基于高壓電纜接地故障的排除分析

魏子舒，杜 群，趙昌鵬，劉海亮

（國網長春供電公司電纜運檢中心，吉林 長春 130000）

1 電纜接地故障的基本概述

電纜是電力系統運行的過程中比較常見的設備之一，其運行會受到各種因素的影響比如鋪設電纜過程中的壓力以及拉力等，當不良干擾超過負荷極值時，就很容易誘發接地故障，阻礙電網系統常規運轉，因此需要對接地故障的原因進行具體的分析，從而可以保證電力資源的平穩供應。

1.1 造成電纜接地故障的原因分析

1.1.1 機械損傷隨著我國經濟的發展以及技術水平的提升，高壓電纜設備的應用十分的廣泛，但是在應用的時候會遇到各種因素的影響導致其實際應用的效果大打折扣。在高壓電纜的常見性故障之后，最為常見的故障就是電纜設備的機械損傷，僅其一項就可以占到故障總數的半成以上。機械損傷的致病因素較多，首先就是敷設工藝不當，比如電纜架設規劃偏差，數值計算錯誤，導致纜線承受過大拉力，從而產生細微損傷。其次是運行期間損傷，比如鳥獸啃咬、施工干擾等，這些損傷在最初形成的時候不會對設備的運行造成不良的運行，但在日積月累的侵蝕下會逐步擴展，最終形成嚴重的故障病害。鑒于機械損傷是長期作用形成，在日常維護中應當加強狀態監管，以便于及時發現和排除風險隱患。

1.1.2 絕緣受潮

絕緣水平是衡量電纜性能的關鍵指標，在眾多制約因素中，環境對絕緣水平的作用機制最為明顯，潮濕條件下的電纜絕緣故障率會顯著上升。隨著我國國家電網的進一步完善，我國電纜設備在極端條件下施工的情況越來越復雜，地下敷設電纜以及高空架設電纜的情況也越來越多，在一定程度上為雨水及地下水侵蝕創造了條件，同時由于架設工藝限制，終端接頭存在薄弱部位，水汽很容易沿縫隙進入內部，侵蝕電纜構造，加劇老化速度。當電纜長期處于超負荷運行狀態，絕緣電阻會進一步減小，并間接導致漏電量和熱消耗量的增加，形成惡性循環導致內部的危機越來越嚴重，引發故障危機。在該故障情景中，同樣要發揮預防機制的作用，一方面要選取優質、完好的電纜接頭，控制電纜頭制作時間，避免接頭表面污損導致絕緣水平降低，另一方面也要加強狀態檢修，重點關注薄弱部位，對隱患部位及時進行密閉處理。

1.1.3 絕緣老化

電纜設備運行條件較為惡劣，電能與熱能在運轉中會共同作用于電纜材質，電壓沖擊還會導致介質消耗，最終引發物理性能的變化，導致電纜自身的絕緣性能的下降。從電網運行大環境來看，當前生產生活對電力依賴性的增加，是導致絕緣老化加速的關鍵誘因，這種大規模的用電需求給電纜長期超負荷運行埋下了隱患。負載電流的通過本身會促使導體發熱，而集膚效應又會將其匯聚到介質表面，當遇到用電高峰區間或季節時，這種異常升溫就會更加顯著，電纜發生絕緣老化，甚至被擊穿的現象也就應運而生。

1.2 故障性質分類

通過對電纜設備的實際運行情況進行深入的分析可以發現，在高壓電力電纜運行的過程中出現的故障問題主要包括三個部分，即高阻故障、低阻故障和開路故障燈。開路故障指的是高壓電力電纜內部一芯或者多芯被斷開導致電力運輸的過程中出現故障，這種故障常見于電力電纜被不法分子盜取和鋁芯電纜上，在進行故障檢測的時候可以利用沖閃法進行。高阻故障指的是電力電纜一芯或者多芯對地絕緣電阻小于正常值，但是高于幾百歐姆的故障問題。高阻故障和開路故障之間最明顯的區別就是開路故障的絕緣對地電阻值可以高達千歐，甚至是兆歐。而低阻故障則是電力電纜一芯或者多芯對地絕緣電阻小于幾百歐姆的故障。

