电力电缆故障探测技术应用分析

电力电缆故障探测技术应用分析

王建良张良

（国网绍兴供电公司浙江绍兴312000）

摘要：随着我国经济的逐渐发展和城市电网的逐渐完善，电力电缆在我国的工矿企业、事业单位等企业得到的重要的应用。在电力电缆的应用过程中，电缆的质量和状态会在很大程度上影响电网系统安全可靠的运行。一些电网的设计不符合规范、电缆的质量存在缺陷或者电缆在工作的过程中过热的原因以导致电缆出现故障，而在电缆出现故障时，及时准确的对故障进行探测和定位能够减少电网故障而引起的重大经济损失。

关键词：电力电缆；故障；探测技术；应用

随着国家电网的运行标准和安全要求不断升级，需要对电力传输设备、电力设施、电力缆线进行改造升级。新型的电力缆线比起传统缆线安全性更高，维护更方便，运行过程更加稳定。同时新型电力缆线具有传输电力质量更好，不占用城市路面的特点，已经成为电力输送的首选。供电过程中出现的60％以上的问题是由电力缆线故障所引起的。能够对故障节点进行精准、迅速的定位和排除是维护电力电缆正常工作和运行的关键。

1电力电缆常见故障原因分析

1.1违规操作损伤电力电缆

在铺设电力电缆的工程作业中违规操作，或者没有按照图纸施工，在靠近电力电缆管线附近作业，极易造成电力电缆破损。这种机械损伤是电力电缆出现故障的原因之一。轻微的电力电缆损伤并不会立刻引起故障，可能经过长时间，受到侵蚀物侵蚀后电缆出现故障。电力电缆的损伤导致电力崩溃，对生产生活造成不利影响。

1.2电力电缆绝缘体失效

电缆绝缘体长期在高温和强电压的环境下使用，本身的电阻率和阻燃性都发生变化。从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而最终引起绝缘崩溃者为绝缘老化，绝缘老化故障率约占20％左右。电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降，当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、腐蚀绝缘，过热会引起绝缘老化变质，电缆内部气隙产生电游离造成局部过热使绝缘碳化。电缆过负荷是电缆过热很重要的因素，安装于电缆密集地区的电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等都会因本身过热而使绝缘加速损坏。

1.3电力电缆保护层受到侵蚀

电力电缆的保护层容易受到侵蚀，电力电缆铺设路径附近的强力地下电场对铅保护层的腐蚀极其严重，线缆断裂的原因往往是因为铅保护层被潮气穿透，引发短路问题。电力电缆的铠装保护层和铅保护层也容易受到酸碱度大的腐蚀物破坏，苯蒸汽也能与电力电缆的保护层发生化学反应，使电力电缆出现断路、破损。

1.4电压超过电缆承受值

电压超过电力电缆承受值的情况主要发生在电压过大烧毁电缆的情形下。大气过电压和电缆内部过电压是导致电缆发生故障的两种经常发生的情况。在电缆维修工作中发现，许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的，电缆本身的缺陷也会导致在大气过电压的情况下发生故障。

1.5电力电缆绝缘体损耗

电力缆线的架设工程完成后没有对不平整、有凹凸的地方，进行找平处理，造成电力电缆的路线没有保持在一个水平面上。电力电缆的起伏造成位于高处的绝缘物质流向低处，导致电缆的绝缘保护缺失，造成电力电缆的过载和短路。这种故障容易发生在以绝缘油作为绝缘的电力缆线上。

1.6电力电缆质量问题

质量差的电力电缆设计没有按照规范标准进行，制作工艺落后，使用的材料劣质，电场分布没有得到合理解决。电力电缆铺设过程中的违规操作往往是造成电力电缆故障的主要原因。电缆制造时出现的质量问题；镀铅保护层遗漏的部位；绝缘层包裹过程中出现的破损、不平整、重复的地方；电缆附属设备制造的缺陷比如：电缆金属配件的表面过于粗糙，陶瓷绝缘棒缺少韧性容易断裂；电缆零件达不到技术规范的制造标准或密封不足发生泄漏；电力电缆绝缘体和绝缘层的维护不到位，线缆氧化、受潮，都会造成电力电缆故障。

