电力电缆故障分析与探测

马文立+吴昊+王晓文

摘 要：随着我国家电网的不断更新改造，新型现代化电力设备得到更好的应用，高压电力的应用也逐渐增多，为提高电力故障检修效率，保证供电的可靠性，需要对出现故障的位置快速准确探测，电力电缆维护的日常工作情况对运行中产生的故障进行探测，本文主要分析电力电缆在实际操作过程中出现的故障，结合现场应用，检验脉冲法对电缆故障探测的准确程度，探讨电力故障的排除方法和技术。

关键词：电力电缆；故障探测；脉冲法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.145

0 引言

目前我国社会经济快速增长，现代化生产中需要使用大量的机电设备，人们生活对电力的需求与日俱增，国家电网在运行标准不断提升的同时加强对电力传输设备、电力设施的升级；新型电力电缆相比传统电缆具有更加安全高效和运行更加稳定的优点；电力电缆具有安全、可靠的优点，被广泛应用。但由于电力电缆常埋于地下，受机械损伤和绝缘老化等问题导致电缆常发生短路故障，随着城市电网的开展，电力电缆故障测试技术成为供电部门日益关注的问题，供电过程出现电缆故障时可以及时对故障节点进行迅速定位是维护电力电缆正常运行的关键。

1 电力电缆常见故障原因

1.1 电缆电力绝缘和保护层受损

在煤矿复杂地质条件下，电缆绝缘体长期在高温和强电压的作用下，电缆本身的电阻发生变化，导致绝缘效果降低而引起绝缘老化，绝缘体的老化故障遇到空气中的臭氧或腐蚀绝缘过热导致绝缘老化变质，过热电缆安装于电缆密集地区，会导致通风不良导致电缆本身过热而绝缘加速。电力电缆外表的保护层容易受到侵蚀，电力电缆铺设路段附近的地下电场有极强的腐蚀性，铅保护层受潮容易引起线缆断裂而引发短路，是造成电缆电力故障的常见原因之一。

1.2 电缆本身质量和操作问题

电力电缆在设计时没有按照规范标准进行，在制作中使用劣质材料，不合理的电场分布和违规操作是造成电力故障的主要原因，电缆本身质量问题主要表现在：电缆在制作时的绝缘部位包裹出现破损或不平整等问题，电缆附属设备在制造中出现电缆金属表面粗糙；电缆零件设计达不到技术要求发生的泄露问题；电缆绝缘体和绝缘层受潮造成的电力电缆故障。在铺设电力电缆工程作业中，相关操作人员未按照规定施工，靠近电力电缆管线进行施工容易造成电力电缆破损；加上长时间的电力电缆线路收到侵蚀后电缆出现故障，导致电力崩溃，成为电缆发生故障的原因，给人们的生产生活造成严重影响。

1.3 电压超过电缆承压

电缆在架设工程完成后没有进行找平处理，不平整的地方容易造成电力电缆不在一个水平面上，电缆的起伏造成高处绝缘物向低处导致电缆的短路；当电缆中电压超过电缆承受值时会发生电压过大造成的大面积烧毁电缆，多数户外终端故障均有大气过电压引起，电缆本身的缺陷也会导致电缆故障的发生。

2 电力电缆的故障检测方法

电力电缆在出现故障时，首先需要诊断故障原因，其次测量故障发生的长度最后确定故障发生点；在电缆发生故障时分析故障的类型和轻重，针对不同的故障采取不同措施；电缆故障距离测算通过粗测发进行，在电缆终端采用现场仪器对故障距离进行测算，最后按照故障测距结果，找到故障节点的大体位置，利用放电声测试法探测故障点的准确位置。目前国际上提出的二次脉冲法也就是多种脉冲法测试法，可以监测高阻、低阻和断路故障，二次脉冲法结合低压脉冲法和冲击脉冲法相结合的方法，利用冲击高压击穿故障点，检查反射脉冲，得到故障点的距离。故障监测的另一方法是直流电桥法，该方法基于电缆沿线均匀程度与缆芯电阻成正比，根据惠斯通电桥原理讲电缆短路和故障点两侧的电阻引入直流电桥，但该技术存在灵敏度低的缺陷，未广泛使用。

3 电力电缆故障节点探测方法

脉冲法是通过应用行波理论对电缆均匀长线进行分析，采用观测脉冲在电缆中测算往返所需时间计算故障点距离，与电缆中波的传播速度和电缆的绝缘介质相关，与电缆导体芯线无关，因此得到广泛使用。

3.1 低脉冲反射法

低脉冲反射法是由于输出的信号电压为150V以内较为安全而得名采用仪器测量低阻或开路故障，根据微波雷达传输原理，在发生故障时加一脉冲信号，若电波传输到故障点会有部分信号反射回来，通过计算该时间差，计算出故障点的距离，该技术可以用来测量电缆低阻故障和电缆长度测试。

3.2 脉冲电流法测距

由于电缆故障点的电阻较大，当发生高阻故障时，故障点的发射系数几乎为零，低压脉冲测量法无法准确辨别，因此需要通过高压闪络测量法监测；高电压促使电缆故障点闪络放点，会瞬间造成电路短路，采用仪器采集记录故障点反射的脉冲电流波，依靠判断电流行波信号在侧两端和故障端两端往返的时间测算距离，脉冲电流法主要使用现行电流防止在低压侧底线旁边，不直接链接高压，因此具有安全方便的优点。

3.3 二次脉冲法

部分电缆电阻采用较高的接地处理，传统电压检测法无法很好的进行监测，二次脉冲测量法经过对电缆发射低压脉冲，脉冲经过电阻高的故障点时有反应，脉冲在另一端反射回来后，设备将来回的波形进行记录储存，计算故障点的距离。

3.4 电力电缆故障的排除方法

在电缆故障测距时，存在一定距离的误差，在测量和绘制电缆线路图也存在误差，这就需要根据测距结果判断故障点的位置，减少开挖工作量，若进行精准的故障定点可采用声测定位法、脉冲信号发和声磁信号同步接收定点法。

4 结束语

电力电缆是电力系统中不可或缺的部分，需要对电缆进行定期检查和维护，在电力电缆检修工作中对故障部分进行准确分析定位，可以减少电力供应问题带来的经济损失；脉冲法可以准确的测算电缆故障之间的距离，一般对高阻和闪络性故障进行测量，低压脉冲发射发可以精准可靠的监测低阻和短路故障，两种方法都是通过脉冲信息在故障点和测量点之间往返的距离计算，在实际操作中，电缆故障点地质环境复杂，改善定点探测技术，提高探测灵敏度是技术的关键。另外电力系统工作人员需要充分了解电缆铺设环境，掌握电缆故障判断的方法，为电力系统的正常运行奠定基础。

参考文献：

[1]陈化钢.电气设备预防性试验方法[M].北京：水利电力出版社，1999.

[2]李建明，朱康.高压电气设备试验方法[M].北京：水利电力出版社，2001.

[3]赵进军，侍海军，张少炎.电力电缆故障探测技术分析[J].江苏电机工程，2007（03）.