電力電纜故障查尋探測(cè)研究

汪昊銘 陽(yáng)麗

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市的美化，城市地下架設(shè)了大量的電力電纜。由于電纜產(chǎn)品質(zhì)量、電纜絕緣受潮及老化變質(zhì)、外力和機(jī)械破壞損傷、化學(xué)腐蝕、螞蟻咬食等因素，電力電纜可能發(fā)生故障。電力電纜地下化導(dǎo)致電力電纜例行檢查、提前預(yù)防故障，以及發(fā)生故障時(shí)測(cè)量診斷變得困難，地下電纜一旦發(fā)生故障，若無(wú)法快速找尋故障位置及時(shí)排除故障修復(fù)，勢(shì)必造成停電的重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何檢測(cè)地下電力電纜的性能狀態(tài)與電纜故障查尋探測(cè)，是電力企業(yè)管理者與現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)技術(shù)人員共同關(guān)注和需要解決的問(wèn)題。

電力電纜;故障查尋;探測(cè)

各項(xiàng)電力電纜故障并不是同一種類，在未對(duì)其進(jìn)行明確劃分的情況下，故障診斷和檢測(cè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題。從時(shí)間角度進(jìn)行劃分，電力電纜故障主要分為運(yùn)行故障和試驗(yàn)故障，在電力電纜運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)因故障問(wèn)題運(yùn)行不當(dāng)，試驗(yàn)過(guò)程中還會(huì)因電纜絕緣問(wèn)題出現(xiàn)故障;從故障部位的角度進(jìn)行劃分，需要對(duì)電纜中的重要部位進(jìn)行分類，如本體、中間頭、戶內(nèi)頭、戶外頭是常見(jiàn)的故障發(fā)生部位。在電力電纜運(yùn)行過(guò)程中，造成故障的原因不僅有人為因素，還有自然環(huán)境、絕緣老化和腐蝕等，這就需要根據(jù)責(zé)任的不同進(jìn)行劃分，短路、開(kāi)路、接地和其他情況下，都需要確定故障的性質(zhì)，才能夠有效地處理這些故障，減少損失。

（一）電橋法

電橋法是在電橋平衡時(shí)，電橋臂電阻的乘積相等，電纜長(zhǎng)度與電阻成正比的原理進(jìn)行測(cè)試的。被測(cè)電纜的故障相連接到非故障相，故障相和非故障相連接到橋臂上。調(diào)整橋臂上的可調(diào)電阻器，使橋保持水平，利用比例關(guān)系和已知的電纜長(zhǎng)度就能得出故障距離。

（二）聲音檢測(cè)法

聲音檢測(cè)法是電纜故障檢測(cè)中的一種簡(jiǎn)單方法，其主要是根據(jù)電力電纜放電過(guò)程中發(fā)出的聲音，故障檢測(cè)人員可以根據(jù)放電過(guò)程中的聲音對(duì)故障位置進(jìn)行判斷，以此為基礎(chǔ)制定故障的解決方案。電力電纜敷設(shè)在明處時(shí)，放電過(guò)程中發(fā)出的聲音相對(duì)較小，極易受外界影響，這就難以利用聲音判斷故障位置。為了有效地改善這一問(wèn)題，故障檢測(cè)人員需要深入分析電纜線的實(shí)際走向，利用擴(kuò)音器放大聲音，以此確定故障位置。這種檢測(cè)方法操作比較簡(jiǎn)單、測(cè)試范圍廣，但具有很強(qiáng)的專業(yè)性，需要由專業(yè)人員進(jìn)行操作。

（三）電容電流檢測(cè)法

當(dāng)電力電纜處于工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中的線路和設(shè)備都會(huì)存在一定的對(duì)地電容，并在電壓作用下產(chǎn)生電容電流，隨著電力電纜敷設(shè)的不斷增加和電力設(shè)備的大量投入運(yùn)轉(zhuǎn)，電容電流也會(huì)越來(lái)越大。以電力電纜而言，這樣就會(huì)在纜線的長(zhǎng)度和電容量之間發(fā)生一種關(guān)系，理論上這是一種線性關(guān)系，而電容電流檢測(cè)方法所依據(jù)的正是這一原理。在應(yīng)用電容電流檢測(cè)方法時(shí)，最常見(jiàn)的是對(duì)電纜中芯線故障的檢測(cè)。檢測(cè)中首先需對(duì)電纜頭部的電容電流進(jìn)行測(cè)試，然后再對(duì)電纜末端的電容電流進(jìn)行測(cè)試，最后對(duì)測(cè)試結(jié)果中正常芯線和故障芯線的電流進(jìn)行比對(duì)，從中判定電力電纜故障的部位。

（四）阻抗法

使用阻抗法進(jìn)行故障定位的前提是線路參數(shù)已知，并且測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)之間的阻抗可以測(cè)量或計(jì)算，并且電纜線路的參數(shù)必須均勻分布。在此前提下，故障距離的確定可以通過(guò)特定的方程計(jì)算而出。

