高壓電力電纜故障分析及試驗方法

趙昌鵬，魏子舒，周英明，杜 群，張 偉

（國網(wǎng)長春供電公司，吉林 長春 130000）

1 高壓電力電纜綜述

電力電纜通常可以分為以下幾個部分：第一，線芯。線芯能夠在運(yùn)行過程中用來輸送電能，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電，因此線芯質(zhì)量就是電力電纜的基礎(chǔ)核心。第二，絕緣層。為了保證電力運(yùn)行時的穩(wěn)定性，需要通過絕緣層來將大地與線芯隔離，以此來降低安全風(fēng)險。第三，屏蔽層。通常情況下，15KV以上的電力電纜通常會有絕緣、導(dǎo)體兩個屏蔽層。第四，保護(hù)層。通過保護(hù)層能夠幫助電力電纜免受外界雜質(zhì)的影響，避免電力電纜在正常運(yùn)行期間因為外力的影響而損壞。對于高壓電力電纜而言，故障問題的處理非常關(guān)鍵，電力電纜因故障而導(dǎo)致的停電將會影響人們的正常生活與工作，而事故問題嚴(yán)重時則還有可能導(dǎo)致人員安全事故的發(fā)生。

2 高壓電力電纜的故障原因分析

2.1 質(zhì)量問題

在所有故障中，因為自身質(zhì)量問題而導(dǎo)致的故障非常多，高壓電力電纜在運(yùn)輸、敷設(shè)等環(huán)節(jié)都有可能因為質(zhì)量問題發(fā)生故障，進(jìn)而導(dǎo)致停電等問題的發(fā)生。因為市場競爭壓力正在逐漸提升，所以很多企業(yè)為了能夠壓縮成本獲取更多經(jīng)濟(jì)效益，會選擇價值、質(zhì)量沒有保障的材料來進(jìn)行生產(chǎn)，此時電力電纜的質(zhì)量就將受到影響，甚至部分產(chǎn)品的絕緣層都存在問題，這些產(chǎn)品在正式使用中將會存在非常大的安全隱患，如果電纜長期處于潮濕環(huán)境，那么還有可能產(chǎn)生風(fēng)化、受潮等問題，嚴(yán)重時將會產(chǎn)生重大電力事故，進(jìn)而對市民財產(chǎn)、生命安全造成損害。

2.2 過負(fù)荷運(yùn)行

高壓電力電纜在應(yīng)用過程中，其供電負(fù)荷將會隨之而升高，人們對于電量需求的提升，將會導(dǎo)致電力電纜在長期運(yùn)行期間產(chǎn)生過負(fù)荷運(yùn)行的情況。作業(yè)環(huán)境惡劣、腐蝕氣體過多等問題都會導(dǎo)致電力電纜的保護(hù)層受到侵蝕，進(jìn)而帶來嚴(yán)重的損傷。若電力電纜長期保護(hù)在外界環(huán)境中，其受到的危害也會進(jìn)一步增加，如果電力電纜在溫度較高的情況下進(jìn)行過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，其內(nèi)部溫度就將會出現(xiàn)快速上升，而且此時上升的溫度并不會得到消解，因此的電纜老化、惡化速度將會有明顯提高。嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)絕緣性能損壞的情況，進(jìn)而導(dǎo)致故障問題演變成為事故問題。

