摘 要：本文結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，從四個(gè)方面對(duì)輸電線路中電纜的故障分類、原因、性質(zhì)、電纜預(yù)定位方法及電纜故障點(diǎn)精確定位與電纜識(shí)別方法進(jìn)行了分析，希望能和同行技術(shù)人員共同學(xué)習(xí)、進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)輸電線路定位故障原理分析

1電纜故障分類

電纜故障從形式上可分為串聯(lián)與并聯(lián)故障。串聯(lián)故障是指電纜一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體（包括鉛、鋁外皮）斷開(kāi)。通常在電纜至少一個(gè)導(dǎo)體斷路之前，串聯(lián)故障是不容易發(fā)現(xiàn)的，并聯(lián)故障是指導(dǎo)體對(duì)外皮或?qū)w之間的絕緣下降，不能承受正常運(yùn)行電壓。實(shí)際的故障組合形式是很多的， 幾種可能性較大的幾種故障形式是一相對(duì)地、兩相對(duì)地和一相斷線并接地。根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況， 電纜故障可分為開(kāi)路、低阻、高阻與閃絡(luò)性故障。

1.開(kāi)路故障。電纜的各芯絕緣良好，但有一芯或數(shù)芯導(dǎo)體斷開(kāi)或雖未斷開(kāi)但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端， 或雖然終端有電壓但負(fù)載能力較差。

2.低阻故障。電纜的一芯或數(shù)芯對(duì)地的絕緣電阻或芯與芯之間的絕緣電阻低于正常阻值較多，電阻值低于10Zc而芯線連接良好的。一般常見(jiàn)的這類故障有單相接地、兩相或三相短路或接地。

3.高阻與閃絡(luò)性故障。電纜的一芯或數(shù)芯對(duì)地的絕緣電阻或芯與芯之間的絕緣電阻低于正常阻值較多，但高于10Zc 而芯線連接良好。若故障點(diǎn)沒(méi)有形成電阻通道，只有放電間隙或閃絡(luò)性表面，此時(shí)故障即為閃絡(luò)性故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)，這兩類故障約占整個(gè)電纜故障的90%。

2電纜線路故障原因

電力電纜線路故障率和多數(shù)電力設(shè)備一樣， 投入運(yùn)行初期（1～5 年內(nèi)）容易發(fā)生運(yùn)行故障，主要原因是電纜及附件產(chǎn)品質(zhì)量和電纜敷設(shè)安裝質(zhì)量問(wèn)題；運(yùn)行中期（5～25 年內(nèi)），電纜本體和附件基本進(jìn)入穩(wěn)定時(shí)期，線路運(yùn)行故障率較低，故障主要原因是電纜本體絕緣樹(shù)枝狀老化擊穿和附件呼吸效應(yīng)進(jìn)潮而發(fā)生沿面放電；運(yùn)行后期（25 年后），電纜本體絕緣樹(shù)枝老化、電- 熱老化以及附件材料老化加劇，電力電纜運(yùn)行故障率大幅上升。隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，機(jī)械損傷、護(hù)層的腐蝕、過(guò)電壓、材料缺陷以及設(shè)計(jì)制作工藝的問(wèn)題等導(dǎo)致故障時(shí)有發(fā)生。

3電纜故障性質(zhì)的判斷

所謂故障的性質(zhì)， 就是確定： 故障電纜電阻是高阻還是低阻； 是閃絡(luò)還是封閉性故障； 是接地、短路、斷線， 是單相、兩相， 還是三相故障。根據(jù)電纜故障性質(zhì)的判斷， 我們可以采取相應(yīng)的試驗(yàn)手段以便于快速、準(zhǔn)確地測(cè)定電纜故障點(diǎn)，若電纜故障為低阻故障， 我們則采用脈沖法。若電纜故障為高阻故障，我們則采用沖擊高壓閃絡(luò)法。

1.運(yùn)行中的電纜發(fā)生故障時(shí)， 預(yù)報(bào)警并顯示則有可能是電纜短路或接地故障， 此類故障有可能由于短路接地電流大而造成斷線故障。

