探析电力电缆故障的检测技术及其运用

宋唯宁 杜海超 赵晨伊

（国网长春供电公司电缆运检室 吉林长春 130000）

探析电力电缆故障的检测技术及其运用

宋唯宁 杜海超 赵晨伊

（国网长春供电公司电缆运检室 吉林长春 130000）

电力电缆是用于传输和分配电能。与传统的架空线路相比，电力电缆更加方便、安全，需要的空间也更小，也更适合城市的发展。为了确保输电线路安全可靠地供电，应尽量避免由电缆故障所引发供电系统瘫痪，从而造成不必要的损失。因此，对电缆故障进行分析、诊断及定位的研究至关重要。本文就电力电缆故障的检测技术及其运用进行了探析。

电力电缆；故障；检测技术

引言

随着经济的快速发展，电力电缆广泛应用于全国的各大中型工矿企业和城市电网，但电力电缆避免不了存在故障。解决电力电缆故障对供电安全至关重要。

1 确定故障原因

造成电力电缆发生故障的原因往往是由多种因素结合产生的结果，如若不当处理，会导致电气事故发生频繁，带来巨大损害。故障产生原因主要分以下几种：

1.1 绝缘热老化

绝缘老化是指绝缘材料使用一定年限后，长期过负荷运行，会出现绝缘层老化变质而导致绝缘性能下降的现象。绝缘老化常见的有电场作用、晶化作用、腐蚀性老化等。如图1～2分别为绝缘剖面图和绝缘老化图。

图1 电缆剖面图

图2 电缆老化图

1.2 过电压

过电压主要分为大气过电压和电缆内部过电压。一般情况，对于拥有良好绝缘介质的电缆能承受操作过电压或者大气过电压，但实际故障进行分析，许多户外终端头在遭受雷击时被击穿的情况并不少见，也就是说电缆超过所能承受的电压值会发生故障。

1.3 机械损伤

机械损伤是造成电缆故障的重要原因，主要分以下几种：①外界自然力造成的损坏，如因土地沉降引起的过大拉力导致中间接头或导体的断裂；②直接受外力作用损坏，如搬运、挖土、超重等可能造成误伤电缆，地下线路管治不善，使电力电缆受到外力损伤；③敷设过程造成损坏，如电缆弯曲过度造成绝缘保护层破损，机械牵引力过大容易使电缆中间接头拉断等。

1.4 产品质量缺陷

产品质量缺陷主要指电缆本体附件的工艺制作或电缆本体未到达标准，如机械强度不足，选材不够合适等。产品质量缺陷表现在三点：①制作质量缺陷；②电缆制造质量缺陷；③电缆附件质量缺陷。

1.5 绝缘受潮

电缆绝缘指在潮湿的环境下做接头或电缆制作工艺不良都会造成水分侵入，电缆护套有裂纹或被腐烛引起故障。制造电缆包铅（铝）留下砂眼和裂纹等缺陷，也会使绝缘受潮。这些情况最终都会使电缆的绝缘强度大大下降从而导致电缆故障。

2 电力电缆故障分类

根据电缆的故障性质，按试验结果分为以下几类：

2.1 低阻接地或短路故障

常见的有单相低阻接地、两相短路接地和三相短路接地等。低阻接地与高阻故障的区别就是识别起来比较方便，用低压脉冲法即可检测出低阻反射波。

2.2 闪络性故障

当进行电缆耐压试验时，电压超过某一数值，就会成绝缘击穿，称之为闪络性故障。这类故障多数在预防性耐压试验时发生，并且更多出现于电缆中间接头或终端头内。

2.3 高阻故障

相对于低阻故障，这类故障发生的几率相对高，占全部电缆故障比例的80％左右。电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯对芯之间的绝缘电阻低于正常值很多但高于100kΩ而且导体连续性较好。

2.4 开路故障

在电缆各相绝缘都良好的情况下，电缆各芯线绝缘良好，但电缆有一芯或数芯被故障电流烧断或外力破坏，形成完全或不完全断线。

综上，不相同的故障性质类型所采用的测试方法也不相同，如表1所示。

表1 电缆故障分类及测试方法选择

3 测寻电力电缆故障步骤

对于各类电力电缆故障，一般按如下四个步骤进行测寻：

3.1 确定电缆故障性质

电力电缆发生故障以后，第一步必须确定故障的性质，然后才能确定进行故障的预定位的方法，以便选择合适的电缆故障测距和定点方法。

3.2 故障预定位

故障预定位就是从检测端到电缆另一端，然后从电缆另一端返回。

3.3 电缆故障测距

对于故障测距，需要找出故障电缆的敷设路径和埋设深度，便于进行精确定点，常用的故障测距方法有行波法和电桥法。如今，故障测距装置的测距误差一般在4～10m的范围。如图3为六根电缆直埋敷设施工图。

