电缆故障成因分析及故障点的判断

电缆故障成因分析及故障点的判断

曾东亮

(深圳供电局有限公司广东深圳518000)

摘要:随着人民生活水平的提高，电力、能源行业的发展也日新月异，电力电缆已经广泛应用于各个领域。电力电缆在运行过程中由于外界因素以及检修的不规范性很容易出现故障，快速找到故障源并解决故障对于保证整个电力系统的稳定性有很重要的意义。本文章就电力电缆故障的原因和类型，探讨研究了电力电缆故障定点方法分析，同时也对电力电缆故障定点方法进行了讨论。

关键词：电力电缆；故障；定点分析；精确定点

1、导致电力电缆故障的原因及分类

1.1电力电缆故障的原因

引起电力电缆故障的原因是多方面的，主要包括以下几种：

绝缘体老化变质。这是由于电力电缆绝缘体要受到伴随电作用带来的热、化学及机械作用，从而使绝缘介质发生物理及化学变化，使介质的绝缘体水平下降。也可能是绝缘受潮等原因。

电缆过热。内因是电缆绝缘内部气隙游离造成局部受热，是绝缘炭化。外因是穿在干燥管中的电缆以及管道接近的区域超负荷或散热不良，造成故障。

机械损伤。这是由外力作用导致的电缆损伤，车辆振动等机械作用，使电缆变形，同时也是由于电缆在铺设作业过程中，造成机械磨损而引起的。

护层腐蚀。由于点解或化学作用使电缆铅包腐蚀。

过电压造成击穿。大气过电压和内部过电压使电缆绝缘所承受的应力超过允许值而造成击穿。也造成了电力电缆损伤。这些都是造成电力电缆故障的主要原因。

1.2电力电缆故障的分类

通常所见的电力电缆故障的分类有低阻、高阻、开路与闪络性故障等四种类型。

低阻故障：电缆之间或相对电阻阻值低于正常电阻值较多，但导体之间连续性较好。通常会认为电阻值相对低于十倍电缆波时认为为低阻接地。通过对电力电缆故障的研究常见的故障有以下几类：两相短路接地、三相短路接地单相接地、两相短路等几种。

高阻故障：与低电阻故障相类似，如果电缆之间或相对的故障电阻值较大，则不能用低压脉冲法测量故障，这种被称为高阻故障。

开路故障：主要是电缆之间或相对的绝缘电阻达到了规范的最高值，工作电压不能及时送达到终端，或者是达到了终端电压但是无法负载。称为开路故障。

闪络故障：低电压情况下，电缆绝缘良好，但当电压升高到一定的值时，或持续在某种电压值下时，绝缘会发生瞬间击穿情况。常见有单相剐络、两相闪络、三相闪络等。这种故障多出现在电缆中间或首末端的接头处。

2、电力电缆故障定点方法分析

不同类型的电力电缆故障，有不同的定位方法，但总的来说，定位步骤差别不大，主要分三步，只是每步所采取的方法有所区别。在形式上可分为串联并联两种故障。串联故障是指电缆有一个或者多个导体之间相互断裂，串联故障不易被发现。并联故障是指导体之间的绝缘下降，不能承受正常的电压。实际中，故障组合的形式是多样的，所以将电缆故障定义为：无损坏故障、短路故障、开路故障。具体步骤如下：

首先进行电缆故障性质诊断。要确定故障类型及损坏程度，然后对症下药，选择适合的电缆故障测试方法。分两步走：第一，使用器材确定故障种类，测各自的绝缘电阻，判断是相间短路故障还是单相短路故障，是低阻故障还是高阻故障；第二，检测导体是否连续，看是否通路。

就第一步看诊断结果选择适当的电缆故障预定位进行测距。主要有：低压脉冲法、电桥法、高压脉冲法及衰减法等。

最后，进行电缆故障定点。根据预定位所测距离，进行现场路径丈量，在定点附近通过有效手段和方法定出电力电缆故障定点的准确位置。当前可靠的方法主要有：声响法、声磁同步法、音频感应法和跨步电压法等。

除此之外，还会用到低压脉冲反射法，脉冲电压法，脉冲电流法，二次脉冲法等这些相应的方法来进行电力电缆故障分析，以便更加准确地确定故障的位置，更加精确解决故障的方法。

3、电缆故障检测方法对比分析

3.1测量电阻电桥法

此种方法应用比较广泛，一直以来为人们所利用。电桥法是利用电桥平衡时"对应桥臂电阻的乘积相等"，而电缆的长度和电阻成正比的原理完成测试的。

3.2低压脉冲反射法

低压脉冲反射法指得是在不通过高压冲击器的情况下，可以独立的测量电力电缆的断路故障，在电缆发生开路故障时产生的脉冲信号，如图1所示。可见当电波到达故障点时信号就会反射回来。此方法主要用来测量低阻故障，开路故障以及测试电缆长度。

