110 kV 电力电缆故障查找方法及问题

胡 泊

（西安供电公司高压电缆运检中心，陕西 西安 710065）

0 引 言

本文对于110 kV 电缆可能发生的故障进行了简要分析，并且总结了一般故障发生的原因，以期为针对性的解决电缆故障提供一定的借鉴作用。

1 110 kV 电缆故障原因剖析

在我国社会实践过程中，电缆可能会发生低阻、高阻、断线、泄露及闪络等故障[1]。

但随着我国市场化进程的不断深入，市场对于电力提出了更高层面的需求。110 kV 电缆是我国电网架设的主力军，但是在制造工艺低和风化等作用下，架设完成的电缆经常会出现故障，故障原因具体可分为如下3 个方面。

首先，机械损害。机械损害是指架设完成的电缆受到外力损害、牵引力超过承受能力及剥切损害等。其次，受潮损害。受潮损害就是因为密封不良而导致的电缆受潮，最终使电缆受损。最后，绝缘损害。电缆一旦铺架完成，便会长期暴露在空气中，经过长时间的日晒和风化，电缆外层绝缘体功能会减弱，进而使电缆出现故障[2]。

对于绝缘损害，根源就在于电缆工艺并不完善，我国现行电缆绝缘体大多采取塑料或者橡胶材质，经过长期的风吹日晒，会出现裂缝，进而使电缆的绝缘功能受损。但是随着我国科技的不断发展，高耐受力的绝缘材料已经问世，未来电缆的绝缘损害程度会大幅度降低。对于受潮损害，其根源在于酸雨对于电缆的腐蚀，一旦电缆的保护层被腐蚀出漏洞，就极易可能发生击穿的危险。机械损害电缆绝缘体受外力作用影响出现故障。机械损害是电缆故障的主要来源，尤其是对于低架设电缆，因为机动车行驶碾压或者动物啃食等也极易使电缆出现损伤[3]。

2 电缆故障排查方法及其原理分析

110 kV 电缆可能产生的故障类型繁多，但是最主要的故障是绝缘体功能损害。对于有针对性的检测技术，我国远落后于西方发达国家，尤其是在智能排查领域，我国至今仍没有研制出专业的检测机器。因此，必须结合电缆实际情况，采取多种途径对故障原因进行排查。在实际操作过程中，电桥法成为故障排查适用范围最广的方法。但是随着电磁理论与实践的进一步融合，新型的检测方法逐步问世，进一步降低了我国在电缆故障排查层面的工作风险。

2.1 电桥法

电桥法是运用电桥平衡原理进行测量，即在电桥平衡状态下，电缆长度越长，电阻越大[4]。

2.2 雷达法

利用雷达法对电缆进行故障排查主要是利用反射脉冲和发射脉冲之间存在的时间差，通过时间差计算完成测距。在电缆故障排查时，脉冲信号被输送到电缆过程中会在电缆内自由穿梭，一旦遇到阻抗点时会形成相应反射，专业的测量仪器会将相关的反射脉冲进行分析，再通过运算公式计算出故障发生的大体位置。

不同的反射极性也直接反映出不同的故障原因。如果发射脉冲和反射脉冲之间的极性一致，则说明电缆是发生了开路故障；如果反射脉冲和发射脉冲之间的极性相反，则说明电缆可能发生了低阻故障。雷达法在电缆测量过程中比较简单，并且有专业公式进行计算，可以准确测量出电缆的故障位置。但是脉冲在电缆内运行也会有一定的局限性，时间宽度受限是其最大的局限性，超过相应的时间宽度，反射和发射之间在脉冲层面会产生重叠，进而形成盲区。因此，对于高阻和闪络故障，雷达法并不能准确测量故障原因。

2.3 直闪法

在闪络故障排查过程中，直闪法是故障排查效率最高的方法。闪络故障点会存在较高的电阻，专业技术人员能够利用高压试验设备让故障点出现跃变波和脉冲波，并且在测试口将反射回来的电磁波进行详细记录，根据记录下来的波形计算电波在电缆内的运行时间，根据电波运行时间，进而推算出故障发生点。电压法和电流法是直闪测量法最主要的两种信号采集方式。

在110 kV 电缆排查领域，电压法进行测量时，可能会出现波形变化较小、误差较大等问题，所以在实践过程中，电流法是运用最广泛的故障排查方法。利用电流法进行电缆故障排查，电流耦合器即使于高压回路之间没有形成连接，也可以进行准确测量。这种测量方式保障了测量人员的人身安全，并且操作比较简单。此外，耦合器收集来的电波信号也可以以直观的形式进行故障排查辨认[5]。

直闪法在实际故障排查检测过程中，能够准确收集击穿瞬间的信号，并且利用这一瞬间的信号进行故障点排查。通过这种方式得出的故障点准确性较高。但是任何事物都有正反两个方面，该方法在进行电缆故障排查过程中也存在相应的问题。最核心的问题在于多次放电后，电缆故障点会因为碳阻通道的阻碍无法再利用该种方法进行测量。尤其是在电阻逐渐下降过程中，当电阻下降到临界点后便不会产生闪络，直闪法也就没有任何用武之地。

2.4 冲闪法

冲闪法能够有效地弥补直闪法的功能不足，尤其是当电阻低或者击穿通道形成时，直闪法的检测设备在容量和内阻的限制下无法进行有效测量，但是冲闪法正是由于其高压豁免性能对低电阻故障点进行精确排查。冲闪法的测量原理仍旧是以电流法为主。

本质上，冲闪法是对直闪法的优化升级，冲闪法和直闪法相比，只是增大了放电间隙。电缆的电容一旦达到临界值，也有可能发生电缆击穿，进而导致间隙击穿，此时电流就会对电缆放电。但是间隙放电于故障击穿之间仍旧存在本质上的差距，间隙放电是电波到达末端后，因为反射波重叠到发射波之上，进而出现振幅增强的电波，从而使得故障点击穿。冲闪法与直闪法相比，冲闪法虽然可能会产生击穿电压，但是其接线比较简单，形成的波形信号极易分析，适用范围更加广，尤其是对于断路和高阻故障使用效果更加明显[6]。

2.5 声测法

通过前4 种方法的使用，对电缆可能发生故障的范围进一步缩小，但是具体的故障点仍旧存在模糊，此时就可以使用声测法进行精准测距。在冲击电压设备的帮助下，脉冲电压能够让故障点发生规律性放电。放电能量越大，故障点释放的声音便会越大，可以借助这种方式大体约束故障点的范围。在范围进一步缩小的情况下，技术人员利用定点仪能够精准确定故障发生点，即声音最大的地方，便是故障点的精确所在。但是声测法也具有一定的适应局限性，尤其是在低阻故障排查过程中，电能声音可能比较微弱，进而无法进行有效排查[7]。

2.6 声磁同步法

该种方法是对声测法的改良，在声测法所适用的基础上加入了电磁接收设备，进而使得该种方法不仅可以通过声音来进行故障点的排查，也可以通过收集来的电磁波进行定点排查，在声音和电磁波的双重作用下，最终确定故障发生的。该种方式的原理在于故障点在进行放电发出声音的过程中也会出现脉冲信号，使得电磁波和声波能够实现同步接受。如果一个位置既能够探测到声波也能够探测到电磁波，就说明故障点已经被找到。尤其是在周围噪声较大的环境下，该种方法能够有效识别故障。

3 结 论

在110 kV 电缆被广泛使用的当代，其出现故障的原因以及有效的排查方式，仍旧是相关人员进一步探索的方向。尤其需要通过技术的力量，缩短故障排查时间，提高故障排查效率。