电力电缆故障探测技术的应用与效果探析

吴 迪

（大庆油田中油电能供电公司配电运维部电缆运检一队，黑龙江 大庆 163000）

0 引 言

实际应用中发现，充分利用电力电缆取代传统的地面架空线供电模式，不仅能够有效节约占地面积，而且电力电缆运行不会受到外界因素影响，整体运行安全性较高，且后期运行维护也相对简单，能够充分保障整个供电网络运行的安全性与可靠性。但是，电力电缆在实际应用中故障发生频率较高。由于电力电缆通常采取地下敷设的方式，所以发生故障后定位故障点位置非常困难，给整体抢修工作增加了难度，影响了动点网络运行的可靠性。因此，针对电力电缆故障检测技术进行深入研究，能够为电力企业创造更多的经济效益和社会效益。

1 常见电力电缆故障原因以及特征

1.1 机械损伤

（1）在一些市政工程、交通运输工程建设过程中，由于没有全面了解地下电力电缆铺设情况而导致电力电缆误伤。

（2）电力电缆在施工作业过程中如果机械牵引力过大会导致电力电缆出现拉伤现象，而过度的弯曲也会导致电力电缆损坏绝缘层和屏蔽层。在电力电缆施工过程中如果存在野蛮施工现象，同样会损伤电缆绝缘层和保护层。

（3）电力电缆中间或者端头位置如果出现绝缘胶膨胀，会导致电缆外壳或者周边电缆保护套出现胀裂现象；电力电缆的管口以及支架的位置电缆外皮也经常会因为自由行程而导致擦伤；如果电力电缆在运行过程中出现了土体沉降或者滑坡等现象，会导致电力电缆在拉力作用下出现断裂[1]。

1.2 绝缘损坏

绝缘损坏主要指电力电缆中间以及端头位置密封工艺不合理或者电力电缆出现密封失效。电力电缆制造过程不符合相关标准规定要求，会导致电缆外部的保护层出现裂纹；如果电力电缆实际选型不合理，会导致电缆长期处于高负荷运行状态，从而导致其提前老化；如果电缆在运行过程中周边环境存在能够与电缆绝缘层发生化学反应的物质，也会导致电缆提前老化。

2 电力电缆故障探测技术

2.1 冲击放电法

冲击放电法是现有电力电缆故障探测技术中实用性较强的一种。该技术在针对电力电缆中存在高电阻接地或者短路等故障进行探测时效果显著。冲击放电法主要是充分利用高压脉冲设备对电力电缆进行冲击，从而使电力电缆故障点出现击穿放电现象。在放电过程中，电缆会产生机械振动，使得相关维修人员能够在地面上听到类似于锤击的声音，从而快速准确地判断出电力电缆的故障位置。但是，利用冲击放电法进行电力电缆故障探测必须要通过多次放电才能完成，而反复的放电冲击会对电力电缆绝缘层造成损伤。尤其是一些额定电压相对较低的电力电缆，在冲击放电法放电的过程中会出现明显损伤。因此，实际应用冲击放电法时要充分考虑这一问题。

2.2 低压脉冲法

低压脉冲法主要指的是通过改变电力电缆结构中发射脉冲和反脉冲的时间差，通过仪器进行记录，对相同特性的图形进行分析比较，或者针对同一根电缆正常相所获取的特征图形进行分析比较。该方法主要对电力电缆机组故障、短路或者断路故障等进行探测具有明显效果。通过该方法能够有效测量电缆实际长度，而且能够明确区分出中间头和终端头。

精确识别反射脉冲的具体极性后，能够最终判断故障性质。例如，通过比较发现反射脉冲与发射脉冲实际的极性保持一致，就可以判断电力电缆故障为断路；如果两种脉冲的极性相反，可以判断电力电缆故障为短路。

2.3 音频感应法

实际运行过程中，电力电缆经常会出现短路接地故障。而在所有的短路接地故障中，实际故障电阻不超过10 Ω低阻故障非常普遍。电力电缆实际发生故障时，如果电阻较低，故障位置就会产生非常微弱的放电声音，此时如果利用冲击放电法进行故障位置确定相对困难，尤其是针对出现金属性连接的短路接地故障，不能通过放电声音具体确定故障位置。这种情况下，可以充分应用音频感应法探测故障。音频感应法在探测电力电缆两相短路接地、三相短路、三相短路并接地等故障时，能够起到很好的效果。实际故障探测过程中，将发生故障的电力电缆短路线芯中输入一个1 kHz音频信号，能够在电缆线芯的周边环境中产生一个磁场，然后在地面利用接收线圈接收磁场信号，并将其传输到接收机中进行放大处理。在地面接收的磁场主要有2个导体通过电流而产生，且这个磁场会随着电缆扭距的变化而产生一定变化。因此，当地面的接收线圈在接近故障点的位置移动中，就会发出一个规律性的声响。刚经过故障点正上方位置的时候，通常声响会明显增大。而随着探测头继续向前移动，接收的音频信号会出现明显减弱或中断现象，从而精确判断故障点位置。

3 电力电缆故障探测实际应用分析

某建筑集团10 kV电力电缆发生故障，使用的电缆类型为10 kV XLPE绝缘电缆，电缆总体长度达到530 m，初步判断出现了单相低阻金属性接地故障[2]。

充分结合电力电缆故障类型，最终选择了低压脉冲回波法进行探测，实际探测波数达到了175 m/μs。通过对其正常相和故障相波形的比较，最终确定故障点位置与测试端实际距离为80 m。由于该故障接地电阻相对较小，且实际产生的放电声音很弱，可以判断该故障属于“死接地”故障。由于利用声磁同步法并没有精确找到实际发生故障的位置，故充分结合故障具体性质后，最终选择了利用音频感应法来定位故障位置，确定了实际故障点位置与探测位置直线距离为67 m。

由于该故障发生位置附近是一个公交车站，该公交车站一个房间内打下接地钢钎的时候，接地钢钎打中了电力电缆，接地钢钎通过接地网造成了电力电缆接地故障。在将该钢钎拔除后，立刻成为高阻故障，放电声音进一步增加。

4 结 论

电力电缆是整个供配电网络中重要的组成部分，在电能输送过程中发挥了重要作用。充分运用电力电缆进行电能输送不仅能够有效提升整个输电网络运行的稳定性，而且能实现供电网络优化。因此，充分保证电力电缆运行可靠性，准确定位电力电缆故障位置，并采取有效措施进行处理，能够充分保证整个供电系统运行的可靠性。可见，有效提升电力电缆故障探测技术水平和实际应用效果具有非常重要的现实意义。