3.3脉冲电压取样法

首先使用直流电将故障点击穿，然后通过脉冲点的往返时间来进行测量距离，这种方法也是近年来较为常用的方法，并且很好的应用于电力电缆的故障定位方向。

4、电力电缆故障精确定点方法

电力电缆故障定位的方法有多种，以往旧的方法测试较为困难，成功几率较小。现在人们将现代测试技术应用于电力电缆故障定位上，利用低压脉反射办法进行故障定位，这样的方法比较准确。在20世纪90年代，随着二次脉冲法测试技术的发明，不需击穿产生通路，直接接到末端，发生反射，即可自动判断出故障距离。当前电力电缆故障定点方法主要有声响法、声磁同步法、音频感应法和跨步电压法等。声响法一般用于高阻故障的定点中。在实际生活中，由于声响法会受到电缆故障周围的环境影响，会造成定点困难。声磁同步法是利用故障点发出的电磁波和声波来定位。但传统是用音频感应法来定点。音频感应法是利用人的听觉对声音强弱的感应来判别故障的位置，对定点人员的要求较高。以下具体说明各个方法：

4.1声响法

声响法是通过对故障电缆发送高压脉冲信号，对故障定点击穿后，通过仪器对电音进行探测。

这种方法的原理是利用高压设备向电缆传入高压，是故障定点放电，产生声响，一般可以听到，通过打开盖板或者井盖即可听到。有时为了避免开挖，则会借助一些仪器来定点，收集放电时的地面震动，通过声音来确定故障点。

旧式的电力电缆故障定点仪，都是用耳机监听或观察指针摆动来接受电缆故障点发出的信号，这种手段相对落后，收集到的信息也不全面，而且聲音转瞬即逝，不利于捕捉信号，会使判断产生误差。新式的高级电子室可以让我们利用计算机记录下电力电缆故障点的各种信号，减少噪音干扰，可以让查找人员有充足的时间和方法收集信号，从而进行查找，解决定点的问题。

声响法的优点在于这种方法容易理解，找到故障点的可能性高。缺点在于：其一，容易受外界的干扰，如果实际测验中，外界噪声很大时，会增加判断故障点的难度，为了减少这种干扰，只能在夜深人静时进行测试。其二，会受到测试人的主观因素的影响，在测试时，需要用人的耳朵去听电力声音，所以受测试人员听力分辨力的影响很大，会因为距离和其它干扰原因而停止工作。

4.2声磁同步定点法

声磁同步定点法的原理与声响法同出一辙，可以测出绝大多数的故障，除纯金属以外，可以检测出故障点产生声响的故障。这是利用声音与磁场到达探测仪时间不同的原理，以及探测仪所接收的磁场与信号之间的时差来进行故障点的判定。

这种测试原理在于：故障电缆中的加高压冲信号促使故障点放电，电流会产生磁场，利用当代微电子技术将信号记录下来，总之是利用电磁与信号两者之间的时差，时差最小即为电力电缆故障点的准确位置，同时要考虑周围埋藏物以及环境介质的不同，判断传播速度，判定距离。

4.3音频感应法

电缆故障处于短路时，冲击放电器冲击，故障点不放点，这是用音频感应法，这种方法要求拥有足够的故障测试经验和对电缆各方面的情况有详细的掌握。它的原理是多芯电缆纽绞结构，当信号传到电缆故障芯时，会产生电磁信号。

5、电力电缆故障诊断处理的一般步骤

在进行电力电缆故障诊断处理的过程中，一般可以按照以下的步骤进行，从而对电力电缆故障进行诊断处理。

（1）查看故障电缆的基本情况。对电力电缆基本情况的了解是对电力电缆诊断维修的前提，维修工要全面了解电缆的基本情况，比如长度、走向、接头位置。（2）判断故障电缆的性质。弄清楚电力电缆的故障类型有利于对电力电缆故障点的检测和定位。（3）故障点的粗测。根据电力电缆故障的情况，维修工可以根据多年的工作经验对故障点进行粗测，这可以为故障点的检测节省很多工作量。（4）故障点的精测。采用精确定位法对电缆故障进行精确定位，定位后在该电缆故障点附近进行挖掘工作，找到电缆真实故障点，然后进行修复。

6、现场应用实例分析

故障电缆型号：YJV22-10-3*300，运行电压：10kV。电缆敷设方式采用部分直埋，部分电缆沟敷设；电缆全长2700m，投运时间超过10a。故障电缆绝缘电阻：A相对地为380Ω，B相对地为0Ω，C相对地为0Ω。

在对电力电缆的基本情况有所了解和故障性质的判断之后，此时，维修人员就可以根据故障的现象对故障点的位置进行粗测，在大致定位了故障点可以出现的范围周，紧接着我们便可以利用相关仪器进行精测。针对上面案例，我们利用声波法进行精测，我们利用20KV的冲击电压，波速为2μs，在1070m左右用相关仪器进行放点声的检测，就可以精准的定位。定位之后就就需要进行误差分析，总结出现故障的原因，防止在以后的工作中出现类似的问题。

7、结束语

发挥当前经济优势，搞好电力电缆工作，促进城市经济生活的发展，是我们义不容辞的责任,电力电缆故障检测既需要好的测试设备，又需要有扎实的方法手段，才能又快又好的处理故障点。要仔细分析故障原因，要了解参数，清楚各种原理，尽可能少走弯路，并不断总结经验教训，掌握电力电缆故障测试的规律。

参考文献:

[1]王明.电力电缆常见故障及原因浅析[J].2013，（2）.

[2]黄健华.论述电力电缆常见故障的原因及其预防对策[J].广东科技，2012，（20）.

[3]张嘉瑜.10kV电缆故障点测寻方法分析及应用[J].山东工业技术，2016，09：170-171.

[4]唐震，尹林，周曦.提升10kV电力电缆故障点测寻效率[J].通讯世界，2015，15：147-148.