電力電纜故障分析及應(yīng)對措施

蔣再新 張海利 崔海婷 唐恒軼

（1．廣西欽州供電局，廣西 欽州535000；2．國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司，寧夏 銀川750004；3．國電懷安熱電有限公司，河北 張家口076150）

0 引言

在電網(wǎng)建設(shè)中，電力電纜與各種電氣設(shè)備相連，起著輸配電能的重要作用。與架空線路相比，電力電纜由于敷設(shè)于地表之下，不受地面建筑及市容建設(shè)的限制，被廣泛應(yīng)用于城市電網(wǎng)建設(shè)中。與此同時，其高隱蔽性也極大地增加了對其故障查找與維修的難度，這對電網(wǎng)的安全運行提出了挑戰(zhàn)。因此，對電力電纜的故障進(jìn)行分析，找出故障點并制定故障處理對策，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)的一項重要而緊迫的工作。

1 電纜故障原因

1．1 電纜結(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)上來說，高壓電力電纜從外層到內(nèi)層依次是聚氯乙烯或聚乙烯護(hù)套、皺紋鋁護(hù)套、縱向阻水緩沖層、絕緣屏蔽、交聯(lián)聚乙烯絕緣、導(dǎo)體屏蔽和分割結(jié)構(gòu)銅導(dǎo)體，中低壓電力電纜從外層到內(nèi)層依次是外護(hù)套、鋼帶鎧裝、內(nèi)護(hù)套、包帶、填充、銅帶屏蔽、絕緣屏蔽、絕緣、導(dǎo)體屏蔽和導(dǎo)體。以上各部位在從生產(chǎn)到安裝使用的各環(huán)節(jié)均會因為外界和自身原因受到損壞，使電力系統(tǒng)不能安全運行。

1．2 故障原因分析

電纜的絕緣層、保護(hù)層和附件等各部位都會發(fā)生損壞，而各部位的故障絕大部分都會最終作用于絕緣層，導(dǎo)致絕緣出現(xiàn)損壞、老化等問題，從而造成絕緣泄漏或擊穿。導(dǎo)致絕緣出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)主要有：（1）生產(chǎn)環(huán)節(jié)。目前，我國各地生產(chǎn)電纜的企業(yè)數(shù)不勝數(shù)，但并不是每一個企業(yè)都能生產(chǎn)出質(zhì)量可靠的電纜。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)隱患的原因主要有：金屬保護(hù)層不嚴(yán)密，介質(zhì)不均勻，有孔隙和裂紋；絕緣部位材質(zhì)不達(dá)標(biāo)、局部孔洞超標(biāo)；中間接頭和終端接頭制作沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，接頭封裝物填充不當(dāng)導(dǎo)致在安裝時不能完全密封；交聯(lián)聚乙烯絕緣層不純凈、雜質(zhì)含量過多，使其性能不穩(wěn)定等。（2）敷設(shè)安裝環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題主要是由于人為因素，安裝人員的責(zé)任心缺失和工作技能欠佳是絕緣出現(xiàn)問題的主要原因。近年來，地下施工有許多種，熱力管線、自來水管線、網(wǎng)絡(luò)光纖通道、煤氣、排污等等都會與電纜的敷設(shè)形成交叉，如果敷設(shè)人員不能在事前取得相關(guān)許可和資質(zhì)，不了解所經(jīng)過地段的地下情況，就會給施工帶來困難，比如過度拉伸或者過度彎曲使絕緣受損。另外，施工人員也可能在削剝屏蔽層和保護(hù)套時沒有完好地打磨而留下毛刺，或沒有清除絕緣部位的塵粒，這些都是日后絕緣受損的原因。（3）使用環(huán)節(jié)。在電纜長期使用運行階段，電纜的絕緣部位可能受到各種各樣的破壞。其中最主要的原因是外力作用，其占到50%以上，具體包括：電纜埋設(shè)沒有達(dá)到規(guī)定深度，路面上往來車輛擠壓造成損傷；其他地下管線施工造成誤傷；鐵路、公路、橋梁使地面下沉損壞電纜；長期超負(fù)荷輸配電使電纜過熱及電纜內(nèi)部孔隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱；自然界中的水、酸、堿等長期腐蝕侵害；白蟻、蟲、鼠等對電纜的啃食與破壞。

2 電纜故障類型

一般來說，電纜故障可以分為低阻故障和高阻故障2種類型：（1）低阻故障。電纜故障點絕緣電阻下降至該電纜的特性阻抗，甚至電流電阻為0。1）開（斷）路故障。開路又叫斷路，即電路中某一處因斷開而使電阻過大，電流無法正常通過，導(dǎo)致電路中的電流為0，是屬于電纜一相或數(shù)相導(dǎo)體斷開從而不連續(xù)的一種故障。2）短路（接地）故障。即導(dǎo)體與大地意外連接，電纜一相或多相導(dǎo)體對地或異物之間的絕緣發(fā)生貫穿性故障。（2）高阻故障。電纜故障點的直流電阻大于該電纜的特性阻抗。1）泄漏故障，是指電纜的絕緣層被損壞，使電流可以通過。2）閃絡(luò)性故障，是電纜未形成固定泄漏通道的故障，電纜的泄漏電流值會突然增大，超過被測電纜所要求的數(shù)值。

