間的絕緣電阻，如果阻值過小，兆歐表讀數(shù)顯示接近“零”位時(shí)，可改用萬用表進(jìn)一步測(cè)量，當(dāng)電纜故障線芯對(duì)地或相間絕緣電阻達(dá)到幾十兆歐，甚至于更高電阻值時(shí)，可考慮電纜存在閃絡(luò)性故障。

2.2電纜芯線的情況測(cè)試

用萬用表的電阻檔測(cè)試芯線或金屬護(hù)套（屏蔽層）的連續(xù)性，檢查電纜中間是否存在開路現(xiàn)象。或直接用測(cè)距儀中的低壓脈沖法測(cè)試，看是否有開路的波形存在。

3、電纜故障測(cè)試方法的選擇

3.1開路故障測(cè)試

指電纜芯線導(dǎo)體開路、或者金屬護(hù)套受損的情形。這種故障一般與接地電阻有關(guān)，簡(jiǎn)單的電路故障不常見，故障通常采用低壓脈沖法；脈沖電壓法或測(cè)試脈沖電流法，當(dāng)接地電阻高時(shí)，用雙脈沖試驗(yàn)。

3.2低電阻（短路）故障測(cè)試

低壓脈沖測(cè)試方法，如果能夠清楚地識(shí)別小阻抗故障點(diǎn)波形，屬于小阻抗故障，另一方面，超過近千歐姆的電阻值的臨界點(diǎn)時(shí)，則屬于大阻抗故障。該類故障不論單相或多相短路并接地，都可選用低壓脈沖法、脈沖電壓法或脈沖電流法測(cè)試。

3.3高阻故障測(cè)試

指電纜單相線或多相線對(duì)地絕緣阻抗近千歐姆，低于正常值；相線之間阻抗近千歐姆，低于正常值。該類故障發(fā)生幾率較高，據(jù)統(tǒng)計(jì)約占電纜故障的80%左右。通常采用脈沖形式電流及電壓法（沖擊閃絡(luò)方式二次脈沖法）進(jìn)行測(cè)量，若故障點(diǎn)受潮或進(jìn)水，用低壓脈沖方式的比較法也能測(cè)量出故障距離，此類故障使用直流電壓法無法查找故障點(diǎn)。向該類故障電纜中施加合適的高壓脈沖時(shí)，人員在數(shù)十米之外，可聽到故障點(diǎn)伴隨火光放電噪聲，采用聲磁同步法對(duì)高阻故障判定較為有效。

3.4閃絡(luò)性故障測(cè)試

就是電纜的單相線或多相線對(duì)地絕緣電阻或相線與相線之間的絕緣電阻值特別高，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)過壓達(dá)到一定值時(shí)，或在直流預(yù)防性試驗(yàn)電壓達(dá)到一定值時(shí)，出現(xiàn)絕緣擊穿突然放電的現(xiàn)象的故障。故障點(diǎn)多次施壓直流電壓后，可能轉(zhuǎn)化為高阻故障，所以在實(shí)際測(cè)量中還是采用二次脈沖法或脈沖電壓法和脈沖電流法中的沖擊方式測(cè)試故障點(diǎn)為好。這類故障用脈沖電流或電壓法（直閃方式）測(cè)量較好，類似故障情形很少發(fā)生。

結(jié)語

電力電纜故障探測(cè)是一項(xiàng)技術(shù)性與經(jīng)驗(yàn)性比較強(qiáng)的工作，要全面掌握電纜故障測(cè)試技術(shù)并擁有豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，需長(zhǎng)期的一線工作經(jīng)驗(yàn)的積累和不斷地與同行進(jìn)行技術(shù)交流，同時(shí)企業(yè)也應(yīng)關(guān)心培養(yǎng)這類專業(yè)人才。論述了電力電纜故障分析診斷以及如何選擇測(cè)試方法，有助于提高電力電纜故障測(cè)試技術(shù)水平。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]于景豐，趙峰.電力電纜實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2003.