電力電纜故障原因與檢測(cè)技術(shù)

馬伏寶

沙坡頭區(qū)南山臺(tái)電灌站 寧夏中衛(wèi) 755000

在我國(guó)現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r下，電力行業(yè)是其中十分關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，其可以為我國(guó)生產(chǎn)出需要的能源，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最基礎(chǔ)的階段，隨著時(shí)代的發(fā)展，在電力行業(yè)當(dāng)中，相關(guān)的技術(shù)也是達(dá)到了不斷的發(fā)展，這樣一來(lái)就為我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供了動(dòng)力[1]。

1 電力電纜故障原因

1.1 絕緣介質(zhì)變質(zhì)

（1）長(zhǎng)期埋于地下造成的外部絕緣材料發(fā)生變化。（2）接頭質(zhì)量、安裝技術(shù)等結(jié)構(gòu)不密封造成接頭受潮進(jìn)而引發(fā)的絕緣介質(zhì)受潮。這兩種情況都降低了電纜的絕緣水平。

1.2 纜線過(guò)熱

（1）敷設(shè)于地下的纜線絕緣介質(zhì)內(nèi)部存在氣隙游離而導(dǎo)致的局部過(guò)熱。（2）地下敷設(shè)纜線通風(fēng)不良而導(dǎo)致的纜線過(guò)熱。纜線過(guò)熱會(huì)加速絕緣介質(zhì)老化，影響絕緣效果。

1.3 機(jī)械損傷

（1）不規(guī)范施工導(dǎo)致的電纜纜線絕緣介質(zhì)和保護(hù)層受損。（2）自然因素導(dǎo)致的纜線接頭受拉力作用而受損。

1.4 材料缺陷

（1）生產(chǎn)商對(duì)纜線材料選取的不規(guī)范。（2）生產(chǎn)商纜線生產(chǎn)過(guò)程的不規(guī)范。這2個(gè)原因都會(huì)給纜線外部的絕緣體留下缺陷，以至于影響到電力電纜的正常工作。

1.5 超負(fù)荷運(yùn)行

隨著我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口數(shù)量的增多，我們國(guó)家對(duì)于電力資源的需求量也是在不斷的增加，導(dǎo)致很多的電力電纜長(zhǎng)時(shí)間的處于一種超負(fù)荷的狀態(tài)運(yùn)行，而這樣就會(huì)導(dǎo)致電纜產(chǎn)生大量的熱，使得電纜的老化加速，導(dǎo)致電纜的使用年限大幅度減少。

1.6 產(chǎn)品設(shè)計(jì)不良

如機(jī)械強(qiáng)度不充足、工藝程序缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性、防水措施不嚴(yán)密等，這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的缺陷為電力電纜安全工作埋下了隱患。

2 電力電纜故障檢測(cè)技術(shù)分析

2.1 電橋檢測(cè)法

電橋檢測(cè)法也被稱之為“經(jīng)典電橋法”，是各種電力電纜故障檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中運(yùn)用最為廣泛、同時(shí)也是運(yùn)用歷史最為悠久的一種方法，即使是在新興檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在電力電纜故障檢測(cè)中大面積應(yīng)用的今天，電橋檢測(cè)法仍然在一定范圍內(nèi)保有其應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用市場(chǎng)。電橋檢測(cè)法是將故障導(dǎo)體與非故障導(dǎo)體連接成一個(gè)小橋，先通過(guò)調(diào)節(jié)電阻讓小橋處于平衡狀態(tài)，然后再進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)橋臂的電阻比推算出測(cè)量結(jié)果。一般情況下，電橋檢測(cè)法多用于故障檢測(cè)中單相接地的情況[2]。

2.2 聲音檢測(cè)法

聲音檢測(cè)法，這一方法可以說(shuō)是眾多電纜故障檢測(cè)方法當(dāng)中最為簡(jiǎn)單的一種，使用這一方法進(jìn)行故障檢測(cè)就是通過(guò)對(duì)電纜在放電是所發(fā)出的聲音進(jìn)行判斷分析，從而尋找故障所在的位置，并制定解決故障的方案。當(dāng)遇到電力電纜敷設(shè)在明處的情況時(shí)，由于放電過(guò)程發(fā)出的聲音比較小，且容易受到外界雜音影響，因而不易通過(guò)聲音判斷來(lái)準(zhǔn)確確定故障的位置，這時(shí)就需要故障檢測(cè)人員先行對(duì)電纜線的走向進(jìn)行分析，然后借助擴(kuò)音器對(duì)聲音進(jìn)行放大，這樣比較容易確定故障的位置。雖然聲音檢測(cè)法操作簡(jiǎn)單、測(cè)試范圍廣泛，但是專業(yè)性很強(qiáng)，須專業(yè)人員才能完成操作。

2.3 電容電流檢測(cè)法

當(dāng)電力電纜處于工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中的線路和設(shè)備都會(huì)存在一定的對(duì)地電容，并在電壓作用下產(chǎn)生電容電流，隨著電力電纜敷設(shè)的不斷增加和電力設(shè)備的大量投入運(yùn)轉(zhuǎn)，電容電流也會(huì)越來(lái)越大。以電力電纜而言，這樣就會(huì)在纜線的長(zhǎng)度和電容量之間發(fā)生一種關(guān)系，理論上這是一種線性關(guān)系，而電容電流檢測(cè)方法所依據(jù)的正是這一原理。在應(yīng)用電容電流檢測(cè)方法時(shí)，最常見(jiàn)的是對(duì)電纜中芯線故障的檢測(cè)。檢測(cè)中首先需對(duì)電纜頭部的電容電流進(jìn)行測(cè)試，然后再對(duì)電纜末端的電容電流進(jìn)行測(cè)試，最后對(duì)測(cè)試結(jié)果中正常芯線和故障芯線的電流進(jìn)行比對(duì)，從中判定電力電纜故障的部位。