2.3 施工故障

在電力電纜在生產(chǎn)、安裝等環(huán)節(jié)中未完全按照規(guī)定進(jìn)行施工，就有可能為電纜的正常運(yùn)行留下安全隱患。在施工期間，較為常見的電纜故障問題大致可以分為以下幾種：第一，施工人員未完全按照規(guī)范方式進(jìn)行操作，此時便有可能導(dǎo)致電纜的表面受到損傷。表面受損的電纜更加容易因為受潮等問題而引發(fā)事故，只有加強(qiáng)對于施工環(huán)節(jié)的重視程度才能夠保證電纜施工質(zhì)量。第二，在施工時如果中間接頭并沒有完全密封完成，就會導(dǎo)致電纜在長期運(yùn)行中出現(xiàn)接觸不良等問題，此時的電纜非常容易受到損傷，進(jìn)而產(chǎn)生受潮、風(fēng)化等故障情況。第三，電力電纜敷設(shè)屬于一項長期工程，其覆蓋面極為廣泛，因此工作人員應(yīng)該在各個電纜的連接位置處進(jìn)行重點(diǎn)施工，以此來加強(qiáng)電纜相互之間的連接，避免因為接觸不良而影響到電纜的傳輸效果。第四，電纜接頭設(shè)置非常關(guān)鍵，部分工作人員有可能因為技術(shù)、態(tài)度上的問題而影響到接頭品質(zhì)，所以還可以從人員角度出手，以此來保證接頭質(zhì)量。

2.4 機(jī)械損傷

電力電纜在運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)中都有可能因為機(jī)械原因而產(chǎn)生損傷，當(dāng)電纜損傷過于嚴(yán)重時，就會導(dǎo)體的絕緣程度受到影響，進(jìn)而導(dǎo)致電纜安全性下降。

2.5 故障類型

電力電纜常見故障可以分為以下幾種：第一，接地故障。大地與導(dǎo)體之間將會根據(jù)接地電阻值的不同而出現(xiàn)接地故障，若電阻沒有評估使用的意義，就可以歸結(jié)為完全接地。如果電阻依然具有統(tǒng)計意義，就會出現(xiàn)高、低電阻接地。第二，斷線故障。在電力電纜的運(yùn)行時，因為電纜往往會長期處于外部工作環(huán)境中，因此在長期運(yùn)行中有可能因為大風(fēng)等因素而導(dǎo)致斷裂，進(jìn)而阻斷地那里正常運(yùn)輸。第三，絕緣故障。電纜在侵蝕之后將有可能因為漏電而出現(xiàn)安全事故問題。第四，短路。短路故障將會對設(shè)備帶來嚴(yán)重?fù)p害，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致火災(zāi)。第五，閃絡(luò)。在長期過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，電流將有可能產(chǎn)生瞬時升高的情況，此時便會造成閃絡(luò)[1]。

3 高壓電力電纜的故障分析方法與試驗方法研究

3.1 測定法

電力電纜在日常運(yùn)行期間往往會產(chǎn)生非常大的電容，這部分電容將會在電纜中平均進(jìn)行分布。一般而言，電容量的大小與電纜的長度關(guān)系成正比，當(dāng)電纜長度發(fā)生改變時，就促使電容量一并發(fā)生改變。在對電力電纜故障進(jìn)行診斷排查時，可以利用測電容的方式來保障排查效果，這樣能夠順利判斷出故障部位。除此之外，在利用測定法進(jìn)行故障排查時，應(yīng)該在確保電壓處于恒定狀態(tài)，此時便可以結(jié)合交流毫安表來對電纜中的導(dǎo)線進(jìn)行檢測，進(jìn)一步提高檢查時的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證電纜故障得以順利解決。

3.2 測聲法

測聲法在電纜故障診斷中的使用極為廣泛，因為測聲法能夠通過聲音情況來判斷故障問題的所處位置。一般電纜出現(xiàn)故障時將會產(chǎn)生放電聲，通過采集放電聲便能夠初步判定電纜故障的大致方位。但是因為測聲法的局限性，所以其實(shí)際使用范圍并不廣泛。測聲法在使用之前需要提前及進(jìn)行準(zhǔn)備工作，當(dāng)電壓數(shù)據(jù)達(dá)到既定數(shù)值之后，設(shè)備便會對故障部位的芯片進(jìn)行放電，通過對放電聲音位置進(jìn)行檢查便可以發(fā)現(xiàn)故障部位，此時便可以對其開展重點(diǎn)維護(hù)。通常測聲法會在地面上進(jìn)行使用，因為埋入地下的電纜其位置往往極為隱秘，如果使用這種方式針對埋入地下的電纜故障問題進(jìn)行診斷，就需要提前了解故障問題的大致部位，然后緊貼地面進(jìn)行查找。在使用測聲法時必須嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范來保證檢測效果，而且檢測時還要重點(diǎn)關(guān)注安全問題。

