配网电力电缆故障分析及探测

张继伟

电力电缆在配网建设中得到越来越广泛的应用，与此同时，电力电缆故障难以查找这一安全隐患，不仅影响着配网安全供电，也影响着人们的生活。本文针对这一隐患问题，对电力电缆故障探测的意义及产生原因进行有力分析，进一步探讨电力电缆故障探测与定位的方法与要点。

【关键词】电力电缆故障 探测 定位

随着社会经济不断发展，对用电需求日益增加，这使国家、社会对于电网的安全问题越来越重视，对其要求也日益提高。而电力电缆作为传输电能的主要单元，对电网安全运行起着至关重要的作用。随着时间的推移，配网电缆规模越来越大，早期投入运行的电缆已逐步进入老化阶段，由于电缆绝缘部分产生树枝状老化现象以及电缆附件由于呼吸效应进潮而发生边缘放电这一故障，也是在这一时期较为常见的，同时由于城市基础设施、地下管网建设导致电缆被外力破坏也呈现逐年增长态势，因此，防止电力系统意外停电，有效解决因配网电缆及其附件老化而引起的故障，是我们需要关注的问题。

1 探测电力电缆故障的意义及产生故障的原因

当电力电缆运行使用至一定年限时，其发生故障概率也会逐年增加，风险也逐年加大。由于电缆埋在地下，发生故障难以查找，若是故障测距不准确，路径不清楚，则更是加大了查找难度，不仅耽误大量时间，也极易造成严重的傷害及损失。因此，准确探测电缆故障无论对于社会生产还是人身安全都有着至关重要的意义及作用。

长期以来，电缆产生故障大致有以下几个原因：

1.1 机械损伤

这类原因所产生的故障经常导致停电事故，较容易识别，也是最常见的故障，其故障率高达57%。

1.2 绝缘受潮

绝缘受潮所产生的故障则表现为漏电事故。由于电缆中间接头或终端头密封性较差或接触不良导致进水受潮，或者由于电缆本身制造上所产生的质量问题如裂缝，绝缘外护套受到损害等问题而致使绝缘受潮，导致绝缘强度降低，出现漏电事故。这类故障发生概率约为13%。

1.3 绝缘老化或变质

由于电缆长期或过负荷使用，并经受着电和热的双重作用压力，同时电荷的集肤效应以及金属抱箍和钢铠的涡流损耗、介质损耗也会产生附加热量，使电缆温度升高，其物理性能随着时间的推移会发生变化，导致绝缘性能降低并加速老化变质，以至绝缘被击穿，造成严重的电缆故障。

2 电力电缆故障诊断的方法

2.1 确定故障性质

在对电缆所产生的故障进行探测时，首先要了解电缆故障原因、敷设环境、运行情况等，根据具体情况来确定故障性质，是接地、短路、断线还是混合，单相还是两相、三相故障，或者高低阻，泄露性还是闪络性所导致的电缆故障。在确定了故障性质之后，才能根据具体情况来制定具体的方法策略。

2.2 选择故障探测方法

（1）对开路、低阻（低于200Ω）故障如：单相低阻接地、两相短路接地以及三相短路接地等故障常使用低压脉冲法，选择非故障相测出全长波形，再选择故障相测出波形，两者进行对比，确定故障点而进行下一步精确定位。开路故障中全长波形即为故障波形。

低压脉冲法还可以用于测量电缆的总长度，电磁波在电缆中的波速度，还可用于识别电缆的中间接头位置等。

（2）对高阻（大于200Ω）闪络性、泄漏性故障常采用脉冲电流法和二次脉冲法，对于低阻故障也可采用此方法。

脉冲电流法可测量向故障电缆施加高压后，故障点能击穿放电的故障。

（3）直流闪络测试法适用于闪络型故障测试。高阻故障若使用直闪法测试，电压会大量泄流到发生器内阻上，容易损坏高压发生器；同时加到电缆上的电压小，不利于击穿故障点。对于高阻故障，需使用冲击闪络法，给脉冲电容充电后再用高电压击穿故障点放电。

（4）二次脉冲法可测量向故障电缆施加高压使故障点击穿放电后，放电电弧可长时间存在的故障，如：高阻泄漏型、闪络型故障等，具有结合低压脉冲法的波形简单与脉冲电流法可以测量高阻故障的优点，更易于识别故障点，判断更为简便，现也被广泛使用。

3 电力电缆故障探测与定位

3.1 粗测距离

在确定电缆故障性质之后，根据具体的故障性质来选择适当的方法测试故障的距离。此项工作即为粗测距离，整个过程要求较高的效率和准确的数据，这就需要测试人员具有扎实的专业理论知识、技术水平以及丰富的实践操作经验。之前总结出许多粗测方法，其中低压脉冲法与脉冲电流法是日常工作中应用最广泛的两种。随着电缆生产质量不断提高，各种新型绝缘材料在电缆中的应用，使电缆的绝缘不断提高，增加了电缆的安全性。根据调查，电缆故障多为高阻故障，而低压脉冲方法大多数适应于测试低阻电缆故障，当遇到长距离电缆高阻故障无法充分放电时，需要提高施加电压、储能电容的容量等加大冲击电压，增加电缆中电压持续的时间或利用“累积效应”多次用高电压冲击故障电缆击穿绝缘，降低电阻，通过高压信号发生器电流表或电压表摆动的幅度、仪器记录的波形或球间隙放电的声音等确定故障点已充分放电，再利用低压脉冲或脉冲电流法来测试距离。

3.2 精测定点

精测定点是电缆探测过程中极为重要的一步，由于粗测的故障距离具有一定的实际偏差，因此需要精测定点来准确的确定出故障点的具体位置，有效弥补了粗测的距离误差。最常用方法是声磁同步接收法，即向故障电缆中施加高压脉冲信号，使故障点放电，同时电缆周围会产生传播速度极快的脉冲磁场信号和传播速度较慢的声音信号，两者时间差最小的位置就是故障点。极少数情况下超低电阻（即金属性短路）故障会用到音频信号感应法定位。探测电缆故障过程中这是必不可少的环节，只有找到精准的故障点，才能对其进行故障修复以及解决，减少不必要的损失。

4 结语

社会经济的发展使人们对电网的安全问题要求越来越高，这在一定程度上也对电力电缆的可靠运行起到了促进和监督作用，在电子技术及多功能设备的不断发展运用过程中，新型的电缆故障探测设备和技术降低了探测故障的成本和难度等安全问题。随着电力电缆的广泛使用，故障探测仪器会发挥更大的作用，电缆及其故障探测技术也会得到更大的发展。

参考文献

[1]梅竞成.配网电缆故障测试技术分析[J].环球市场，2016，33（14）：137-137.

[2]周亚玲.浅谈电力电缆故障原因及检测方法[J].科技创新导报，2016（33）：30-31.

[3]刘梦飞，隋新.电力电缆故障诊断与监测分析[J].低碳世界，2016（08）：34-35.

作者单位

冀北张家口供电公司宣化客户服务分中心 河北省张家口市 075100