2.4 脈沖檢測(cè)法

利用脈沖檢測(cè)法可以有效檢測(cè)電力電纜的高阻性接地故障、中阻性接地故障、低阻性接地故障、短路和斷線故障、接觸不良故障以及電纜的高阻閃絡(luò)故障等，在應(yīng)用脈沖檢測(cè)法的同時(shí)，若配以聲音檢測(cè)法，檢測(cè)效果會(huì)更為理想。電力電纜故障脈沖檢測(cè)法的工作原理是利用脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖波，在電纜線節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生反射脈沖，先通過(guò)對(duì)反射脈沖速度、時(shí)間間隔的分析來(lái)判定故障的發(fā)生位置，再通過(guò)對(duì)反射脈沖波波形的比對(duì)來(lái)判定故障發(fā)生的類型。脈沖檢測(cè)法中常用的有高壓脈沖檢測(cè)法、低壓脈沖檢測(cè)法等，工作性能分別如下[3]。

2.4.1 高壓脈沖檢測(cè)法

利用這一檢測(cè)方法進(jìn)行尋找電纜故障所在的位置，需要利用傳輸線特性阻抗發(fā)生回波現(xiàn)象，然后給予電纜線路一定的電壓，當(dāng)電流在纜線當(dāng)中進(jìn)行傳播時(shí)，遇到故障就會(huì)發(fā)生反射，相關(guān)的工作人員在利用數(shù)字示波器就能夠找出故障所在的位置。高壓脈沖檢測(cè)法更適應(yīng)于高阻擊穿的情況，不足之處是波形不容易判斷，檢測(cè)人員面臨的危險(xiǎn)大。

2.4.2 低壓脈沖檢測(cè)法

這種檢測(cè)方法主要用于開(kāi)路、短路和低阻擊穿等電力電纜故障，具體做法是讓脈沖訊號(hào)施加在電纜芯線上，使訊號(hào)得以在纜線上傳播并反射，然后由故障檢測(cè)人員利用數(shù)字示波器等示波器儀器對(duì)脈沖波形進(jìn)行測(cè)定，從中計(jì)算出故障發(fā)生的具體位置。低壓脈沖檢測(cè)法不需要借助電纜資料就可以對(duì)纜線故障進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)還能夠根據(jù)反射脈沖極性識(shí)別故障類型，這種檢測(cè)方法的不足之處是無(wú)法對(duì)高阻和閃絡(luò)故障進(jìn)行測(cè)定。

2.5 跨步電壓檢測(cè)法

之所以稱之為跨步電壓，是因?yàn)檫M(jìn)行測(cè)量時(shí)被測(cè)量的對(duì)象是地面上的兩個(gè)點(diǎn)間的電場(chǎng)信號(hào)，故而叫作“跨步”。關(guān)于跨步電壓檢測(cè)法的工作原理，則是需要在電纜中加入特殊信號(hào)并使之對(duì)大地漏電，以便能夠在故障點(diǎn)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng)梯度，這種電場(chǎng)梯度具有方向性，其由強(qiáng)到弱。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，故障檢測(cè)人員就可以使用測(cè)量工具沿著電纜的路徑來(lái)測(cè)出信號(hào)的方向以及幅度，一般情況下，應(yīng)用這種方法是能夠比較準(zhǔn)確的確定故障的發(fā)生點(diǎn)的。之所以要在電力電纜中加入一些特殊信號(hào)，主要是出于對(duì)提高設(shè)備抗干擾性能的考慮。

2.6 高頻感應(yīng)定位檢測(cè)法和紅外熱像技術(shù)檢測(cè)法

這兩種方法在眾多的電纜故障檢測(cè)方法中，是屬于較為先進(jìn)的兩種方法，第一種方法就是利用高頻信號(hào)波發(fā)生裝置向纜線進(jìn)行傳播高頻的電流，從而產(chǎn)生電磁波，然后在地面上進(jìn)行安裝探頭，這個(gè)探頭是用于接收高頻電磁場(chǎng)的，并且還能夠進(jìn)行將電磁場(chǎng)的變化情況進(jìn)行一定的分析處理，通過(guò)利用顯示器直接顯示出來(lái)，故障檢測(cè)人員通過(guò)觀察顯示器上顯示數(shù)值的大小來(lái)判定故障的發(fā)生點(diǎn)。后者的應(yīng)用條件是，當(dāng)電力電纜過(guò)載致使芯線的溫度迅速升高時(shí)，故障檢測(cè)人員可以將芯線溫度變化情況來(lái)作為判定故障發(fā)生點(diǎn)的根據(jù)，這種檢測(cè)方法具有不接觸電力設(shè)備，不讓電力設(shè)備停止運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，因而頗受電力企業(yè)偏好。利用這一方法進(jìn)行故障檢測(cè)就是用紅外熱像儀來(lái)進(jìn)行對(duì)電纜的掃描，這樣就能夠獲得溫度場(chǎng)的分布圖像，然后在進(jìn)一步的進(jìn)行對(duì)圖像的分析，從而來(lái)獲得溫度場(chǎng)的數(shù)據(jù)，而后再通過(guò)對(duì)纜線芯線溫度的反演計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)它的非接觸故障探測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際當(dāng)中，對(duì)于電力電纜能夠產(chǎn)生不良影響的因素有很多，而這些因素就是導(dǎo)致電纜故障發(fā)生的原因。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。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。