李　仁，李永飚，呂俊霞

（河南工業(yè)職業(yè)技術學院，河南南陽473009）

電力電纜常見故障的處理方法

李仁，李永飚，呂俊霞

（河南工業(yè)職業(yè)技術學院，河南南陽473009）

摘要：分析了電力電纜常見的故障處理方法。包括電纜故障的類型、電纜線路故障產(chǎn)生的原因、電力電纜故障的類型及處理、電纜故障的粗測方法、電纜故障的精測方法等。

關鍵詞：電力電纜；故障；查找；處理

1　引言

電力電纜是用于傳播和分配電能的。常用于城市地下電網(wǎng)、發(fā)電站的引出線路、工礦企業(yè)的內部供電及過江、過海的水下輸電線路。在電力系統(tǒng)中，電纜所占的比重正逐漸增加。電力電纜在電力系統(tǒng)的主干線路用以傳輸和分配大功率電能的電纜產(chǎn)品，其中包括1kV－500kV以及以上各種電壓等級、各種絕緣的電力電纜。

2　電纜線路的故障類型

電力電纜故障類型較多，比較常見的有漏油、接地、短路、斷線等。

2．1漏油

過負荷引起溫度過高使內部油壓升高，一般從中間接頭或端頭滲漏出來。

端頭高低差過大由靜壓造成的漏油。

中間接頭或終端頭絕緣包扎不緊，端頭密封不好。

2．2接地和短路

負荷過大造成絕緣老化過快而損壞。終端頭或中間接頭密封不良而進水。鉛包上有小孔、裂紋、化學劑電腐蝕、或被外物刺穿，潮氣和水分進入電纜內部使絕緣損壞。彎曲半徑太小，或受到外力而發(fā)生機械損傷。絕緣制造中的先天缺陷，如有裂紋、填料過少、浸漬不良、合成物不穩(wěn)定等。受到的沖擊而過電壓擊穿。低阻接地或短路故障。電纜一芯或數(shù)芯對地絕緣電阻或芯與芯之間的絕緣電阻低于100kΩ，而導線連續(xù)性良好者。一般常見的有單相接地、兩相或者三相短路或接地。

2．3斷線

施工中挖斷和損壞電纜、敷設處地面沉降而受到拉力太大、導體制造中的缺陷等都可能造成電纜斷線故障。

斷線故障：電纜各芯絕緣良好，但有一芯或數(shù)芯導體不連續(xù)，而且經(jīng)電阻接地。

閃絡性故障：這類故障大多數(shù)在預防性耐壓試驗時發(fā)生，并多數(shù)出現(xiàn)于電纜中間接頭或終端接頭內。發(fā)生這類故障時，故障現(xiàn)象不一定相同。有時在接近所要求的試驗電壓時擊穿，然后又恢復，有時會連續(xù)擊穿，但頻率不穩(wěn)定，間隔時間數(shù)秒至數(shù)分鐘不等。

2．4交聯(lián)聚乙烯電纜的故障

交聯(lián)聚乙烯電纜已得到廣泛的應用，而這種電纜的故障又有其特殊性，其老化可分為化學樹、水樹和電樹老化。

2．4．1化學樹老化

埋在有硫化物工廠廢液或者地下水泊沙土中的電纜，或受硫化物影響環(huán)境中的電纜，當硫化物透過護套和絕緣，與銅導線起化學反應生成硫化銅，再析出到絕緣層中，就會變成化學樹。黑色的樹枝狀物質在絕緣層中擴展形成樹狀型。其危害是使電纜絕緣性能下降，表現(xiàn)為介質損耗增加，耐壓值下降，絕緣電阻降低，直流泄漏電流增加，最后使絕緣擊穿。

2．4．2水樹老化

水分由于某種原因而進入電纜后，在電場下因電場不均勻，電應力集中處形成樹枝現(xiàn)象。它可分為內導水樹（以電纜內半導電層作為起點的水樹）、蝴蝶形水樹（以絕緣層中雜質和氣隙為起點的水樹）、外導水樹（以電纜的外半導電層作為起點的水樹），而引起事故通常為內導水樹。

2．4．3電樹老化

這是絕緣內部或與其他物質接觸面間存在間隙或有雜質，及屏蔽層有突出部分導致電場集中，在薄弱處發(fā)生放電現(xiàn)象。

3　電纜線路故障原因

3．1機械損傷

機械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。有些機械損傷很輕微，當時并沒有造成故障，但在幾個月甚至幾年后損傷部位就會發(fā)展成故障。造成電纜機械損傷的主要原因如下。

安裝時的損傷。在安裝時不小心碰傷電纜，機械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜過度彎曲而損傷電纜。

直接受外力損壞。在安裝后電纜路徑上或電纜附近進行城建施工，使電纜受到直接的外力損傷。

行駛車輛的振動或沖擊性負荷造成地下電纜鉛（鋁）裂損。

因自然現(xiàn)象造成的損傷。如中間接頭或終端頭內絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護套。因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷。因土地沉降引起過大拉力，拉斷中間接頭或導體。

