電力電纜故障分析及探測(cè)技術(shù)研究

高惠蓉

【摘要】：在對(duì)國(guó)家電網(wǎng)進(jìn)行更新改造的過(guò)程中，新型現(xiàn)代化電力設(shè)備得到引進(jìn)和應(yīng)用，促使電力電纜的使用數(shù)量激增。電力電纜維護(hù)的日常工作需要檢測(cè)纜線的工作情況并對(duì)運(yùn)行中產(chǎn)生的故障進(jìn)行探測(cè)和排除。文章分析電力電纜實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障，并以故障為基礎(chǔ)介紹電力電纜的故障檢測(cè)步驟和探測(cè)手段，同時(shí)探討電力電纜故障的排除方法。

【關(guān)鍵詞】：電力電纜；電力系統(tǒng)；電纜故障；故障探測(cè)技術(shù)

引言

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)正處于中高速的階段，現(xiàn)代化生產(chǎn)中大量使用機(jī)電設(shè)備，因此，生產(chǎn)生活中對(duì)電力的需求量與日俱增。國(guó)家電網(wǎng)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和安全要求不斷升級(jí)，需要對(duì)電力傳輸設(shè)備、電力設(shè)施、電力纜線進(jìn)行改造升級(jí)。新型的電力纜線比起傳統(tǒng)纜線安全性更高，維護(hù)更方便，運(yùn)行過(guò)程更加穩(wěn)定。同時(shí)新型電力纜線具有傳輸電力質(zhì)量更好，不占用城市路面的特點(diǎn)，已經(jīng)成為電力輸送的首選。

1、電力電纜常見故障原因

1.1違規(guī)操作損傷電力電纜

在鋪設(shè)電力電纜的工程作業(yè)中違規(guī)操作，或者沒有按照?qǐng)D紙施工，在靠近電力電纜管線附近作業(yè)，極易造成電力電纜破損。這種機(jī)械損傷是電力電纜出現(xiàn)故障的原因之一。輕微的電力電纜損傷并不會(huì)立刻引起故障，可能經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，受到侵蝕物侵蝕后電纜出現(xiàn)故障。電力電纜的損傷導(dǎo)致電力崩潰，對(duì)生產(chǎn)生活造成不利影響。

1.2電力電纜絕緣體失效

電纜絕緣體長(zhǎng)期在高溫和強(qiáng)電壓的環(huán)境下使用，本身的電阻率和阻燃性都發(fā)生變化。從而導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度降低或介質(zhì)損耗增大而最終引起絕緣崩潰者為絕緣老化，絕緣老化故障率約占20%左右。電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降，當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、腐蝕絕緣，過(guò)熱會(huì)引起絕緣老化變質(zhì)，電纜內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過(guò)熱使絕緣碳化。電纜過(guò)負(fù)荷是電纜過(guò)熱很重要的因素，安裝于電纜密集地區(qū)的電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會(huì)因本身過(guò)熱而使絕緣加速損壞。

1.3電力電纜保護(hù)層受到侵蝕

電力電纜的保護(hù)層容易受到侵蝕，電力電纜鋪設(shè)路徑附近的強(qiáng)力地下電場(chǎng)對(duì)鉛保護(hù)層的腐蝕極其嚴(yán)重，線纜斷裂的原因往往是因?yàn)殂U保護(hù)層被潮氣穿透，引發(fā)短路問(wèn)題。電力電纜的鎧裝保護(hù)層和鉛保護(hù)層也容易受到酸堿度大的腐蝕物破壞，苯蒸汽也能與電力電纜的保護(hù)層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使電力電纜出現(xiàn)斷路、破。

1.4電壓超過(guò)電纜承受值

電壓超過(guò)電力電纜承受值的情況主要發(fā)生在電壓過(guò)大燒毀電纜的情形下。大氣過(guò)電壓和電纜內(nèi)部過(guò)電壓是導(dǎo)致電纜發(fā)生故障的兩種經(jīng)常發(fā)生的情況。在電纜維修工作中發(fā)現(xiàn)，許多戶外終端頭的故障是由大氣過(guò)電壓引起的，電纜本身的缺陷也會(huì)導(dǎo)致在大氣過(guò)電壓的情況下發(fā)生故障。

2、電力電纜的故障檢測(cè)方法

電力電纜故障的排除首先要對(duì)故障原因進(jìn)行診斷；其次要測(cè)量故障發(fā)生長(zhǎng)度；最后確定故障發(fā)生結(jié)點(diǎn)。

2.1電力電纜故障原因的判斷

電力電纜發(fā)生故障時(shí)首先應(yīng)該判明故障原因，分析故障的類型和故障的輕重。維修人員應(yīng)該針對(duì)故障采取不同的處理措施，選擇合適的電力電纜故障距離測(cè)量和故障結(jié)點(diǎn)確定方法。

