電力電纜故障探測技術(shù)的應(yīng)用與效果探析

吳 迪

（大慶油田中油電能供電公司配電運維部電纜運檢一隊，黑龍江 大慶 163000）

0 引 言

實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，充分利用電力電纜取代傳統(tǒng)的地面架空線供電模式，不僅能夠有效節(jié)約占地面積，而且電力電纜運行不會受到外界因素影響，整體運行安全性較高，且后期運行維護也相對簡單，能夠充分保障整個供電網(wǎng)絡(luò)運行的安全性與可靠性。但是，電力電纜在實際應(yīng)用中故障發(fā)生頻率較高。由于電力電纜通常采取地下敷設(shè)的方式，所以發(fā)生故障后定位故障點位置非常困難，給整體搶修工作增加了難度，影響了動點網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性。因此，針對電力電纜故障檢測技術(shù)進行深入研究，能夠為電力企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 常見電力電纜故障原因以及特征

1.1 機械損傷

（1）在一些市政工程、交通運輸工程建設(shè)過程中，由于沒有全面了解地下電力電纜鋪設(shè)情況而導(dǎo)致電力電纜誤傷。

（2）電力電纜在施工作業(yè)過程中如果機械牽引力過大會導(dǎo)致電力電纜出現(xiàn)拉傷現(xiàn)象，而過度的彎曲也會導(dǎo)致電力電纜損壞絕緣層和屏蔽層。在電力電纜施工過程中如果存在野蠻施工現(xiàn)象，同樣會損傷電纜絕緣層和保護層。

（3）電力電纜中間或者端頭位置如果出現(xiàn)絕緣膠膨脹，會導(dǎo)致電纜外殼或者周邊電纜保護套出現(xiàn)脹裂現(xiàn)象；電力電纜的管口以及支架的位置電纜外皮也經(jīng)常會因為自由行程而導(dǎo)致擦傷；如果電力電纜在運行過程中出現(xiàn)了土體沉降或者滑坡等現(xiàn)象，會導(dǎo)致電力電纜在拉力作用下出現(xiàn)斷裂[1]。

1.2 絕緣損壞

絕緣損壞主要指電力電纜中間以及端頭位置密封工藝不合理或者電力電纜出現(xiàn)密封失效。電力電纜制造過程不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，會導(dǎo)致電纜外部的保護層出現(xiàn)裂紋；如果電力電纜實際選型不合理，會導(dǎo)致電纜長期處于高負荷運行狀態(tài)，從而導(dǎo)致其提前老化；如果電纜在運行過程中周邊環(huán)境存在能夠與電纜絕緣層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，也會導(dǎo)致電纜提前老化。

2 電力電纜故障探測技術(shù)

2.1 沖擊放電法

沖擊放電法是現(xiàn)有電力電纜故障探測技術(shù)中實用性較強的一種。該技術(shù)在針對電力電纜中存在高電阻接地或者短路等故障進行探測時效果顯著。沖擊放電法主要是充分利用高壓脈沖設(shè)備對電力電纜進行沖擊，從而使電力電纜故障點出現(xiàn)擊穿放電現(xiàn)象。在放電過程中，電纜會產(chǎn)生機械振動，使得相關(guān)維修人員能夠在地面上聽到類似于錘擊的聲音，從而快速準(zhǔn)確地判斷出電力電纜的故障位置。但是，利用沖擊放電法進行電力電纜故障探測必須要通過多次放電才能完成，而反復(fù)的放電沖擊會對電力電纜絕緣層造成損傷。尤其是一些額定電壓相對較低的電力電纜，在沖擊放電法放電的過程中會出現(xiàn)明顯損傷。因此，實際應(yīng)用沖擊放電法時要充分考慮這一問題。

2.2 低壓脈沖法

低壓脈沖法主要指的是通過改變電力電纜結(jié)構(gòu)中發(fā)射脈沖和反脈沖的時間差，通過儀器進行記錄，對相同特性的圖形進行分析比較，或者針對同一根電纜正常相所獲取的特征圖形進行分析比較。該方法主要對電力電纜機組故障、短路或者斷路故障等進行探測具有明顯效果。通過該方法能夠有效測量電纜實際長度，而且能夠明確區(qū)分出中間頭和終端頭。