3．2絕緣受潮

電纜絕緣受潮后會引起故障。

造成電纜受潮的主要原因如下：因接頭盒或終端結構不密封或安裝不良導致的進水。電纜制造不良，金屬護套有小孔或裂縫。金屬護套因被外傷刺傷或腐蝕穿孔。

3．3絕緣老化變質

電纜絕緣介質內部氣隙在電氣作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降。當絕緣介質電離時，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝酸等化學生成物，腐蝕絕緣層。絕緣層中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生水解，造成絕緣下降。過熱會引起絕緣層老化變質。電纜內部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱，使絕緣層炭化。電纜過負荷是電流過熱很重要的因素。安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及熱力管道附近的部分都會因本身過熱而使絕緣層加熱損壞。

3．4護層的腐蝕

由于電解和化學作用使電纜鉛包腐蝕，因腐蝕性質和程度的不同，鉛包上有紅色、黃色、橙色和淡黃色的化合物或類似海綿的細孔。

3．5過電壓

大氣過電壓和內部過電壓使電纜絕緣所承接的電應力超過允許值而造成擊穿。對實際故障進行分析表明，許多戶外終端頭的故障是由于大氣過電壓引起的，電纜本身的缺陷也會導致在大氣過電壓時發(fā)生故障。

3．6材料缺陷

材料缺陷主要表現(xiàn)在三個方面。一是電纜制造的問題，主要有包鉛（鋁）留下的缺陷，包纏絕緣過程中，紙絕緣上出現(xiàn)褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷。二是電纜附件制造的缺陷，如鑄鐵件有砂眼、瓷件的機械強度不夠，其他零部件不符合規(guī)格或組裝時不密封等。三是對絕緣材料維護管理不善，造成制作電纜中間接頭和終端頭的絕緣材料受潮、臟污和老化，影響中間頭和終端頭的質量。

3．7中間頭和終端頭的設計和制作工藝問題

中間接頭盒終端頭的設計不周密、選用材料不當、電場分布考慮不合理、機械強度不夠等是設計的主要弊病。另外中間接頭和終端頭的制作工藝要求不嚴，不按工藝規(guī)程要求進行，使電纜頭的故障增多，例如封鉛不嚴、導線連接不牢固、芯線彎曲過度、使用絕緣材料有潮氣、絕緣劑未灌滿造成盒內有空氣隙等。

3．8電纜的絕緣流失

油浸絕緣電纜敷設時地溝凹凸不平，或處在電桿上的戶外頭，由于起伏、高低落差大，高處的絕緣油流向低處而使低處電纜絕緣性能下降，導致故障發(fā)生。

4　電力電纜故障的處理

4．1電纜故障類型

接地故障。電纜一芯或多芯接地。短路故障。電纜兩芯或三芯短路。斷線故障。電纜一芯或多芯被故障電流燒斷或外力破壞，形成完全或不完全斷線。

閃絡性故障。這種故障大多數(shù)在預防性試驗中發(fā)生，并多出現(xiàn)在電纜中間接頭盒終端頭。故障現(xiàn)象是當所加電壓升至某一數(shù)值時擊穿，電壓降至某一數(shù)值時絕緣又恢復。

4．2電纜故障的處理

查找電纜故障部分，通常是用搖表測量絕緣電阻、做直流耐壓試驗并測量泄漏電流，以測試電纜芯對地或電纜芯之間絕緣狀況，來發(fā)現(xiàn)電纜故障。然后用故障探測儀找出故障點，切除故障部分。

切除故障修復后，必須進行電纜絕緣的潮氣試驗和絕緣電阻試驗。

電纜故障修復后，必須核對相位，并做耐壓試驗，經(jīng)試驗合格后，方可恢復運行。

無論電纜是在運行中或試驗時發(fā)現(xiàn)的故障，其故障部位割除后應妥善保存，以便進行分析，采取反事故對策。

修理電纜線路故障，必須填寫故障測試記錄。

5　電纜故障查找方法

電纜故障查找分為粗測和精測。所謂粗側，也就是利用一定的儀器對電纜故障進行測量，測出故障點距離始端的距離。所謂精測，就是利用儀器對故障進行定點，找出故障的準確位置。

5．1電纜的粗測方法

（1）直流電橋法

直流電橋法是一直廣泛應用的一種測距的方法。也被業(yè)界稱為經(jīng)典方法。依據(jù)電纜沿線均勻，電纜長度與電纜芯電阻成正比的特點，根據(jù)惠斯登電橋的原理，可將電纜短路接地、故障點兩側的環(huán)線電阻引入直流電橋，測量其比值。由測得的比值和電纜全長，可算出測量端到故障點的距離。

電橋法的優(yōu)點是精確度高，波形容易判斷，對操作人員要求不高。在連線時一定要注意盡可能減小連接點的電阻值，還需要清楚電纜的長度，否則將對測量結果造成很大的誤差。缺點是由于受儀器輸出電壓所限，測量范圍有限，面對高阻故障無能為力。