2 高壓電纜接地故障的排除技術

2.1 低壓脈沖發射法

低壓脈沖發射法是一種無損故障排除法，操作過程不會導致電纜接地異常，對電纜本身性能的影響也是微乎其微。它利用了低壓電流脈沖寬度較窄的特性，測試時專業儀器會向目標電纜傳送低壓脈沖，當發現線路中存在故障點以及接頭時，借助反射原理回到儀器接收系統，由于不同部位波形存在差異，反射時間也存在先后順序，因此可以通過波形測量實現故障點判定。通過對上述的情況進行分析可以發現這種方法在實質上是一種將電纜中的故障發給電纜系統從而提升診斷效率。反射波幅值也是該方式中重要的判別依據，當電腦接收到反饋回的脈沖信號時，正負波形基本都可以證明該處存在故障點，但若該波幅值較小，則說明故障極有可能出現在中心接頭，低阻異常是其關鍵特征。高壓電纜接地故障排查實踐中，低壓脈沖法具有較強的適用性，普及應用范圍很廣。除故障檢測外，該技術還能適應多種應用場景，比如電纜長度測量、接頭區分等，波形分析是該技術的精髓所在，應用時要做好故障匹配和對應。

2.2 電橋法

電橋法是針對低阻接地故障開展檢測的科學措施，這種措施可以對高壓電纜中產生的經常遇到的低阻接地故障進行檢測，主要的檢測原理就是電橋原理，電橋法的診斷方式的重點在于電纜的外表開展電阻數值的調整，通過電阻的數值的變化來保證電橋的兩端處在一個相對均衡的狀態，然后進行相應的運算工作。根據計算得到的數值以及以往的規律判斷出高壓電纜的故障的具體位置。在高壓電纜的接地故障類型中，低阻接地故障是比較常見的問題，電橋法解決問題具有應用快捷以及工作效率比較高的優勢。

2.3 聲波法

聲波法指的是將聲波作為檢測的介質，可以作為高壓電纜的接地故障排除的有效措施，通過聲波形式分析，不僅可以滿足故障點定位需求，還可以實現故障類型的判別。聲波法主要借助了高壓脈沖的特性，實際操作時需要先將其發射到目標電纜中，當脈沖巡回過程中發現故障點時，會借助聲波能量擊穿接地點，并爆發短暫聲響。現場配有收音設施，通過重復放大和分析，就可以達到故障診斷目標，得出相應位置。在眾多接地故障檢測手段中，聲波法具有明顯的精確性優勢，有助于加快故障點定位速度，適用范圍很廣，除高壓電纜接地故障外，在閃絡型故障排查中也有著較高頻率的應用。

2.4 同步法

同步法實際上是對聲波及電磁信號的綜合運用，在低阻接地故障等故障類型中，應用單一檢測方式精準度較難保障，可以嘗試用同步法進行識別和驗證。這種方法主要運用的設備是發射高壓脈沖波儀器，操作時同樣需要借助該設備將脈沖發射至電纜，當其遇到故障點時，會迅速反射電磁信號，并且幾乎在統一時刻內擊穿接地，為聲波分析提供素材。除高壓脈沖發射儀外，現場還需要配備高頻拾音器，這是聲波信號收集的關鍵所在，要根據實際需求提前做好選型工作，進場前對設備外觀、外接線進行細致查驗，確認無誤后再行驗收，檢測開始前也要按照說明書進行檢驗以及調試，在確保參數設置最佳的基礎上開機作業，以保證設備可以穩定地運行。這種綜合檢測方案提升了兩種技術的結合度，二者互為補充，互為驗證，檢測結果的精準度更有保障。

2.5 電纜燒穿法

電纜燒穿法在高阻故障中應用較多，實踐中專業設備面向目標電纜輸送直流負高壓，作用于故障位置生成電弧，并使其絕緣介質發生碳化，借助碳化點低電阻的特性，就可以采用常規方式進行故障點定位了。電纜燒穿法對技術要求較高，操作不當很容易造成金屬性短路，反而阻礙故障點排查工作，整個燒穿過程耗時較長，對人力物力需求較高，并且，當故障排查完成后，電阻恢復又會形成新的難題，使用步驟較為繁瑣，因此一般不推薦，只有當聲波法或同步法無法完成擊穿目的時，才會考慮這一方式。不過，電纜燒穿法在觀測電壓泄露等方面還是有特殊作用的，通過對數據變化情況的分析，可以間接掌握高壓電纜運行狀態，為接地故障預防提供依據和導向。因此在接地故障較為復雜、解決難度較高的場景中，也可以考慮使用電纜燒穿法，從而保證電纜設備的有效的應用，降低高壓電纜接地故障發生概率，為電力企業的經濟創收奠定良好基礎，同時也保障社會效益的實現。

3 結束語

綜上所述，電力供能貫穿了我國國家建設、時代變遷的全過程，在現代化建設中占據著基礎保障的地位。電纜設備是國家電網建設的過程中比較常見設備，但是在電纜運行的時候由于各種因素的影響會導致出現接地故障，因此相關部門需要對出現故障的原因進行深入的分析并且提出相應的解決措施，推進整個電力產業的發展。