電橋法是阻抗法的一種，在電纜故障定位技術(shù)發(fā)展初期應(yīng)用最多的即是電橋法。采用電橋法進(jìn)行故障定位時(shí)，忽略電纜線路的分布參數(shù)影響將電纜當(dāng)作集中參數(shù)進(jìn)行處理，因此在相同時(shí)刻下，電纜任何一點(diǎn)的電流大小相等，且不存在相位偏差，電纜的本體電阻與電纜長(zhǎng)度呈正比關(guān)系。進(jìn)行故障定位前，應(yīng)將故障相一端與非故障相一端相連，電橋兩臂分別接在故障相與非故障相的另一端，然后調(diào)節(jié)電橋上的變阻器使得電橋平衡，電橋平衡時(shí)電流計(jì)指針為0。電橋平衡后利用簡(jiǎn)單分壓關(guān)系和已知電纜長(zhǎng)度即可求出故障點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)的距離。對(duì)于低阻類型電纜擊穿，一般用低壓電橋，而對(duì)于斷線擊穿，則采用電容電橋。電橋法測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，但需要完好的非故障相作為測(cè)量回路，此外，試驗(yàn)電壓不能過(guò)高。

電橋法故障定位原理簡(jiǎn)單，測(cè)量精度較高，但只適用幾種特定類型的故障，對(duì)于高阻故障，電橋法失效。由于施加電壓較低，在高阻故障下，電橋中流過(guò)的電流很小，對(duì)電流計(jì)的測(cè)量精度提出了很高的要求，當(dāng)精度不夠時(shí)則容易造成定位不準(zhǔn)。此外，使用電橋法需要提前獲知電纜的詳細(xì)參數(shù)，這對(duì)于工程實(shí)踐來(lái)說(shuō)往往具有較高的難度，因此隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，電橋法逐漸在電纜故障診斷中淡出了舞臺(tái)。

（五）低壓脈沖法

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

精確識(shí)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(guò)比較發(fā)現(xiàn)反射脈沖與發(fā)射脈沖實(shí)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。

（六）直流高壓閃絡(luò)法

當(dāng)高壓試驗(yàn)設(shè)備的電壓升高到一定值時(shí)，會(huì)發(fā)生閃絡(luò)擊穿。儲(chǔ)能電容器由電壓互感器和高壓試驗(yàn)變壓器充電，電容器串聯(lián)電阻與電纜連接形成電路。此外，線性電流耦合器與電路耦合以檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)電容器電壓升高到一定值時(shí)，電纜的故障點(diǎn)被高壓擊穿，形成短路。

當(dāng)故障點(diǎn)電壓迅速接近零時(shí)，電路電弧產(chǎn)生浪涌電壓，以及突波電流。電纜一端檢測(cè)電流脈沖可以在測(cè)量端和故障點(diǎn)之間的一次來(lái)回行程中獲得故障距離。

（一）加大安全檢查力度

對(duì)于那些電纜容易受到破壞的地段，相關(guān)部門要增加檢查次數(shù)。對(duì)電力電纜的故障原因進(jìn)行分析可以看出外力破壞是產(chǎn)生故障的主要原因，所以電纜在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，就要求相關(guān)部門對(duì)那些特殊地段增加檢查次數(shù)，要實(shí)時(shí)掌握電纜的運(yùn)行情況，如果發(fā)現(xiàn)電纜出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題就要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的維修，防止其出現(xiàn)更大的故障，從而影響該地區(qū)的用電情況。

（二）完善線路維修制度

電力電纜線路故障的出現(xiàn)會(huì)對(duì)電力運(yùn)輸產(chǎn)生一定的影響，在處理電力電纜線路故障時(shí)需要完善線路維修制度。線路維修人員需要掌握線路維修的知識(shí)點(diǎn)，了解不同類型線路故障的特點(diǎn)，這樣才能在出現(xiàn)故障時(shí)準(zhǔn)確了解故障的類型以及原因，從而采取相應(yīng)的維護(hù)手段。完善線路維修制度需要定期對(duì)電力電纜進(jìn)行檢查，對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理，減少故障的出現(xiàn)。完善線路維修制度需要加快技術(shù)的研發(fā)，如遠(yuǎn)紅外成像技術(shù)，運(yùn)用技術(shù)對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)，這樣可以減少維修人員的工作量。

（三）設(shè)置危險(xiǎn)點(diǎn)辨識(shí)

對(duì)于那些非常重要的位置要設(shè)置危險(xiǎn)點(diǎn)辨識(shí)。電力電纜在運(yùn)行過(guò)程中有些位置是非常危險(xiǎn)的，如果對(duì)其進(jìn)行不科學(xué)的處理，就有可能造成非常嚴(yán)重的破壞，所以就要求相關(guān)單位在這些位置指定專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，以及定期檢查，確保這些位置的電纜能夠正常的運(yùn)行。另外，還要在危險(xiǎn)位置安裝相關(guān)警示牌，對(duì)來(lái)往的行人起到一定程度上的提醒作用，使其對(duì)電纜的危險(xiǎn)位置充分重視。

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展中，電力電纜網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程日益推進(jìn)，而地埋電纜運(yùn)行環(huán)境相對(duì)比較特殊，電力電纜日常維護(hù)和故障檢測(cè)逐漸成為電力企業(yè)中的關(guān)鍵工作。因此，電力技術(shù)人員需要做好電纜維護(hù)工作，深入分析電纜日常運(yùn)行過(guò)程中的故障特點(diǎn)，及時(shí)地排除其中的故障，為電力運(yùn)行的安全性提供支持，推動(dòng)電力企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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