關于電力電纜故障分析及監測方法的探究

鄧勇，李瑞月

（三峽大學電氣與新能源學院，湖北宜昌，443000）

1　電力電纜發生故障的主要原因

1.1　電纜自身質量問題

（1）電纜自身的生產質量

當前，我國電力系統中采用的電纜，其設計和生產技術都已經趨于成熟，所以一般來說電纜的自身質量問題與設計關系不大，多是由于制造或者存儲管理中發生問題，引發電纜質量問題；此外市面上也存在著一些以好充次的電纜擾亂正常市場，所以在采購電纜的過程中，必須對生產廠商實施全面考察。

（2）電纜施工造成的質量問題

質量良好的電纜，在施工過程中如果沒有按照標準的施工要求鋪設，也會造成電纜機械損傷，從而導致電纜故障[1]。比如，在電纜安裝過程中，由于施工大意，對電纜即使造成的損傷較為輕微，在使用過程中也會逐漸發展成為鎧甲穿孔，進而潮氣入侵，引發電纜接地、短路等故障，從而造成電纜崩潰。

（3）電纜接頭的質量問題

電纜接頭作為電纜的重要部分，其質量問題也是引發電纜故障的重要原因，主要是由于接頭的生產質量所引發的。比如，接頭是否增加了屏蔽層，接頭兩端的連接狀況不佳；或者，在潮濕環境下制作接頭，導致有水蒸氣混入接頭封裝物，在電壓加持下引發閃絡性故障；或者，電纜接頭的制作過程中，壓接工藝完成質量不佳，導致在電纜運行中接頭溫度持續生態，加速接頭老化最終引發接地或短路故障。

1.2　外部故障

所謂電纜的外部故障，就是受到外力破壞，或者在環境影響下，導致電纜發生各種故障或者造成隱患，主要的外部故障有以下積累幾類。

（1）機械損傷。機械損傷通常是由于電纜在架設過程中操作不規范，或者在距離電纜較近處作業時，對電纜造成損傷。防止機械損傷，只能通過規范施工作業來達到。（2）電纜外皮電腐蝕作用。如果電力電纜埋設地周圍有強力電場，則會導致電纜外皮受到電腐蝕，甚至被腐蝕至穿，從而導致潮氣侵入，最終使得絕緣體遭到破壞。（3）化學腐蝕。電力電纜受到化學腐蝕，大多是因為電纜路徑上有酸堿作業區域，或者煤氣站等，導致電纜鎧甲與鉗包被大范圍腐蝕。（4）地面下沉引發電纜彎曲。電纜在穿越建筑、或者公路鐵路的過程中，由于地面下降，導致電纜受到垂直應力，最終使得電纜鎧甲與鉗包破裂甚至這段，引發電纜故障。（5）長時間負荷運行。電纜在持續負荷運行過程中，溫度會持續升高，特別是在夏季，長期高溫狀態容易的導致電纜薄弱處或者接頭處發生擊穿，從而造成電纜故障。（6）振動破壞。振動破壞在鐵路下方埋設的電力電纜最容易出現，由于劇烈振動，引發電纜外皮破損，造成電纜故障。（7）環境潮濕。長期處于潮濕環境下，電力電纜的絕緣層容易受潮，從而降低其絕緣性；并且在潮濕環境下的電纜更易受到點化腐蝕，造成故障。（8）實驗過程不當。采用不合適的試驗方法，比如交聯電纜直流耐壓試驗，或者試驗時間過長，電纜長期處于高負荷，高電壓下，容易導致電纜故障。

2　電路故障類型的特征與檢測方法

2.1　開路故障

開路故障通常來說也會分為兩大類，一類為斷線故障，就是電纜中的一處或多處芯線或者金屬屏蔽層發生斷開，而導致的電纜故障；另一類為似斷非斷故障，其主要表現為電纜的電阻電纜并沒處于完全斷開狀態，與正常電阻相比，其電阻遠遠超出很多，然而又小于無窮大[2]。通常用來檢測來哭故障的主要有以下兩種方法

2.1.1歐姆表法

歐姆表法的檢測過程如下，對于單芯電纜來說，在電纜終端段姐芯線與金屬屏蔽層，在電纜另一端通過歐姆表測試電纜芯線與屏蔽層之間的電阻，如果測試所得電阻為無窮大，則故障類型為短線故障；如果測試的結果顯示電阻小于無窮大，但與正常電阻相比，超過兩倍以上，則故障類型為似斷非斷故障。對于三芯電纜來說，如果電纜有金屬屏蔽層，在電纜終端短接三相芯線與金屬屏蔽層，通過歐姆表分別測試另一端的三相芯線與屏蔽層之間的電阻，三相電阻應當區域平衡狀態，如果三相電阻呈現無窮大，則表敏故障類型為短線故障，如果超出正常兩倍以上，又小于無窮大，則為似斷非斷故障。

2.1.2低壓脈沖法

地壓脈沖法是通過對電纜相對長度以及脈沖反射波形的測試，來檢查電纜是否出現短線故障。低壓脈沖法不需要短接電纜另一端，而且該方法對于芯線與金屬屏蔽層都具有較好的檢測效果。

2.2　低阻故障

低阻故障最突出的特征表現為電纜相件電阻或相對地電阻小于10KΩ，或者相對地故障電阻小于10KΩ。低阻故障的檢測方法一般包括電橋法和脈沖法兩種。

2.2.1電橋法

電橋法檢測，是通過歐姆表或者萬用表來測試電纜的相間電阻，或者相對地電阻，一旦電阻值不足10KΩ，說明故障為低阻故障。

2.2.2脈沖法

脈沖法師通過測試電纜相間脈沖波形或者相對地波形，如果呈現的波形中出現了與儀器發射脈沖相反極性的脈沖，則說明電纜存在著低阻故障。

2.3　高阻故障

高阻故障是相對低阻故障而言的，其具體表現為電纜相件電阻或相對地電阻大于10KΩ，檢測方法主要有以下幾種。

2.3.1泄露性高阻故障。

泄露性高阻故障通常采用的測試方法包括絕緣電阻法、歐姆表法以及直流耐壓預試法。絕緣電阻法、歐姆表法都是通過測試電纜電阻來判斷其故障狀態的；而直流耐壓預試法，是在電纜的額定電壓條件下，對不同相分別施加直流電流，如果電纜泄露的電流值隨著電壓升高而增加，并且，其電流泄漏值顯然大于允許值，則可判定為泄露性高阻故障。

2.3.2閃絡性高阻故障。

一般來說，閃絡性故障都是高阻故障范疇，并且阻值通常都很高，甚至幾乎達到電纜的絕緣阻值。所以，判斷閃絡性故障只能使用預試方法來檢測[3]。在電纜額定電壓條件下，一旦超出某一電壓值，泄露電流迅速大幅增加，電壓一旦降回，泄露電流恢復正常，則說明此時屬于閃絡性故障。

3　小結

在電力系統中，電力電纜的可靠性對于供電質量行業供電安全有著至關重要的作用，因此，必須做好電力電纜的日常維護和故障檢測工作，降低故障率。