高压电缆故障检测与预防

高压电缆故障检测与预防

卢昌团

卢昌团

广州电力工程监理有限公司广州510000

摘要：本文通过介绍高压电缆故障检测传统技术和新技术的应用对比，并结合电缆故障检测工作中遇到的问题，提出了相应的几点预防措施，希望能够为电网系统稳当运行提供一些经验。

关键词：高压电缆；故障检测；预防

引言

随着目前国内城市化建设进程越来越快，高压电缆线路施工以及运行环境备受掣肘及约束，加上与市政等其他施工交叉作业越来越频繁，对高压电缆线路工程的安全运维以及施工带来不少的麻烦，因此，为了保证高压电缆线路出现问题或者故障后能够迅速及时处理，使用正确、简洁、有效的故障检测的方法以及手段就显得非常重要了，再通过故障检测得以总结出比较困难麻烦的故障问题，从而制定出有效的预防方法并严格落实执行，将能有效的控制高压电缆故障的发生，从而保证电网以及整个电力系统的长期稳妥运行。因此，不断改进电缆故障的检测方法以及制定有效的预防措施对于电网运行的长治久安具有重大意义。

1传统的电缆故障检测方法

1.1测量电阻电桥法

对于短路故障、低阻故障，此法测起来甚为方便。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进行测试的。

1.2脉冲取样法

脉冲电压取样法又称冲击高压闪络法，是一种用于测量高阻泄漏与闪络性故障的测试方法。首先将电缆故障在直流或脉冲高压信号下击穿，然后通过记录放电脉冲在测量点与故障点往返一次所需的时间来测距。脉冲电压法主要有直流高压闪络（直闪法）与冲击高压闪络（冲闪法）两种方法。

1.3电缆故障定点的传统方法

①声测法

此方法是利用故障点在高压冲击时的击穿放电声音进行精确的定位。

②声磁同步法

在向电缆施加冲击直流高压使电缆故障点放电时，会在电缆周围产生脉冲磁场。在声测定点时接收到脉冲磁场信号即可认为放电声音是电缆故障点发出的。

③音频感应法

此法一般用于检测低阻故障。其原理是：用1kHz的音频信号发生器向待测电缆注入音频电流，使电缆发出电磁波，在地面上接收电磁场信号，并放大，再送入耳机或指示仪表，根据声响强弱或指示仪表值的大小来确定故障点的位置。

2电缆故障检测的新方法

2.1电缆故障测距的新方法

①小波变换应用在电缆故障测距中

针对以往应用冲闪法的电力电缆故障测距技术普遍存在故障时刻检测不准确的问题，提出将小波分解与信号相关技术相结合，先对采集到的信号进行多层小波分解，去掉低频信号中的高频分量，应用信号相关技术计算出粗略的奇异点，然后运用搜索模极大值线的方法找到高频分量中的奇异点，从而得到精确的脉冲到达时刻。数字仿真结果验证了该方法的有效性。

2.2电缆故障定点的新方法

①人工神经网络

一种基于人工神经网络模型的电缆故障在线测距方法，用于电力电缆故障位置的确定。该方法是将从电缆两端电流互感器和电压互感器来的三相电流模拟信号、零序电流模拟信号和三相电压模拟信号、零序电压模拟信号接入低通滤波电路，将经其处理后的电流、电压模拟信号送入锁频锁相采样模块，从锁频锁相采样模块中输出的电流、电压数字信号用于故障启动模块进行故障启动，用于电缆ＡＮＮ模型训练模块进行电缆ＡＮＮ模型训练，用于电缆故障测距计算模块进行电缆故障测距计算，从而较准确的确定电力电缆故障点的位置。

②GPS行波故障定位

现代行波定位是利用故障发生后线路上出线的电压行波和电流行波进行精确故障定位，其测量误差小于1千米，且受线路类型、接地阻抗等因素的影响小，因此越来越受到国内外学者的关注，国内外已有部分产品在现场运行。

新型的输电网行波定位系统，采用一种特殊的行波传感器和具有守时钟的高精度GPS时钟，如果在整个输电网中每一个变电站安装一台这样的GPS行波记录仪，就可以形成GPS行波测量网络，实现对各种故障的准确记录和定位。

③分布式光纤温度传感器（FODT）

光纤传感的基本原理是，当光在光纤中传输时，光的特性（如振幅，相位，偏振态等）将随检测对象的变化而变化。因此，通过光纤温度传感器所反馈的信号，显示哪里温度升高降低或者异常，即能显示出所测对象的状况，通过系统的统计分析即能迅速发现问题。

2.3红外测温法

本检测法主要依靠红外测温仪器对高压电缆或者附件进行持续阶段性时间内测温，通过各时段温度数据的进行比较分析，再与临近的电缆或附件同条件对比，如若温度差别大的，基本可以判定有问题，再重点详细进行分析，判断故障或者问题所在。本检测法比较简单直观，简单的检测加上人员的数据统计就可以判断有故障隐患的地方，是日常运维巡视人员巡线附属工作，但是受客观环境限制，如直埋地下的接头或者电缆就较难进行检测。