图3 六根电缆直埋敷设施工图

3.4 电缆故障精确定点

故障点的定点，也就是确定故障点的精确位置。利用电流方向法、声磁同步法、音频感应法、跨步电压法等方法进行定点。

4 检测方法与应用

4.1 行波法

行波法最重要的一部分就是速度传播值，为了进行测距时便于理解，需要将速度传播值和传播时间结合起来分析。行波法总归四种方法，低压脉冲反射、脉冲电压、脉冲电流以及二次脉冲法。依据故障的性质选择最合适的方法。

4.2 阻抗法

简单操作是时阻抗法最大的特点，它与经典法关系密切。这种测试方法通过比例和电桥平衡得出结果。它的缺点是测量阻力过大的电缆和过于复杂的故障无法顺利进行检测。目前已经有了对应的解决措施，这种措施能一定程度上提高其适用性，但同时也会增强其信号干扰和增加误差。

4.3 电力电缆测距法

4.3.1 高压脉冲法

高压脉冲法是一种远远超越了经典法的现代测试方法，非常适合高阻测距，在测距的过程中，要格外注意施加电压的值，在放电后形成的脉冲和反射脉冲进行故障点位置的准准计算。这种方法适用范围非常广泛，需要专业的人员进行操作。

4.3.2 经典电桥法

经典电桥法是使用时间最长的一种方法，一直沿用到现在。它多用于故障检测中的单相接，其原理主要是将要将非故障与故障导体连接起来，形成一个小桥，然后调节其他状态达到平衡，这时可以通过电阻等状态的调节来实现，确定平衡之后，就可以进行测量，通过桥臂的电阻比推算出来测试结果。这种方法虽然历时很长且经典，但随着时代发展，这种方法逐渐跟不上电力事业的要求，已经被时代淘汰。

4.3.3 其他方法

电力电缆测距方法，除了高压冲脉法和经典电桥法，还有闪络法、故障点烧穿法、低压脉冲法和二次冲脉法。充分利用高电压对故障点的作用，使其不断放电，然后进行测距，这是闪络法的原理。闪络法又分直闪法和冲闪法，其中直闪法简单，冲闪法复杂，而且直闪法测距更为精准。低压脉冲法操作特点是范围较小，迅速简单，低压脉冲法的主要测试对象时低阻测距，通过脉冲讯号确定故障点，使用不仅方便，而且简单。有助于迅速判断故障位置，非常适合低阻测距，缺点是适用范围有限。闪烙法借助了高电压的放电作用对故障点的进行测定，其又分为复杂的冲闪法和简单的直闪法，其中直闪法更加精确严谨。使用故障点烧法需要根据电缆选材来判断，故障点烧法本质是化高阻为低阻，将故障点烧穿，再用低压脉冲法即可得出测试结果，缺点也是适用范围有限。二次脉冲法虽然使用直观简单，而且操作难度系数低，但适用范围上存在限制，不适合用于检测高阻故障和闪络故障。驻波法，主要在于波的频率振幅此法不适合高阻测量，但十分适合检测开路故障。

5 总结

随着科技的大力发展，目前在不断研究高科技电力测距方法，将测距方法和先进的计算机技术有效结合，可以存储大量电缆信息，可以在测试时迅速智能识别。国外早已研究出电缆在线测距方法，利用GIS方式将故障点完整呈现和一一对应。如今，电力电缆在线测距方法依然需要进一步的研究和提高，我国应更加完善在线测距方法。

综上，电力电缆具有传统电缆不具备的优势，但还是存在一定的问题，所以需要进行电力电缆故障诊断和检测。首先确定故障产生的原因，才能进行诊断和检测，从而保证电力电缆运行的安全性，为中国的电力安全事业做出贡献。

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TM247

A

1004-7344（2016）36-0057-02

2016-12-13

宋唯宁（1989-），男，研究生，主要从事电缆运检及施工管理工作。