2电力电缆的故障检测方法

2.1电力电缆故障原因的判断

电力电缆发生故障时首先应该判明故障原因，分析故障的类型和故障的轻重。维修人员应该针对故障采取不同的处理措施，选择合适的电力电缆故障距离测量和故障结点确定方法。

2.2电力电缆故障距离的测量

电力电缆故障距离的测算通过粗测法来完成。在电力电缆终端用仪器确定故障距离。现场对电力电缆的故障距离测算通过传统桥测法和现代比较常用的行波测距来完成。

2.3电力电缆故障断路点和短路点的确定

电缆故障定点，又叫精测，即按照故障测距结果，根据电缆的路径走向，找出故障点的大体方位来，在一个很小的范围内，利用放电声测法或其它方法确定故障点的准确位置。

3电力电缆故障节点探测方法

3.1低压脉冲法

此法依据微波传输理论（雷达原理），在电缆故障相上加一脉冲信号，当电波传输到故障点时必然有部分反射回来，通过分析入射波与反射波的时间差，计算出故障点的距离。由于输出的信号电压低（通常为150Ｖ）很安全，因此，被称作低压脉冲法，此方法可用来测量电缆的低阻故障、开路故障以及电缆长度测试。

3.2高压脉冲法

采用高压脉冲检测电力电缆故障的手法又叫高压闪络法。它通过对电缆施加高强度的电压，使电缆故障部位被击穿并放电，由于故障点的电阻很高，高压的瞬间击穿能够造成故障点短路。通过对短路点的寻找就能够发现电缆故障点。高压脉冲对电缆进行3s或5s为周期的释放电压，通过球间隙释放到电缆故障部位叫做高压冲闪法。通过将电压直接释放到故障部位击穿短路的方法是高压直闪法，可以测量泄露性电缆电阻率高的故障等。

3.3二次脉冲法

某些电缆电阻较高并且进行了接地处理，传统电压检测法不能进行很好的检测，二次脉冲测量法应运而生，脉冲经过对电缆发射低压脉冲，脉冲经过电阻率高的故障结点时没有反应，这时再发射高压脉冲。脉冲在另一终端被反射回来后，仪器将这个完好的波形存储起来，然后对故障点电缆发射一个高压脉冲，故障点被击穿，击穿瞬间变成低阻故障，此时仪器触发一个低压脉冲，低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。

4电力电缆故障的排除方法

若发生故障的电力电缆故障点电阻无穷大，使用低压脉冲探测法能够准确迅速的找到断路位置。单纯的断路在电缆故障中比较少见。通常断路故障为相对地或相间高阻故障或者相对地或相间低阻故障并存。

低压脉冲测量电缆故障点的电阻为零的情况，能够准确找到短路故障。测量出的故障点电阻在0～100Ω为低电阻引发的电缆导电性能下降故障。对于电缆结合部位应该采用高压冲闪测量，故障点电阻较大。一般当测试电流大于15ｍＡ时测试波形具有重复性以及可以相重叠，同时一个波形有一个发射、三个反射、且脉冲幅度逐渐减弱时，所测的距离为故障点到电缆测试端的距离，否则为故障点到电缆测试对端的距离。

结语

电力电缆完成电能的输送和传递，并起到连接机电设备的作用。电力电缆是电力系统中不可或缺的部分，需要进行定期的检查和维护。在电力电缆的检修工作中需要对故障部分精准定位、快速维修，减少电力供应问题带来的损失。电力电缆架设环境中很多物体对电缆造成侵蚀，因此，电缆故障往往不是出于一个原因，而是多种因素作用的结果。电力系统的工作人员还应对电缆的铺设环境有充分的了解，熟悉线缆路径中的影响因素，并掌握电缆故障判断的方法，对电力电缆运行过程中出现的故障按照技术规范进行排查和处理，为电力系统的正常运行打下坚实基础。

［1］赵文辉，荣玉英.多点泄漏对电力电缆高阻故障探测影响的分析［Ｊ］.中国新技术新产品，2013.

［2］王倩.高压电力电缆故障探测技术分析［Ｊ］.电子世界，2013，03（15）.

作者简介：

王建良（1981.11-），男，浙江绍兴人，浙江大学电气工程及其自动化本科，单位：国网绍兴供电公司，研究方向：电力工程管理

张良（1981.12-），男，浙江绍兴人，浙江大学电气工程硕士，单位：国网绍兴供电公司，研究方向：电力营销