电力电缆故障分析及探测技术研究

王广涛

摘要：随着国家城市及乡村电网改造工作的开展以及各企业现代化设备的引进与应用，电力电缆的应用量迅速增加，电力电缆的运行质量及在故障情况下电力电缆的故障定位及探测技术已经成为电力系统运行的一项重要技术。本文首先分析了电力电缆故障常见的原因，并在此基础上介绍了电力电缆常用的故障检测步骤及探测技术。

关键词：电网 电缆 故障 探测

随着我国经济的发展和社会现代化建设步伐的加快，工农业生产及人民生活的用电量日益增加，对电力的需求量越来越大，对电网的运行安全要求也越来越高。而作为连接各种电气设备、传输和分配电能的电力电缆，以其安全、维护工作量少，稳定性高，有利于提高电能的质量并且美化城市等优点，已经得到越来越广泛的应用。目前，电力电缆所产生的故障在所有供电故障中占了相当大的比重。如何快速、准确地确定故障点位置和判断出故障类型已成为电力电缆使用和运行过程中十分关键的技术之一。

1电力电缆故障产生的原因分析

1.1机械损伤。很多故障是由于电缆安装时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。有时如果损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位才发展到铠装铅皮护套穿孔，潮气侵入而导致损伤部位彻底崩溃形成故障。

1.2绝缘老化变质。电缆绝缘长期在电和热的作用下运行，其物理性能会发生变化，从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而最终引起绝缘崩溃者为绝缘老化，绝缘老化故障率约占19%。电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降，当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、腐蚀绝缘。过热会引起绝缘老化变质，电缆内部气隙产生电游离造成局部过热，使绝缘碳化。电缆过负荷是电缆过热很重要的因素m。安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等都会因本身过热而使绝缘加速损坏。

1.3电缆外皮的腐蚀。电缆外皮腐蚀又分为电腐蚀和化学腐蚀2种。如果电力电缆埋设在附近有强力地下电场的地方，往往出现电缆外皮铅被腐蚀致穿的现象，导致潮气侵入，绝缘破坏。同样电缆路径有通过酸碱作业的地方或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠装和铅包大面积长距离被腐蚀，使电缆出现故障。

1.4过电压。过电压主要是指大气过电压和电缆内部过电压。对实际故障进行的分析表明，许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的。电缆本身的缺陷也会导致在大气过电压的情况下发生故障。

1.5电缆绝缘物的流失。电缆敷设时地沟凹凸不平，或处在电杆上的户外头，由于电缆的起伏、高低落差悬殊，高处的绝缘油流向低处而使高处电缆绝缘性能下降，导致故障发生。这类故障主要发生在油浸纸电缆和不滴流电缆。

1.6设计和制作工艺不良。拙劣的技工、拙劣的接头，电场分布设计不周密，材料选用不当，不按技术要求敷设电缆往往都是形成電缆故障的重要原因。材料缺陷主要表现在三个方面：电缆制造的问题，铅护层留下的缺陷，在包缠绝缘过程中，纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷；电缆附件制造上的缺陷，如铸铁件有砂眼，瓷件的机械强度不够，其它零件不符合规格或组装时不密封等；对绝缘材料的维护管理不善，造成电缆绝缘受潮、脏污和老化。

2电力电缆故障检测的步骤。电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。

2.1电缆故障性质诊断电缆故障性质的诊断，即确定故障的类型与严重程度，以便于测试人员对症下药，选择适当的电缆故障测距与定点方法。

2.2电缆故障测距电缆故障测距，又叫粗测，在电缆的一端使用仪器确定故障距离，现场上常用的故障测距方法有古典电桥法与现代行波法。

2.3电缆故障定点。电缆故障定点，又叫精测，即按照故障测距结果，根据电缆的路径走向，找出故障点的大体方位来，在一个很小的范围内，利用放电声测法或其它方法确定故障点的准确位置。

3电力电缆故障的探测及判断

3.1电力故障的探测方法。低压脉冲法：依据微波传输理论（雷达原理），在电缆故障相上加一脉冲信号，当电波传输到故障点时必然有部分反射回来，通过分析入射波与反射波的时间差，计算出故障点的距离。由于输出的信号电压低（通常为150V）很安全，因此，被称作低压脉冲法。此方法可用来测量电缆的低阻故障、开路故障以及电缆长度测试。

高压脉冲法：又称高压闪络法，是指在高压的作用下使电缆故障点击穿形成闪络放电，使高阻故障转化为瞬间短路故障并产生反射法。采集反射波进行分析，计算出故障点的距离。闪络法又分为冲闪和直闪两种，若高电压是通过球间隙施加至电缆故障相，且3-5秒钟冲击一次则称作高压冲闪法。若直接将高电压施加到电缆故障相直至击穿则称作高压直闪法。此方法主要用来测量泄漏性高阻故障，也可用来测量其它类型故障。

二次脉冲法：针对高阻接地时波形难判断的情况，近几年出现了二次脉冲理论，并在实践中取得良好的效果。首先对故障电缆发射一个低压脉冲，脉冲在高阻的故障点由于特性阻抗变化不大，不会产生反射。脉冲在另一终端被反射回来后，仪器将这个“完好”波形存储起来。然后对故障点电缆发射一个高压脉冲，故障点被击穿，击穿瞬间变成低阻故障，此时仪器触发一个低压脉冲，低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。仪器把两次低压脉冲的波形叠加起来，交叉点的位置就是故障点位置。其特点是易操作、多功能，回波图形简易。

3.2电缆故障的判断

3.2.1当故障点电阻等于无穷大时，用低压脉冲法测量容易找到断路故障，一般来说，纯粹性断路故障不常见到，通常断路故障为相对地或相间高阻故障或者相对地或相间低阻故障并存。

3.2.2当故障点电阻等于零时，用低压脉冲法测量短路故障容易找到，但实际工作中遇到这种故障很少。

3.2.3当故障点电阻大于零小于100Ω时，用低压脉冲法测量容易找到低阻故障。

3.2.4闪络故障可用直闪法测量，这种故障一般存在于接头内部，故障点电阻大于100Ω，但数值变化较大，每次测量不确定。

3.2.5高阻故障可用冲闪法测量，故障点电阻大于100Ω且数值确定。一般当测试电流大于15mA，测试波形具有重复性以及可以相重叠，同时一个波形有一个发射、三个反射且脉冲幅度逐渐减弱时，所测的距离为故障点到电缆测试端的距离；否则为故障点到电缆测试对端的距离。

总之，电力电缆在电力系统中作为传输和分配电能，以及连接各种电气设备等，起着不可估量的作用，迅速、准确地确定电力电缆的故障点，不仅能提高供电可靠性，还可以减少故障修复费用及停电损失。为了更好的确保用户的用电缆故障情况及埋设环境比较复杂，、变化多，测试人员应熟悉电缆的埋设走向与环境，确切地判断出电缆故障性质，选择合适的仪器与测量方法，按照一定的程序工作，才能顺利地测出电缆故障点。