电力系统电力电缆故障原因分析及查找

唐焕志

【摘要】近年来随着电力系统持续发展电力电缆的使用范围呈逐年递增趋势。电力电缆是电力系统中应用最广泛的设备之一，因此电力电缆的安全稳定运行是与电力生产息息相关，一旦电力电缆发生故障，轻则会影响电力设备安全稳定运行，重则威胁人们的生命和财产安全。所以作为电力生产单位及时对电力电缆的故障进行排查处理是非常有必要的。

【关键词】电力电缆  故障   处理方法

一 引言

下面主要针对近年来发生在大连发电有限责任公司因电力电缆故障引发的事故进行故障原因分析及查找方法。

二 电缆故障常见的原因分析：

大连发电公司使用的电力电缆主要采用交联聚乙烯电力电缆。具体型号包括，高压电缆型号：ZRC-YJV-6/6、低压电缆型号：ZRC-YJV-0.6/1，电缆的敷设方式主要是采用架空的电缆桥架形式。近年来随着机组运行周期增加，因电缆故障原因造成机组障碍及非停事件时有发生。造成电缆损坏的原因有很多，主要与电缆具体使用环境有很大的关系。下面举例说明电缆损坏原因：

（一）电缆外绝缘损坏

火电机组电缆故障损坏的区域主要集中在燃料系统、锅炉主厂房等区域。在2017年冬季大连发电公司由于2#锅炉厂房控制电缆故障造成设备误动引发机组跳闸的事故。此次事故的原因是由于电缆表面煤粉自燃而损坏电缆绝缘层，导致电缆短路接地故障引起事故发生。

（二）电缆绝缘受潮

燃料系统由于皮带运行期间煤粉积攒较多，定期要对电缆桥架进行清理粉末，还要对部分电缆桥架区域进行水冲洗。由于电缆使用周期较长并且部分电力电缆制造工艺十分粗糙，保护套有裂缝或者有小孔的存在，而且大连发电公司的电缆采用的是无铠甲电缆因此保护套容易被外物弄破而穿孔，这时进行水冲洗后部分电力电缆在绝缘受潮的情况下非常容易造成接地故障。

（三）电缆机械损伤

电力电缆机械损伤的故障也较为普遍。有些机械损伤表面看起来比较轻微，而且在刚刚受到损伤的时候，并不会造成故障，但是这种情况不会一直维持下去的，随着时间的累积必然会造成电缆的损坏。

（四）电缆绝缘介质老化变质

室外敷设的电力电缆由于受到热胀冷缩的原因，当电缆温度过高或过低时对电缆绝缘介质容易造成损害。另外电力电缆发生短路和接地等故障，能够引起冲击性负荷，从而破坏了电力电缆的绝缘介质。

三 电力电缆故障类型及查找方法

电力电缆故障的查找方法以及设备逐年的更新。由于电力电缆的故障类型不尽相同，对电力电缆进行故障检测方法也不相同。

（一）为便于电缆的故障测寻，可将电缆故障分为以下类型：

1.漏电故障

1）电缆的绝缘水平低，出现漏电现象。

2）芯线相间或对地绝缘电阻达不到要求。

3）芯线之间或对地泄露电流过大。

2.断线故障

电缆一相或几相芯线断开，或者一相导电芯线断一部分。

3.接地故障

1）完全接地，即电缆某相芯线接地，如用摇表测量两者之间绝缘电阻为零。

2）低电阻接地，即电缆一相或几相芯线对地的绝缘电阻值低于 500千欧。

3）高电阻接地，即电缆一相或几相芯线对地的绝缘电阻值在500千欧以上，甚至1兆欧以上。

4.短路故障

有完全短路、低电阻或高电阻短路;有两相同时接地短路或两相直接短路;有三相短路或接地。

5.闪络性故障、混合性故障。

当电缆的电压达到某一定值时，芯线间或芯线对地发生闪络性击穿;当电压降低后，击穿停止。在某些情况下，即使再次提高电压时，击穿亦不出现，经过若干时间后又会发生。这种故障有自动封闭故障点的特点。

（二）电力电缆故障的查找是由三个阶段组成的，电缆故障初测、故障线路路径查找、故障精确定点。

1.电缆故障初测

1）低压脉冲法测试

低压脉冲测试是应用在有低阻故障的情况，例如：短路、开路等。低压脉冲的测试方法是在电力电缆发生故障的相上施加低压脉冲，并且脉冲会沿着电缆传播到阻抗反常的位置，电波反射被追踪仪接收后，追踪仪上就能够显示变化，我们就可以根据测试的波形来判断故障类型。如果是短路和终端端头的开路的话，发射的脉冲就和反射的脉冲式一样的，但是当短路接地和低阻时，发射的脉冲就和反射的脉冲恰好相反。

2）脉冲电压法

脉冲电压法是应用在高阻和闪络故障时的，并且有90%以上的电力电缆故障都是高阻故障，高阻故障发生的主要原因是绝缘层抗电的强度减小，而故障点的阻值都很高，所以此处的电流就会比较小，但是，采用灵敏的仪表是不能够得到故障的位置。脉冲电压法的测量原理是：使用脉冲高压信号或者是直流信号将电力电缆故障击穿，之后，得到放点脉冲从故障点到测量点的一次往返时间，从而计算得到距离。

3）脉冲电流法

脉冲电流法最主要的优点是安全、波形较简单并且接线简单，所以，这种方法的使用时比较普遍的。其方法是施加高压将电力电缆故障点击穿， 再使用相应的记录仪采集到故障被击穿的瞬时产生的行波信号，最后，利用电流的行波信号在故障点与测量点往返时间计算出故障的距离。这种方法有兩种测量方式，冲闪法：能够用于测量泄漏性高阻接地或短路故障，直闪法：能够测量闪络性及一切在直流电压下能产生突然放电的故障。

2.故障线路路径查找

电缆线路路径的查找：在待测电缆上加入特定频率的电流信号，通过接收该电流信号在电缆周围产生的磁场信号来查找出电缆路径和识别出被测电缆。

常用的方法：

1） 音谷法  2）音峰法 3）极大值法

3.故障精确定点方法

1）音频感应法

将音频电流通过音频信号发生器送到发生故障的线芯内，这样就会有音频磁场产生，在磁场内的感应线圈就会对电势产生感应，进而经过放大器送入耳机，工作人员通过判断耳机里声音的特点，就能够精确的查找到故障点。

2）声测法

利用直流高压试验设备向电容器充电、储能，当电压达到某一数值时，球间隙击穿，高压试验设备和电容器上的能量球经球间隙向电缆故障地点放电，产生机械振动声波，从而用定点仪确定故障点位置。

3）音频信号法

主要用于查找金属性短路故障，在发生金属性短路的两者之间加入音频电流信号后，音频信号接收器在故障点正上方接受到的信号会突然增强，过了故障点后音频信号会明显减弱或者消失，用这种方法可以找到故障点。

结语：

电力电缆故障的原因有很多，除了有其自身的质量影响还会受到运行的环境和自然条件的影响。为了确保电力电缆的正常运行，还需要现场的检修维护人员加强维护、提高技术，这样就能使电力系统中电力电缆经济而且安全的运行。

参考文献：

【1】张绍辉.《电力电缆故障现场测距方法的研究应用》. 广东科技，2013，12

【2】刘宁，刘菊梅. 《电缆故障点的测定方法》. 甘肃科技，2013，（11）

【3】任述飞，马国民.《电力电缆的故障诊断及对策研究》. 中小企业管理与科技，2011，（15）