恶劣环境下电力电缆故障分析及探测方法

杨占龙

【摘要】本文在阐述矿井电力电缆故障种类及原因基础上，分析了故障检测方法、预防对策及注意事项，希望对矿井电力电缆故障探测有参考价值。

【关键词】煤矿 电力电缆 故障分析 探测

一、矿井电力电缆故障类型与原因

（一）故障类型

矿井电力电缆故障主要包含低阻、高阻及开路三种故障。电缆故障点绝缘电阻低于其特性阻抗，且直流电阻为0，就称之为低阻故障；如果故障电脑直流电阻超过其特性阻抗，就是高阻故障，其也可称为高阻泄露或闪络故障，一般利用等效电路来描述其故障性质；如果电缆电阻比较大，或绝缘制相同，但电压却无法反馈到用户，就是开路或断路故障。

（二）故障原因

电缆故障原因有很多，与设计选型、运行环境、状况、施工及维修管理等息息相关，具体原因主要变现为：机械损伤。该因素造成的故障占比较大，运输、安装都会碰上电缆，如果机械牵引力大就会拉伤电缆造成过度弯曲，从而造成损伤。车辆挤压、岩石砸伤及环境腐蚀等直接外力破坏或自然现象造成的损伤，极易引起电缆本体出现故障。材料不达标。在包缠绝缘层时，其表面出现皱纹、裂损、破口或重叠间隙等，电缆接头附件有缺陷，无法满足《煤矿安全规程》或密封组装要求等。绝缘材料管理不当，造成材料受潮、脏污或老化等。絕缘材料受潮、老化编制。主要是材料中间接头、终端制作工艺不达标，密封不合格，潮气侵入。内部气息受电场作用出现游离现象从而影响绝缘效果，过热也会导致绝缘层出现老化变质。过电压操作。大气、操作、故障暂态等过电压作用击穿电缆绝缘引起故障。电缆接头品质差，中间接头与终端位置防潮、电场分布设计不合理、选材不当、制作工艺欠缺、没有严格执行操作规程等，都会引起电缆头绝缘位置出现故障。

二、矿井电缆故障检测方法

（一）低压脉冲

此方法主要是根据雷达原理，为电缆故障加相应脉冲信号，电波传输到此位置有部分会被反射回来，通过对入射与反射博时间差的分析，计算故障点距离。由于输出信号电压比较低（一般为150v），比较安全，所以被称之为低压脉冲法，其可用于测量电缆低阻、开路等故障及测试长度。

（二）高压脉冲

这种电缆故障检测方法又可称为高压闪络法，主要是为电缆增加高压，以此击穿故障部位并放电，由于故障部位电阻较高，高压瞬间击穿能够引起故障短路，通过寻找短路点来发现电缆故障部位。该方法对电缆进行3秒或5秒的电压释放周期，通过间隙释放到电缆故障位置，就是高压冲闪法。直接释放电压到故障位置并击穿短路的方法称为高压直闪法，对于电缆电阻率泄露较高的故障，可采用此方法进行检测。

（三）再次脉冲

由于某些电缆电阻高并做了接地处理，传统电压检测法无法进行有效检测，二次脉冲法随之出现，经过脉冲对电缆发射低压脉冲，经过电阻率较高故障位置时没有反应，此时再发生高压脉冲。脉冲在另端白反射回，设备保存此波形，对故障点电缆发生高压脉冲，击穿故障点且瞬间转为低阻故障，此时设备触发抵押脉冲，被击穿故障点就会将其反射回。

三、矿井电缆故障预防策略

（一）在线监测电缆负荷电流与电缆温度

如果电缆运行负荷较大，电缆温度就会增大，从而加快电缆绝缘老化、降低使用寿命、绝缘薄弱环节极易被击穿等，因此在实际运行中，应该通过电缆敷设、运行环节、条数及温度等方面校对电缆荷载流量。为了预防电缆运行荷载流量超过规定值，要对其进行实时检测，以此有效预防电缆长期超负荷运行引发故障。在发生故障前，局部升温现象比较常见，安装相应温度监测装置，能够实时反映电缆运行温度，以此全面掌握电缆运行情况，以防电缆过热，及时发现运行隐患，降低故障发生机率。

（二）防止电缆化学与电解腐蚀，确保电缆质量

在选择电缆过程中，要根据使用环境进行选择。在选择电缆敷设路径时，要充分分析土壤资料，判断土壤及地下水腐蚀度，如果侵腐性高，就要在电缆外层增加外层保护，再对电缆装设耐腐管道。对于已埋设好的电缆也要掌握其腐蚀度，必要时可开掘泥土检查。在电缆表层加装屏蔽管，以此增强其包皮绝缘金属能力，重视铅包对大地及其它管线引起的电位差，以防铅包出现电解腐蚀，增强其抗腐蚀能力。相较之传统油质绝缘电缆，交联乙烯电缆耐高温能力要更高一些，且这种电缆工作场允许强度与荷载流量也更好，高落差对电缆敷设没有什么影响，所以在实际施工中应首选交联聚乙烯电缆材料。

（三）提高电缆敷设工艺与质量

在电缆敷设中，隧道、电缆沟、排管及直流等形式是比较常见的，为了有效预防电缆的外力损伤，在敷设作业中，要充分考察周边地面建筑与环境，合理选择敷设方法，严格执行敷设标准，在此基础上保护电缆以免发生故障。在电缆接头施工中，要严防潮气侵入电缆线芯内，要及时密封锯断的电缆头，以防水分入侵。在接头施工前，要采取有效果实消除电缆内因以防电缆出现机械应力。在使用喷灯加热热缩管材过程中，火焰中没有完全燃烧的烟尘微粒附着在管材表面，引起绝缘接触不良，降低绝缘水平，增大电流泄露量，因此要确保擦干净每个管材表面。同时其火焰温度要控制在120-140。C，确保径向均匀收缩在逐渐延伸，严格依照此工艺控制收缩部位与方向，确保空气排除流畅。

（四）加强日常巡检

为了确保电力电缆正常运行，在日常维管中，应对电力电缆加强日常巡检，及时发现并解决故障。在电力电缆巡检中，可以制定日常巡检计划，通过定期巡检，全面提高电力电缆日常维管水平。定期巡检方式，不但能够有效开展巡检工作，同时合理分配、安排相关人员所负责的巡检工作。此外，要根据当地气候与环境，合理、规范的安排人员进行线路巡检。

四、电缆故障探测事项

确保控制箱、电容器、高压发生器、闪测仪、接地线等外皮完整，与接地网连接可靠。探测仪接线牢固、准确。在排除或调球间隙时，要通过放电棒放电。探测前，必须要严格严查电缆接地情况。球间隙大小要以故障位置临界击穿电压与弧短路放电为准，为了方便寻找故障点，放电时间为2-6s。电缆保护层接地良好，以防混淆冲击引起放电或故障放电，导致误判故障。

综上所述，电力电缆对煤矿发展非常重要，所以必须要增强安全事故意识，严格执行定期检修机制，加强日常维护，做好设备实验检测，为电缆安全运行奠定基础。随着现代科技发展，电缆故障探测技术日新月异，但由于煤矿环境比较特殊，工作人员仍须不断总结经验。