3 電纜故障排查步驟

3．1 電纜故障類型診斷

電纜故障排查過程中，首先需要通過試驗確定故障類型與性質(zhì)。一般來說，試驗結(jié)果與故障之間的關(guān)系如表1所示。

表1 試驗結(jié)果與電纜故障診斷的關(guān)系

3．2 電纜故障預(yù)定位

（1）電橋法。該方法包含電阻電橋法、電容電橋法和高壓電橋法。其中，電阻電橋法是一個使用了幾十年的傳統(tǒng)方法，針對短路故障及低阻故障的檢測十分有效。電容電橋法適用于電纜開（斷）路故障。針對前兩者不適用于高阻定位的局限，高壓電橋法可適用于高阻電纜擊穿事故的檢測。（2）低壓脈沖法。此種方法適用于低阻故障，包括開路和短路。應(yīng)用雷達(dá)測距原理觀察故障點反射脈沖與發(fā)射脈沖，依據(jù)測出的電波傳輸時間差來計算故障點的距離。如果發(fā)射脈沖和反射脈沖相同，表明故障為斷路，如果相反，表明故障屬于短路接地或低阻故障。此種方法可彌補電橋法不適用于三相全壞的情況，但不能檢測高阻和閃絡(luò)性故障。（3）高壓閃絡(luò)法。高壓閃絡(luò)法可檢測出高阻故障，彌補低壓脈沖法的不足。其中，直流高壓閃絡(luò)法適合于閃絡(luò)性故障的擊穿檢測，當(dāng)電纜上電壓較小、故障點不能形成閃絡(luò)時，則運用沖擊高壓閃絡(luò)法。二（多）次脈沖法也可歸納為高壓閃絡(luò)法，即在電纜上同時施加高壓脈沖和低壓脈沖，比較脈沖在故障點閃絡(luò)處和電纜末端發(fā)生的開路反射的波形以確定故障點，這種方法廣泛應(yīng)用于高阻故障的測試。

3．3 電纜故障定點

（1）聲測法，主要應(yīng)用于高阻與閃絡(luò)性故障，對高壓電纜導(dǎo)體對絕緣層放電的檢測較為有效。其原理是對故障電纜施加足夠的高壓，強(qiáng)迫故障點擊穿放電，放電時會產(chǎn)生聲音，利用耳機(jī)或人耳即可準(zhǔn)確對故障進(jìn)行定點。（2）音頻感應(yīng)法，可對低阻故障進(jìn)行定點，包括兩相短路并接地、三相短路并接地、三相短路；一相或兩相斷線、單相接地則需使用特殊探頭。在定位時用音頻信號發(fā)生器向待測電纜通音頻電流，發(fā)出電磁波，然后在地面上用探頭接收電磁場發(fā)出的信號，經(jīng)放大后送到耳機(jī)，從信息的強(qiáng)弱、有無來判斷故障點。（3）聲磁同步法，給被測電纜施加高壓沖擊脈沖，電纜故障點在被高壓擊穿后會產(chǎn)生電磁波和聲波，同時接收這2種波并繪制波形圖，二者重合處即故障點，此法適用于大多數(shù)高低阻故障。

4 電纜故障預(yù)防措施

（1）電纜采購招標(biāo)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章進(jìn)行，杜絕未達(dá)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的電纜投入使用。（2）電纜施工時選用培訓(xùn)合格和責(zé)任心強(qiáng)的員工，加大施工前期的勘察工作，合理設(shè)計路徑，施工時明確安全、技術(shù)責(zé)任，層層檢查，段段巡視。（3）施工完畢交付時，要進(jìn)行現(xiàn)場交流耐壓試驗，不以其他驗收形式簡單收工。（4）在電纜投入運行一段時期內(nèi)，特別是經(jīng)常出現(xiàn)故障的前5年，要不斷搜集和掌握有關(guān)電纜運行情況的資料，加強(qiáng)維護(hù)工作，確保電纜在長期使用中的低故障率。（5）加強(qiáng)電纜標(biāo)識的設(shè)立，避免意外損傷。（6）合理調(diào)度用電，加強(qiáng)電纜負(fù)荷監(jiān)控，減少電纜的超負(fù)荷運行。

5 結(jié)語

電力電纜由于不受空間、地面建筑及天氣條件的影響而被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)中，但由于其生產(chǎn)、施工和使用等環(huán)節(jié)會出現(xiàn)各種問題，從而影響電纜質(zhì)量，而絕大多數(shù)質(zhì)量問題最終都會作用到電纜的絕緣層，引起絕緣老化、損壞，導(dǎo)致?lián)舸┗蛐孤┈F(xiàn)象，進(jìn)而影響到電網(wǎng)的安全輸電，因此，必須充分掌握電纜故障類型，及對電纜故障進(jìn)行判斷、查找和預(yù)防，以最大限度地減少電纜故障，保證供電的安全可靠，減少經(jīng)濟(jì)損失。

［1］任艷霞，劉明光，史雪明．電力電纜故障探測方法探討［J］．電力科學(xué)與工程，2008（1）

［2］陳曉玲．電力電纜接地存在的問題探討［J］．電子制作，2014（6）

［3］黃衛(wèi)東．10kV電力電纜故障的類型及故障點查找分析［J］．機(jī)電信息，2011（15）