3电缆故障检测实例

3.1一般的电缆外护套、铝护套或者主绝缘受外力破坏的单个故障点可用高压脉冲采集波形方法即能很快的查出并确定故障点，也是目前比较常用的一种查故障的方法，需要工具也比较简单，一台高压脉冲发生设备加上一台高压脉冲采集设备，通过脉冲信号的对比得出故障点，因此在这里不加详述。

3.2故障点放电不充分事故的处理

有的电缆在用低压脉冲定点后，用高压脉冲法在故障点周围却听不到放电声，如某分厂的电源电缆，相间绝缘电阻都为零，相对地47Ω，属三相短路并接地。用低压脉冲法测故障在276m处，但声测法却听不到，这种情况应该用音频电流感应法，即在另端用路径仪发生音频振荡信号，用接收器耳机来接收音频信号，在距发射端57m处音频信号中断，和用低压脉冲法在另端测试的276m距离基本吻合。

挖开地面后，发现故障点就在此处，电缆被一蒸气管道井的漏蒸气长期高温熏烤而致绝缘损坏。这种情况不能采用声测法的原因是故障点大面积受潮或故障点大面积放电，由于放电爬距过长，能量不集中，电弧不足以使故障点形成瞬间短路导致的，这是故障点放电不充分的表现。从而，有些故障处理仍须采用新旧方法结合的方式。

4高压电缆故障的预防措施

4.1提高人员素质

首先，设计人员应能够客观的分析高压电缆线路的施工运行条件，妥善权衡并解决好经济效益、运行质量、工期工时之间的矛盾，合理制定出工程最优的走廊及方案。施工人员应提高施工的技能工法，保证高压电缆敷设及附件安装的质量。接着，监理应加强监督力度并应熟悉相关的技术知识及运维经验，善于发现问题，严格纠正现场不良现象。还有，运维单位应加大运行巡查力度，结合新器材、新技术，保证运维工作有效、先进、科学、全面。最后，建设单位应能统筹工程的各方配合，严格筛选确定优质并适用本工程电缆以及附件，加大出厂产品的监造力度，合理安排好工期，克服外界的阻碍，保证零缺陷交予投产运行。

4.2严格控制电缆及其附件的生产质量

高压电缆及其附件产品质量的好坏，是决定整个电缆线路运维安全和质量重要一环。据未正式的统计，电缆故障或者事故发生原因中由设备本身问题造成的占事故的50%。不过不能片面的就说都是因为厂家生产原因造成，电缆线路工程中，从厂家生产装箱完毕后仍然须经运输、吊装等几个程序才到现场交付安装的，中间某个程序处理不当，还是会造成电缆产品出现问题。但是只有先抓好起始厂家生产一环，才得以顺利保证以后各方面工序顺利开展。综合分析目前遇到的各种故障原因来看，本人提议应重点加强产品出厂监造力度，同时，应开发增加一项出厂试验，该试验应能够发现出厂产品内部微小缺陷或者孔粒。

4.3改进运维方法以及力度

运维单位应在施工过程中加强巡检力度，验收过程中应能善于发现问题，并督促整改完成，同时，应记录好过程的相关地质环境、施工过程资料，对环境对日后电缆线路运行的危害有预判性，例如，某地区即将开发并增加各种市政设施，那么运维人员应多派驻人员加强巡视，或者设立监控设备，保证有问题及时处理。另外，可以结合红外测温技术以及卫星定位科技，加强对于电缆沟坑以及隧道内电缆的运行情况了解，以便保证电缆线路的安全运行。

4.4增加试验工法

从传统到目前，高压电缆投运前都以交流耐压试验为主要预防性试验，但是，越来越多的事故案例说明，高压电缆绝缘内部的微小缺陷或杂质通过日积月累的老化放电导致最后击穿放电，导致事故或者故障的发生，但是耐压试验却检验不出，因此，只从试验上检验电缆质量来说，或可考虑用局部放电试验代替交流耐压试验，当然，两种试验工法各有优劣，具体还是大家因地制宜地选择最适合本工程的工法才是最好的。

5结论

在实际工作中，高压电缆的故障类型和故障原因是多种多样的，电缆故障的处理应遵循快速、简易、消耗低的原则，因此，应根据故障经验以及现场客观环境条件确定故障检测方法，并能采用新旧技术相结合的方法，力求尽快完成故障的处理。预防故障以及事故的措施，本人觉得应该抓好各方参建以及运维人员的素质，抓好高压电缆及其附件的生产质量，开发并应用新技术、新产品于电缆运行维护中，增加并更新更适用的电缆预防性试验，必将能够有效控制高压电缆线路故障或者事故，保障整个电网系统运行安全。

参考文献：

[1]陆锋.电力电缆故障的诊断及防范[J].供用电，2006（12）：45-48.

[2]分布式光纤温度传感器龚俊杰周建华周晓军邱琪白晓明《电子科技大学学报》2003年第03期

[3]董新洲，葛耀中，徐丙垠.新型输电线路故障测距装置的研制.电网技术，1998，22（1）

作者简介：

卢昌团，1982年-，男，学位本科，中级工程师，广州电力工程监理有限公司，主要从事主网输电线路工程监理工作。E-mail：luchangtuan@126.com