電力電纜試驗(yàn)方法及檢測(cè)技術(shù)分析

陳根友 郭子韡

摘 要：電力電纜的帶電診斷與故障處理工作的開(kāi)展，對(duì)于地方電力的穩(wěn)定性提升，能夠產(chǎn)生決定性的影響，通過(guò)在技術(shù)水平上獲得良好的提升，完全可以促使未來(lái)工作的安排獲得更高的可靠性、可行性。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障；檢測(cè)技術(shù)

前言

近年來(lái)，隨著我國(guó)電力體制改革進(jìn)程的不斷加快，電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，同時(shí)，電力用戶(hù)對(duì)電能的需求量也顯著增加，在這一背景下，高壓電力電纜的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，由于受到各方面原因的影響，使得電纜常常會(huì)出現(xiàn)各種故障問(wèn)題，由此影響了供電可靠性，通常電力電纜發(fā)生故障而得不到及時(shí)的搶修，便會(huì)引起大范圍的停電，嚴(yán)重甚至是火災(zāi)等。因此，加強(qiáng)對(duì)電力電纜的故障分析，并制定出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)安全運(yùn)行都有著非常重大的意義。

1 常見(jiàn)故障原因

1.1 絕緣和保護(hù)層受損

電纜絕緣體在煤礦等復(fù)雜地質(zhì)條件下，由于長(zhǎng)期處于高溫、強(qiáng)電壓作用下，其本身電阻會(huì)受到一定的影響，從而降低了絕緣效果。當(dāng)老化的絕緣體與臭氧接觸或處于高溫環(huán)境，都會(huì)導(dǎo)致其變質(zhì)。如果在電纜密集區(qū)域安裝了過(guò)熱電纜，會(huì)因其不通風(fēng)而造成電纜過(guò)熱而絕緣加速老化變質(zhì)。由于電力電纜表面的保護(hù)層極易侵蝕，再加上所鋪設(shè)路段附近的地下電廠具有超強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)造成保護(hù)層受潮而電纜發(fā)生斷裂而導(dǎo)致短路，這也是造成電纜發(fā)生故障的重要原因之一。

1.2 電纜本身的質(zhì)量與操作問(wèn)題

電力電纜在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，沒(méi)有根據(jù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，同時(shí)制作時(shí)使用了劣質(zhì)材料，加上不合規(guī)的操作及分布不合理的電場(chǎng)，這些都是造成電力故障主要的原因，而電纜自身質(zhì)量問(wèn)題集中表現(xiàn)為。制作時(shí)，電纜的絕緣部位沒(méi)有包裹好或者出現(xiàn)破損、不平整等原因。電纜附屬設(shè)備制造過(guò)程中金屬表面粗糙。電纜絕緣體以及絕緣層受潮造成電力故障。電纜各零件設(shè)計(jì)達(dá)不到技術(shù)要求，容易出現(xiàn)泄漏。電纜鋪設(shè)過(guò)程中，有關(guān)技術(shù)人員沒(méi)有按照設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，在靠近電力電纜管理施工的時(shí)候忽略了容易電纜破損的問(wèn)題，同時(shí)再長(zhǎng)時(shí)間的收到侵蝕就容易造成電力系統(tǒng)崩潰，這也是發(fā)生故障的一個(gè)原因，會(huì)給人們的生活和生產(chǎn)帶去嚴(yán)重的影響。

1.3 超負(fù)荷運(yùn)行

電流所具備的熱效應(yīng)特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致電流在通過(guò)電纜的時(shí)候芯線發(fā)熱，再加上電纜損耗過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，因此，在電纜在長(zhǎng)期工作中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，造成溫度不斷升高，久而久之就造成絕緣的損壞，尤其是在夏季，其外部環(huán)境溫度高和電纜本身溫度，通常就會(huì)造成電纜發(fā)生一定的破損現(xiàn)象。一般超負(fù)荷運(yùn)行所導(dǎo)致的電纜損壞主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）導(dǎo)線接點(diǎn)損壞；（2）電纜保護(hù)層容易出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象；（3）保護(hù)層的絕緣部位老化加速。

1.4 電纜終端的制作工藝

電纜端子電暈放電主要是由于三個(gè)鐵心分叉之間的距離很小以及鐵心與鐵心之間形成電容器的間隙，從而導(dǎo)致相間放電或接地放電。長(zhǎng)期放電會(huì)損壞電纜終端。在電纜在線監(jiān)測(cè)過(guò)程中，TEV瞬態(tài)電壓測(cè)試儀發(fā)現(xiàn)電纜三指套處的電暈放電幅度高達(dá)28dB。可以判斷電纜端子制造和安裝過(guò)程中的不良情況，然后添加污垢，從而引起電暈放電。

1.5 機(jī)械損傷引起的故障

220kV高壓電纜在使用的過(guò)程中，由于受到外力的作用，會(huì)使絕緣損壞，甚至?xí)斐蓪?dǎo)體斷裂。在對(duì)高壓電纜進(jìn)行安裝時(shí)，部分作業(yè)人員未按規(guī)范操作，致使電纜受到過(guò)大的機(jī)械牽引力導(dǎo)致外部絕緣層斷裂。此外，高壓電纜基本全都是裝設(shè)在室外露天環(huán)境當(dāng)中，受到一些自然現(xiàn)象的影響，如大風(fēng)、陰雨天氣等，都可能造成機(jī)械損傷。