精確識別反射脈沖的具體極性后，能夠最終判斷故障性質(zhì)。例如，通過比較發(fā)現(xiàn)反射脈沖與發(fā)射脈沖實際的極性保持一致，就可以判斷電力電纜故障為斷路；如果兩種脈沖的極性相反，可以判斷電力電纜故障為短路。

2.3 音頻感應(yīng)法

實際運行過程中，電力電纜經(jīng)常會出現(xiàn)短路接地故障。而在所有的短路接地故障中，實際故障電阻不超過10 Ω低阻故障非常普遍。電力電纜實際發(fā)生故障時，如果電阻較低，故障位置就會產(chǎn)生非常微弱的放電聲音，此時如果利用沖擊放電法進行故障位置確定相對困難，尤其是針對出現(xiàn)金屬性連接的短路接地故障，不能通過放電聲音具體確定故障位置。這種情況下，可以充分應(yīng)用音頻感應(yīng)法探測故障。音頻感應(yīng)法在探測電力電纜兩相短路接地、三相短路、三相短路并接地等故障時，能夠起到很好的效果。實際故障探測過程中，將發(fā)生故障的電力電纜短路線芯中輸入一個1 kHz音頻信號，能夠在電纜線芯的周邊環(huán)境中產(chǎn)生一個磁場，然后在地面利用接收線圈接收磁場信號，并將其傳輸?shù)浇邮諜C中進行放大處理。在地面接收的磁場主要有2個導(dǎo)體通過電流而產(chǎn)生，且這個磁場會隨著電纜扭距的變化而產(chǎn)生一定變化。因此，當(dāng)?shù)孛娴慕邮站€圈在接近故障點的位置移動中，就會發(fā)出一個規(guī)律性的聲響。剛經(jīng)過故障點正上方位置的時候，通常聲響會明顯增大。而隨著探測頭繼續(xù)向前移動，接收的音頻信號會出現(xiàn)明顯減弱或中斷現(xiàn)象，從而精確判斷故障點位置。

3 電力電纜故障探測實際應(yīng)用分析

某建筑集團10 kV電力電纜發(fā)生故障，使用的電纜類型為10 kV XLPE絕緣電纜，電纜總體長度達到530 m，初步判斷出現(xiàn)了單相低阻金屬性接地故障[2]。

充分結(jié)合電力電纜故障類型，最終選擇了低壓脈沖回波法進行探測，實際探測波數(shù)達到了175 m/μs。通過對其正常相和故障相波形的比較，最終確定故障點位置與測試端實際距離為80 m。由于該故障接地電阻相對較小，且實際產(chǎn)生的放電聲音很弱，可以判斷該故障屬于“死接地”故障。由于利用聲磁同步法并沒有精確找到實際發(fā)生故障的位置，故充分結(jié)合故障具體性質(zhì)后，最終選擇了利用音頻感應(yīng)法來定位故障位置，確定了實際故障點位置與探測位置直線距離為67 m。

由于該故障發(fā)生位置附近是一個公交車站，該公交車站一個房間內(nèi)打下接地鋼釬的時候，接地鋼釬打中了電力電纜，接地鋼釬通過接地網(wǎng)造成了電力電纜接地故障。在將該鋼釬拔除后，立刻成為高阻故障，放電聲音進一步增加。

4 結(jié) 論

電力電纜是整個供配電網(wǎng)絡(luò)中重要的組成部分，在電能輸送過程中發(fā)揮了重要作用。充分運用電力電纜進行電能輸送不僅能夠有效提升整個輸電網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性，而且能實現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。因此，充分保證電力電纜運行可靠性，準(zhǔn)確定位電力電纜故障位置，并采取有效措施進行處理，能夠充分保證整個供電系統(tǒng)運行的可靠性?？梢姡行嵘娏﹄娎|故障探測技術(shù)水平和實際應(yīng)用效果具有非常重要的現(xiàn)實意義。