现代电力电缆的故障诊断技术分析

摘 要：为满足社会生产需求，我国电网建设规模不断加大，相应的逐渐有更多新型技术被应用其中。电缆作为电网建设的基础，一直以来都是研究的要点，不断有新兴技术与材料被应用到电缆制造中，并取得了良好的效果。从电网建设现状来看，电缆网络日益复杂，受生产质量、施工行为以及后期维护等因素影响，使得电缆在运行过程中出现各种故障。为提高电网运行安全性，必须就常见故障进行有效诊断，并采取相应的措施进行优化，文章就此方面内容进行了简要分析。

关键词：电力电缆；故障诊断；脉冲

1 电力电缆常见故障分析

1.1 责任区分

从责任角度对常见故障进行区分，主要包括人主观行为、设备客观故障、正常运行损毁以及自然环境因素等几个方面，其中结合电力电缆运行特点进行分析，主要故障为正常运行损毁以及自然环境损毁。

1.2 性质区分

按照性质对电力电缆故障进行划分，则可以分为低阻故障、高阻故障、断线故障、断线接地或短路故障、泄露性故障以及闪络性故障等，不同故障表现形式不同，产生的原因也存在很大差异。第一，低阻故障。所谓低阻故障即当将电缆为一芯或者数芯时对地绝缘电阻，以及芯与芯之间绝缘电阻地域10Zc时，导体具有良好的连续性能。对电缆运行状态进行分析时，因为10Zc只是专业经验数值，并不能作为精确数值进行研究，因此在确定电缆是否存在低阻故障时，可以选择用低压脉冲法进行检测。第二，断线故障。断线故障是电网运行中比较常见的电缆故障，即在运行过程中电缆芯正常，却存在一芯或者数芯导体不连续的情况，需要结合实际情况来进行分析，并采取合理的措施进行优化。第三，高阻故障。所谓高阻故障即电网运行时，电缆一芯或者数芯对地绝缘电阻，或者是电缆芯与芯之间绝缘电阻值过小，并且导体具有良好的连续性能。

2 电力电缆故障发生原因分析

2.1 绝缘老化

第一，晶化原因。电网电缆在正常运行过程中，其绝缘与保护层经常会受到外界各项因素的影响而出現故障，如常见的振动晶化疲劳，会造成电缆铅包层产生裂缝，进而受环境影响受潮，对电缆绝缘性能造成影响。第二，电场原因。电缆运行环境存在多样性，存在部分电缆长期处于电场作用环境中，再加上其内部含有气隙，使得线路绝缘会在电缆内部游离，也会在一定程度上对电缆绝缘性能造成影响。第三，化学原因。电缆在正常运行过程中，如果绝缘介质中出现电离情况，则会在气隙中出现臭氧、硝酸等化学生成物，这样如果不及时采取措施处理，势必会对电缆绝缘层造成腐蚀，降低其绝缘性能。

2.2 机械损伤

机械损伤也是电缆故障处理要点之一，即便是较小的损伤当时并未出现故障，在持续运行一段时间后也会逐渐发展成为故障。此类故障大部分为外力作用产生，如将交通超重、挖土、搬运等造成电缆损伤，尤其是行驶车辆振动或者冲击性负荷使得电缆铅包带被损。也存在安装过程中受损的情况，即操作行为不规范，安装时造成电缆损伤，或者是机械牵引力过大拉伤电缆。另外，电力电缆运行环境特殊，会在运行过程中出现变形，这样就会对装在管口或者支架位置的电缆出现外皮损伤的问题，影响电缆运行安全性。

2.3 材料质量

材料是决定电力电缆性能与质量的关键性因素，随着电缆制造行业的快速发展，逐渐有更多新型材料被应用到电缆生产中，但是因为缺乏实践生产数据，很容易导致电缆在制造环节就存在一定质量缺陷，如绝缘包缠过程中存在缝隙、皱纹以及破损等问题，在电缆投入使用后存在很大的几率会出现故障。