2 故障的檢測(cè)與排除方法

2.1 萬(wàn)用表法的應(yīng)用

這是高壓電纜故障檢測(cè)中最為常用的一種方法，它的基本測(cè)量原理如下：在終端電纜的金屬屏蔽層與纜芯進(jìn)行短接，然后在起始端，借助萬(wàn)用表對(duì)二者之間的電阻值進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)測(cè)出的電阻值為無(wú)窮大時(shí)，表明電纜故障為開(kāi)路故障，若是電阻值為2倍纜芯電阻，則可判定為斷線類(lèi)故障。

2.2 直閃法的應(yīng)用

直閃法是直接高壓閃絡(luò)法的簡(jiǎn)稱(chēng)，這種方法可在閃絡(luò)擊穿故障的檢測(cè)中應(yīng)用。在此類(lèi)故障當(dāng)中，故障點(diǎn)位置處存在著極高的電阻，隨著閃絡(luò)的出現(xiàn)，將會(huì)產(chǎn)生出電流脈沖波，并以行波的形式，在電纜與故障點(diǎn)間反射。通過(guò)電纜的測(cè)試端口，可以獲取到電磁波的相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)波形可判斷電波的反射時(shí)間，進(jìn)而找出電纜的故障點(diǎn)。直閃法的特點(diǎn)是測(cè)試速度快、精度高。

2.3 電橋檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

故障電纜相與一條非故障電纜相以短接的方式進(jìn)行連接，同時(shí)，將單臂電橋電路連接于電纜的起始端處。通過(guò)對(duì)非故障電纜相的電阻與故障電纜相故障點(diǎn)后的電阻及故障點(diǎn)前的電阻值之比進(jìn)行測(cè)量，在結(jié)合高壓電纜本身的長(zhǎng)度，便可計(jì)算出故障點(diǎn)的實(shí)際距離。該檢測(cè)方法具體如下優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單方便，用途廣泛。唯一的不足是無(wú)法對(duì)閃絡(luò)故障進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。為解決這一問(wèn)題，業(yè)內(nèi)的專(zhuān)家學(xué)者經(jīng)過(guò)研究，開(kāi)發(fā)出了具有較高靈敏度的測(cè)量?jī)x器，在實(shí)際檢測(cè)中，可對(duì)此類(lèi)儀器進(jìn)行應(yīng)用。

2.4 低脈沖反射法

低脈沖反射法由于輸出信號(hào)電壓小于150V，故稱(chēng)之為儀器測(cè)量低電阻或開(kāi)路故障。如果無(wú)線電波被傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)，一些信號(hào)將被反射回來(lái)。通過(guò)計(jì)算時(shí)間差，可以計(jì)算出故障。該技術(shù)可用于測(cè)量電纜低電阻故障和電纜長(zhǎng)度測(cè)試。

2.5 脈沖電流法測(cè)距

由于電纜故障點(diǎn)電阻較大，當(dāng)發(fā)生高電阻故障時(shí)，故障點(diǎn)的傳輸系數(shù)幾乎為零，因此無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別低壓脈沖測(cè)量方法，因此有必要采用高壓閃絡(luò)測(cè)量來(lái)檢測(cè)電纜故障點(diǎn)的閃絡(luò)，監(jiān)測(cè)。高壓引起電纜故障點(diǎn)的閃絡(luò)點(diǎn)，瞬間引起電路短路，故采用儀器進(jìn)行故障采集和記錄。由阻擋點(diǎn)反射的脈沖電流可以通過(guò)判斷電流行波信號(hào)到兩側(cè)和故障端的時(shí)間來(lái)測(cè)量距離。電流脈沖電流法主要利用電流來(lái)防止低壓側(cè)底線直接連接高壓，具有安全方便的優(yōu)點(diǎn)。

2.6 二次脈沖法

一些電纜的電阻接地在更高的水平上。傳統(tǒng)的電壓檢測(cè)方法不能很好地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第二脈沖測(cè)量方法向電纜傳輸?shù)碗妷好}沖，當(dāng)脈沖通過(guò)高電阻的故障點(diǎn)時(shí)，它會(huì)發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)脈沖在另一端反射回來(lái)時(shí)，將記錄并存儲(chǔ)器件的波形，并計(jì)算故障點(diǎn)的距離。

結(jié)語(yǔ)

電力電纜故障是由多種原因引起的。除了電纜本身的質(zhì)量和施工質(zhì)量外，還與后期的維護(hù)和運(yùn)行環(huán)境有直接的關(guān)系。為了保證電纜的安全和正常運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電纜制造、施工和運(yùn)行環(huán)節(jié)中的危險(xiǎn)因素的控制，并在一定程度上降低故障發(fā)生率。電力電纜作為電力傳輸和各種電氣設(shè)備的連接，在電力系統(tǒng)中起著一定的作用。電力電纜故障點(diǎn)的準(zhǔn)確確定不僅可以提高供電可靠性，而且可以有效地降低故障維修成本和停電損失。另外，針對(duì)電力電纜運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，應(yīng)根據(jù)原因采取相應(yīng)的措施，以避免故障造成的嚴(yán)重后果，特別是防止電纜故障引起的火災(zāi)的發(fā)生。只有選擇合適的儀器和測(cè)量方法，按照一定的程序工作，才能順利地檢測(cè)出電纜的故障。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司亳州供電公司）