3.3 聲波定位

聲波定位的技術(shù)含量相對較高，采用這種方式進(jìn)行故障測量時，需要結(jié)合信息技術(shù)與相關(guān)元器件來施加電壓脈沖，此時處于電纜中的高電阻故障點(diǎn)就可以傳統(tǒng)電弧放電期間所出現(xiàn)的聲波、電磁波，進(jìn)而掌握電力電纜的實(shí)際故障位置。通過帶低壓脈沖能夠完成對于低阻、短路、線路全長的高效檢測，而高壓脈沖以及多次脈沖相疊加的方式則能夠?qū)崿F(xiàn)對于高阻故障的有效檢測。

3.4 電纜試驗方法

國內(nèi)對于高壓電力電纜的重視程度非常高，因為電纜的運(yùn)行穩(wěn)定性將會嚴(yán)重影響到人們對于電力的正常使用。只有加強(qiáng)對于地那里電纜的重視程度，才能夠有效提高電纜的各種性能，令電纜在社會發(fā)展中發(fā)揮出更為重要的作用。電纜試驗方法如下：第一，振蕩電壓試驗。試驗期間需要采用直流電對電纜進(jìn)行充電，當(dāng)充電結(jié)束之后，會在間隙放電并造成擊穿，這時在線圈中集中放電便是震蕩電壓試驗。第二，諧振耐壓試驗，這種試驗方式屬于串聯(lián)諧振，當(dāng)試驗品無法真正滿足電壓的實(shí)際需求，只有利用相對較大的電流容量，并滿足試驗時的實(shí)際電壓需求，才能夠保證試驗結(jié)果得到滿足。串聯(lián)諧振的方式能夠有效改變系統(tǒng)中的電感、頻率情況，并且將回路控制始終控制諧振的狀態(tài)下，因為性價比高、體積小，而且理論資料相對較為完善，所以這種試驗方式值得對其進(jìn)行更加深入的研究[2]。

3.5 試驗注意事項

在對高壓電力電纜進(jìn)行試驗時，應(yīng)該主要注意以下幾點(diǎn)：第一，通常幾十微安在低端進(jìn)行連接時，其誤差將會有所提升。第二，由于試驗電壓相對較高，所以應(yīng)該將漏電部分屏蔽，即在兩端頭將超過35KV的電壓電纜屏蔽。第三，如果電纜長度較長且電容過大，所以其產(chǎn)生的影響往往會很難，單純使用低壓表很難完全反映出高壓測定時的真實(shí)電壓數(shù)據(jù)。第四，試驗電壓過高時可以采用單機(jī)直流電壓裝置，如果無法滿足實(shí)際需求，則可以利用倍壓回路。對于電力電纜而言，在整個試驗過程中，都應(yīng)該重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)試驗期間的安全性，通過加強(qiáng)危險源管控以及安全防控能夠促使試驗變得更加簡單、方便。電力電纜作為促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心，其在使用之前需要對其專門開展分析試驗，并針對其在運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行判斷，并作出預(yù)防，以此來保證來保證高壓電力電纜得以在運(yùn)行期間發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

4 結(jié)束語

總而言之，在電力工程中，高壓電力電纜的重要性毋庸置疑，通過高壓電力電纜能夠保證電力能源的使用效率，通過加強(qiáng)故障診斷與試驗?zāi)軌蛄铍娏﹄娎|的作用完全發(fā)揮出來。相信隨著更多人了解到高壓電力電纜的重要性，其故障、試驗方法一定會變得更加完善。