（2）脈沖法

脈沖法能較好地解決高阻和閃絡性故障的探測，而且不必過多依賴電纜長度、截面等原始資料，因而得到了越來越多的應用。

所有儀器的基本探測原理均是將電纜認為均勻長線，應用行波理論進行分析研究，并通過觀測脈沖在電纜中往返所需要的時間來計算到故障點距離。

低壓脈沖發(fā)射法是向故障電流發(fā)射低壓脈沖的測距方法，可以用來探測斷線和低阻短路故障。

高壓脈沖發(fā)射法主要用來探測高阻性短路或接地故障及閃絡性故障。這些故障通常發(fā)生在中間接頭或終端頭。高壓脈沖法是一種無須燒穿故障點的測距方法，應用日漸廣泛。

5．2電纜的精測方法

定點的方法有許多種，包括聲測法、感應法、探針法和電流方向法等。

（1）聲測法

目前使用的試驗接線，記錄的是沖擊電壓波形，如直流閃絡法（直閃法）就是其中的一種。直流閃絡用聲測法確定故障點的具體位置。測距只能估計故障區(qū)段，實際工程中要求更精確地判斷故障點以減少挖掘量。因此，在開挖前要先定點，即用儀器在可疑地段尋測，準確判斷故障的實際位置。測量的絕對誤差應不大于1米。對長度僅為數(shù)十米的短電纜，可不必粗測而直接定點，且故障多在終端頭。即使長達數(shù)百米的電纜，如需燒穿測距，也宜在燒穿前用聲測法測量定點，以防電阻降得過低破壞了聲測的條件。

聲測法靈敏可靠，較為常用，除接地電阻特別低（小于50Ω）的接地故障外，都能適用。

聲測法所用的聲波接收器由電壓晶體拾音器、放大器和耳機組成。當放電能力足夠大時，簡單的振膜式聽棒就可直接聽音，而不受電磁干擾，相當準確。這種聽棒實際上就是一根金屬管，一頭接觸地面，另一頭做成喇叭形，上覆鐵皮薄膜以供測聽。測聽時應仔細辨別聲音的大小，最響點才是故障點。

為了收獲足夠的聲能，僅靠整流裝置輸出的約0．1A的電流是不夠的，故接入高壓電容器儲藏電能，在故障點間隙擊穿時電容瞬間沖擊放電，電容量越大儲能就越大，可保證在放電瞬間釋放出足夠的能量。

（2）感應法

用感應法確定短路點位置。音頻電流感應法適用于電阻較低的相間故障，包括兩相短路、兩相短路并接地。但通常不能用于單相接地故障，因為電纜頭金屬護套一般均在兩端接地。因此從信號發(fā)生器的音頻電流故障點分成兩邊往回流，在接地點任一側的信號都不會發(fā)生變化。

目前，廣大的電力電纜故障測試儀用戶使用的以“沖閃法”為基礎的電纜故障測試儀，在解決低壓電纜的低阻故障點和接地電阻為零的故障時，一般都能用測距儀較方便地粗測出故障點的距離（此類故障點的距離測試是無須高壓放電設備的，用的是低壓脈沖法），但故障點定位還是要用打火、放電、聽聲音這一方法，同時該類儀器的路徑和定點儀是分開的，這就造成找準路徑無法同步定點，而定點時又往往走偏路徑，而且該儀器的路徑由于原理限制，在找電纜路徑時，很難找到電纜的準確路徑，一般是在1m－2m的寬度之間。

電纜故障的查找，是電纜行業(yè)技術含量較高的工作，僅僅依靠原理和儀器是遠遠不夠的，它需要操作人員在平常工作中積累豐富的經(jīng)驗。

參考文獻：

［1］郭濤，陳冬雪．怎樣查找和處理電氣故障［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2011．

［2］張衛(wèi)．常用電氣設備的維修［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2011．

［3］芮靜康．常見電氣故障快速診斷與維修［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2010．

［4］芮靜康．供配電系統(tǒng)的施工、運行和維護［M］．北京：中國電力出版社，2008．

［5］芮靜康．常見電氣故障的診斷與維修［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2007．

中圖分類號：TM757

文獻標識碼：A

文章編號：1005—7277（2015）03—0056—04

作者簡介：

李仁（1984－），男，河南南陽人，碩士研究生，河南工業(yè)職業(yè)技術學院機電工程系助教，主要從事機電一體化技術的教學與應用研究工作。

李永飚（1988－），男，河南人，本科，河南工業(yè)職業(yè)技術學院機電工程系教師，從事機電教學工作。

收稿日期：2014－02－17

Common faults processing methods of the power cable

LI Ren，LI Yong-biao，LV Jun－xia
（Henan Polytechnic Institute，Nanyang 473009，China）

Abstract：The common faults processing methods of the power cable are analyzed．Including the fault types and the line fault causes of power cable，rough detection and accurate detection methods of the cable fault and so on．Key words：power cable；fault；finding；processing