2.2電力電纜故障距離的測(cè)量

電力電纜故障距離的測(cè)算通過(guò)粗測(cè)法來(lái)完成。在電力電纜終端用儀器確定故障距離。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電力電纜的故障距離測(cè)算通過(guò)傳統(tǒng)橋測(cè)法和現(xiàn)代比較常用的行波測(cè)距來(lái)完成。

2.3電力電纜故障斷路點(diǎn)和短路點(diǎn)的確定

電纜故障定點(diǎn)，又叫精測(cè)，即按照故障測(cè)距結(jié)果，根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位來(lái)，在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，利用放電聲測(cè)法或其它方法確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。

3、電力電纜故障節(jié)點(diǎn)探測(cè)方法

3.1低壓脈沖法

此法依據(jù)微波傳輸理論（雷達(dá)原理），在電纜故障相上加一脈沖信號(hào)，當(dāng)電波傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)時(shí)必然有部分反射回來(lái)，通過(guò)分析入射波與反射波的時(shí)間差，計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。由于輸出的信號(hào)電壓低（通常為150v）很安全，因此，被稱作低壓脈沖法，此方法可用來(lái)測(cè)量電纜的低阻故障、開路故障以及電纜長(zhǎng)度測(cè)試。

3.2高壓脈沖法

采用高壓脈沖檢測(cè)電力電纜故障的手法又叫高壓閃絡(luò)法。它通過(guò)對(duì)電纜施加高強(qiáng)度的電壓，使電纜故障部位被擊穿并放電，由于故障點(diǎn)的電阻很高，高壓的瞬間擊穿能夠造成故障點(diǎn)短路。通過(guò)對(duì)短路點(diǎn)的尋找就能夠發(fā)現(xiàn)電纜故障點(diǎn)。高壓脈沖對(duì)電纜進(jìn)行3s或5s為周期的釋放電壓，通過(guò)球間隙釋放到電纜故障部位叫做高壓沖閃法。通過(guò)將電壓直接釋放到故障部位擊穿短路的方法是高壓直閃法，可以測(cè)量泄露性電纜電阻率高的故障等。

3.3二次脈沖法

某些電纜電阻較高并且進(jìn)行了接地處理，傳統(tǒng)電壓檢測(cè)法不能進(jìn)行很好的檢測(cè)，二次脈沖測(cè)量法應(yīng)運(yùn)而生，脈沖經(jīng)過(guò)對(duì)電纜發(fā)射低壓脈沖，脈沖經(jīng)過(guò)電阻率高的故障結(jié)點(diǎn)時(shí)沒有反應(yīng)，這時(shí)再發(fā)射高壓脈沖。脈沖在另一終端被反射回來(lái)后，儀器將這個(gè)完好的波形存儲(chǔ)起來(lái)，然后對(duì)故障點(diǎn)電纜發(fā)射一個(gè)高壓脈沖，故障點(diǎn)被擊穿，擊穿瞬間變成低阻故障，此時(shí)儀器觸發(fā)一個(gè)低壓脈沖，低壓脈沖在被擊穿的故障點(diǎn)處被反射回來(lái)。

4、電力電纜故障的排除方法

若發(fā)生故障的電力電纜故障點(diǎn)電阻無(wú)窮大，使用低壓脈沖探測(cè)法能夠準(zhǔn)確迅速的找到斷路位置。單純的斷路在電纜故障中比較少見。通常斷路故障為相對(duì)地或相間高阻故障或者相對(duì)地或相間低阻故障并存。低壓脈沖測(cè)量電纜故障點(diǎn)的電阻為零的情況，能夠準(zhǔn)確找到短路故障。測(cè)量出的故障點(diǎn)電阻在0-100Ω為低電阻引發(fā)的電纜導(dǎo)電性能下降故障。對(duì)于電纜結(jié)合部位應(yīng)該采用高壓沖閃測(cè)量，故障點(diǎn)電阻較大。一般當(dāng)測(cè)試電流大于15MA時(shí)測(cè)試波形具有重復(fù)性以及可以相重疊，同時(shí)一個(gè)波形有一個(gè)發(fā)射、三個(gè)反射、且脈沖幅度逐漸減弱時(shí)，所測(cè)的距離為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試端的距離，否則為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試對(duì)端的距離。

結(jié)論

電力電纜完成電能的輸送和傳遞，并起到連接機(jī)電設(shè)備的作用。因此，電纜故障往往不是出于一個(gè)原因，而是多種因素作用的結(jié)果。電力系統(tǒng)的工作人員還應(yīng)對(duì)電纜的鋪設(shè)環(huán)境有充分的了解，熟悉線纜路徑中的影響因素，并掌握電纜故障判斷的方法，對(duì)電力電纜運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行排查和處理，為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]趙文輝，榮玉英.多點(diǎn)泄漏對(duì)電力電纜高阻故障探測(cè)影響的分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，（15）07：109-110.