電力電纜故障分析及探測技術研究

高惠蓉

【摘要】：在對國家電網進行更新改造的過程中，新型現代化電力設備得到引進和應用，促使電力電纜的使用數量激增。電力電纜維護的日常工作需要檢測纜線的工作情況并對運行中產生的故障進行探測和排除。文章分析電力電纜實際運行過程中出現的故障，并以故障為基礎介紹電力電纜的故障檢測步驟和探測手段，同時探討電力電纜故障的排除方法。

【關鍵詞】：電力電纜；電力系統；電纜故障；故障探測技術

引言

我國的經濟增長正處于中高速的階段，現代化生產中大量使用機電設備，因此，生產生活中對電力的需求量與日俱增。國家電網的運行標準和安全要求不斷升級，需要對電力傳輸設備、電力設施、電力纜線進行改造升級。新型的電力纜線比起傳統纜線安全性更高，維護更方便，運行過程更加穩定。同時新型電力纜線具有傳輸電力質量更好，不占用城市路面的特點，已經成為電力輸送的首選。

1、電力電纜常見故障原因

1.1違規操作損傷電力電纜

在鋪設電力電纜的工程作業中違規操作，或者沒有按照圖紙施工，在靠近電力電纜管線附近作業，極易造成電力電纜破損。這種機械損傷是電力電纜出現故障的原因之一。輕微的電力電纜損傷并不會立刻引起故障，可能經過長時間，受到侵蝕物侵蝕后電纜出現故障。電力電纜的損傷導致電力崩潰，對生產生活造成不利影響。

1.2電力電纜絕緣體失效

電纜絕緣體長期在高溫和強電壓的環境下使用，本身的電阻率和阻燃性都發生變化。從而導致其絕緣強度降低或介質損耗增大而最終引起絕緣崩潰者為絕緣老化，絕緣老化故障率約占20%左右。電纜絕緣介質內部氣隙在電場作用下產生游離使絕緣下降，當絕緣介質電離時，氣隙中產生臭氧、腐蝕絕緣，過熱會引起絕緣老化變質，電纜內部氣隙產生電游離造成局部過熱使絕緣碳化。電纜過負荷是電纜過熱很重要的因素，安裝于電纜密集地區的電纜溝及電纜隧道等通風不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會因本身過熱而使絕緣加速損壞。

1.3電力電纜保護層受到侵蝕

電力電纜的保護層容易受到侵蝕，電力電纜鋪設路徑附近的強力地下電場對鉛保護層的腐蝕極其嚴重，線纜斷裂的原因往往是因為鉛保護層被潮氣穿透，引發短路問題。電力電纜的鎧裝保護層和鉛保護層也容易受到酸堿度大的腐蝕物破壞，苯蒸汽也能與電力電纜的保護層發生化學反應，使電力電纜出現斷路、破。

1.4電壓超過電纜承受值

電壓超過電力電纜承受值的情況主要發生在電壓過大燒毀電纜的情形下。大氣過電壓和電纜內部過電壓是導致電纜發生故障的兩種經常發生的情況。在電纜維修工作中發現，許多戶外終端頭的故障是由大氣過電壓引起的，電纜本身的缺陷也會導致在大氣過電壓的情況下發生故障。

2、電力電纜的故障檢測方法

電力電纜故障的排除首先要對故障原因進行診斷；其次要測量故障發生長度；最后確定故障發生結點。

2.1電力電纜故障原因的判斷

電力電纜發生故障時首先應該判明故障原因，分析故障的類型和故障的輕重。維修人員應該針對故障采取不同的處理措施，選擇合適的電力電纜故障距離測量和故障結點確定方法。

2.2電力電纜故障距離的測量

電力電纜故障距離的測算通過粗測法來完成。在電力電纜終端用儀器確定故障距離。現場對電力電纜的故障距離測算通過傳統橋測法和現代比較常用的行波測距來完成。

2.3電力電纜故障斷路點和短路點的確定

電纜故障定點，又叫精測，即按照故障測距結果，根據電纜的路徑走向，找出故障點的大體方位來，在一個很小的范圍內，利用放電聲測法或其它方法確定故障點的準確位置。

3、電力電纜故障節點探測方法

3.1低壓脈沖法

此法依據微波傳輸理論（雷達原理），在電纜故障相上加一脈沖信號，當電波傳輸到故障點時必然有部分反射回來，通過分析入射波與反射波的時間差，計算出故障點的距離。由于輸出的信號電壓低（通常為150v）很安全，因此，被稱作低壓脈沖法，此方法可用來測量電纜的低阻故障、開路故障以及電纜長度測試。

3.2高壓脈沖法

采用高壓脈沖檢測電力電纜故障的手法又叫高壓閃絡法。它通過對電纜施加高強度的電壓，使電纜故障部位被擊穿并放電，由于故障點的電阻很高，高壓的瞬間擊穿能夠造成故障點短路。通過對短路點的尋找就能夠發現電纜故障點。高壓脈沖對電纜進行3s或5s為周期的釋放電壓，通過球間隙釋放到電纜故障部位叫做高壓沖閃法。通過將電壓直接釋放到故障部位擊穿短路的方法是高壓直閃法，可以測量泄露性電纜電阻率高的故障等。

3.3二次脈沖法

某些電纜電阻較高并且進行了接地處理，傳統電壓檢測法不能進行很好的檢測，二次脈沖測量法應運而生，脈沖經過對電纜發射低壓脈沖，脈沖經過電阻率高的故障結點時沒有反應，這時再發射高壓脈沖。脈沖在另一終端被反射回來后，儀器將這個完好的波形存儲起來，然后對故障點電纜發射一個高壓脈沖，故障點被擊穿，擊穿瞬間變成低阻故障，此時儀器觸發一個低壓脈沖，低壓脈沖在被擊穿的故障點處被反射回來。

4、電力電纜故障的排除方法

若發生故障的電力電纜故障點電阻無窮大，使用低壓脈沖探測法能夠準確迅速的找到斷路位置。單純的斷路在電纜故障中比較少見。通常斷路故障為相對地或相間高阻故障或者相對地或相間低阻故障并存。低壓脈沖測量電纜故障點的電阻為零的情況，能夠準確找到短路故障。測量出的故障點電阻在0-100Ω為低電阻引發的電纜導電性能下降故障。對于電纜結合部位應該采用高壓沖閃測量，故障點電阻較大。一般當測試電流大于15MA時測試波形具有重復性以及可以相重疊，同時一個波形有一個發射、三個反射、且脈沖幅度逐漸減弱時，所測的距離為故障點到電纜測試端的距離，否則為故障點到電纜測試對端的距離。

結論

電力電纜完成電能的輸送和傳遞，并起到連接機電設備的作用。因此，電纜故障往往不是出于一個原因，而是多種因素作用的結果。電力系統的工作人員還應對電纜的鋪設環境有充分的了解，熟悉線纜路徑中的影響因素，并掌握電纜故障判斷的方法，對電力電纜運行過程中出現的故障按照技術規范進行排查和處理，為電力系統的正常運行打下堅實基礎。

【參考文獻】：

[1]趙文輝，榮玉英.多點泄漏對電力電纜高阻故障探測影響的分析[J].中國新技術新產品，2013，（15）07：109-110.