3 电力电缆故障诊断技术分析

3.1 常见诊断方法

3.1.1 传统方法。主要包括电阻电桥法、电容电桥法以及高压电桥法等，不同方法所对应的诊断故障不同。电阻电桥法是一种应用比较广泛的电缆故障检测方法，主要应用于单相接地以及相间短路绝缘电阻降低的电缆故障检测，并且具有良好的应用效果。而电容电桥检测方法，则主要应用于电缆断线故障的检测。从实际情况来看，传统电缆故障诊断技术现在限制因素比较多，具有一定的局限性，还需要从实际需求上进行分析，采取一定措施来做更进一步的优化，争取不断提高电缆故障诊断效果，为故障的消除提供依据。

3.1.2 脉冲反射法。第一，低压脉冲法。在实践工作中一般被用于小于10Zc的绝缘电阻电缆故障的诊断，以传输线理论为分析依据，对被测电缆输送脉冲电压，如果此脉冲在电缆传输中遇到故障点，或者是中间接头以及电缆终端时，会因为阻抗发生变化而产生反射脉冲向测试段运动，针对此可以分析电缆是否存在故障。在诊断工程中应利用仪器将发射脉冲与反射脉冲之间的距离做一份记录，以此作为分析依据确定故障距离。第二，直流高压脉冲法。一般应用于绝缘电阻高于10Zc的一芯或者数芯电缆，原理为电缆故障具有一定特点，在诊断时向故障电缆施加直流或者冲击电压，会使得电缆故障点击穿放电发生闪络反应，根据此来判断电缆存在故障。以传输线理论为依据，此电路闪络会在电缆中产生一个电压脉冲，并且其会来回反射于电缆测试端与故障点，因此必须要做好相应参数记录。

3.2 故障诊断实例

3.2.1 实例分析。以某企业为例，采用传统电桥法与DMS-2000B型故障测试仪进行电缆故障诊断，取得了良好的效果。本企业10kV及以上电缆总长度在150km左右，为提高生产效率，组建了专业管理团队对电缆进行检修，但是每年仍存在故障为2～3次，如常见油浸电缆放炮、交联电缆外力损坏等。电缆型号为YJV22-10-3×240，运行电压6kV，采取直埋敷设方式，敷设环境比较复杂，中间需要经过马路、桥梁，并且距离较长为2500m。存在A相接地故障，测结缘电阻RA=20kΩ，RB=RC=300MΩ。

3.2.2 故障处理。首端冲闪法波形图如图1所示，LX=2000m。

对故障电缆进行分析，在进行处理时选择同步定点的方法，其中冲击电压为35kV，放电频率为1/4（1/s）。电缆在施工时为避免受生产因素影响，埋设深度比较大，不能直接利用声测定点方法来判断故障点，试验后所得数据为整条电缆均存在放电声，确定无法测定故障点。经过调查此故障电缆在1800m左右位置有重点接头，针对此来采取中间接头断开测试的方法，最终确定接头断开位置到电缆末端存在故障。图1所示首端冲闪波形为震荡式微弱波形，经过分析可以证明电缆故障点已被击穿，但是因为故障电缆具有距离长中间接头多等特点，检测波形并不理性，想要得到进一步的分析结果，需要在检测故障时适当缩短故障距离后，可以得到更准确的检测结果。

4 结束语

电力电缆运行环境特殊，经常会因为各项因素的影响而出现质量问题，影响电网运行安全性与稳定性。为解决此类问题，需要从不同种类故障发生的原因出发，结合实际情况来选择合适的检测方法，快速精确地找出故障位置，并采取措施进行处理。

参考文献

[1]杨春宇.电力电缆故障分析与诊断技术的研究[D].大连理工大学，2013.

[2]刘辉.电缆故障诊断理论与关键技术研究[D].华中科技大学，2012.

[3]杜宏超.电力电缆故障诊断定位系统研究[D].西安电子科技大学，2013.

作者简介：李承学（1982-），男，上海人，学历：本科，研究方向：电力电缆。