2.預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的故障多為高阻故障。

3.對(duì)故障電纜進(jìn)行絕緣電阻測(cè)定及導(dǎo)通試驗(yàn)。

用2500V 兆歐表測(cè)量電纜芯線對(duì)地和相間的絕緣電阻來(lái)判斷電纜故障是對(duì)地還是相間， 是高阻還是低阻故障， 如絕緣電阻較低時(shí)， 則可用500V―1000V 兆歐表測(cè)量。導(dǎo)通試驗(yàn)時(shí)， 將電纜芯線之間在一端短接起來(lái)， 在另一端用萬(wàn)用表測(cè)量電纜芯線間的電阻， 來(lái)判斷電纜是否斷線故障。電纜故障確定后， 首先選擇最簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確的尋測(cè)方法。

4電纜預(yù)定位方法

由于電力電纜產(chǎn)品在發(fā)展過(guò)程中不斷采用新的絕緣材料， 因而電纜的絕緣電阻也不斷增高， 過(guò)去使用的一些探測(cè)方法已經(jīng)不能滿足需要， 因?yàn)槭褂靡酝墓收咸綔y(cè)法， 對(duì)于高阻故障， 必須經(jīng)過(guò)“燒穿”才能進(jìn)行探測(cè)， 電纜故障點(diǎn)的燒穿， 要花費(fèi)大量的時(shí)間、電力、設(shè)備和人力， 這在故障探測(cè)中， 是花時(shí)間最多， 最難進(jìn)步的一步， 目前廣泛采用的是脈沖反射法， 即閃測(cè)法， （利用故障點(diǎn)閃絡(luò)進(jìn)行測(cè)距的儀器， 簡(jiǎn)稱為閃測(cè)儀）進(jìn)行故障測(cè)尋， 從而使故障可不經(jīng)燒穿就能直接進(jìn)行粗測(cè)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是： 探測(cè)快、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)， 所用儀器輕便， 即可節(jié)省時(shí)間， 又可節(jié)省人力， 我們多利用脈沖反射法， 和沖閃法能夠準(zhǔn)確的尋找到各種類型的電纜故障， 下面就電纜故障的性質(zhì)和尋測(cè)方法進(jìn)行一下分析：

若電纜故障為低阻故障， 我們則采用脈沖法。若電纜故障為高阻故障，我們則采用沖擊高壓閃絡(luò)法。

4.1 脈沖法

用脈沖法測(cè)尋低阻電纜故障脈沖法是電纜測(cè)試中最簡(jiǎn)便和直觀的尋測(cè)方法。其準(zhǔn)確度很高。它可直觀從閃測(cè)儀中觀察出故障點(diǎn)是短路還是開(kāi)路故障。并且可以從示波器標(biāo)準(zhǔn)距離刻度上直接推算出故障點(diǎn)距測(cè)量端的距離。脈沖法接線如下圖 方， 如： 故障點(diǎn)、電纜終端。在該點(diǎn)處被反射回去。測(cè)量發(fā)送脈沖和反射脈沖的時(shí)間差就可以確定故障點(diǎn)的位置。故障點(diǎn)的距離：

利用公式L=1/2VT …… （1） 求出

T―為標(biāo)準(zhǔn)波時(shí)間差

V―電波在電纜中的傳播速度

由于電纜的絕緣材料不同， 電波在其中的傳播速度也不同， 可參照表一。

故障的性質(zhì)類型， 由反射脈沖極性快定。如發(fā)射正脈沖短路故障將產(chǎn)生負(fù)反射； 開(kāi)路故障（包括電纜終端）將產(chǎn)生正反射。如果發(fā)送的脈沖為一個(gè)正脈沖， 脈沖法測(cè)定短路故障及開(kāi)路故障波形如下圖。

4.2 電感沖閃法

用沖閃法測(cè)尋高阻電纜故障根據(jù)我廠多年來(lái)電纜在運(yùn)行中及預(yù)防性試驗(yàn)中所發(fā)生的電纜故障情況看來(lái)。電纜故障的70%以上是高阻故障， 特別是在預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)發(fā)生擊穿的故障90% 以上是高阻故障。沖擊高壓閃絡(luò)法更適合任何類型的高阻故障。并且試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、快速。

⑴電感沖閃法：

沖擊高壓閃絡(luò)法根據(jù)在測(cè)試時(shí)， 分為電感沖閃法和電阻沖閃法。不同之處只是與球形間隙相串聯(lián)的電感線圈L 可改為電阻。兩種方法其原理相似， 但電感沖閃法使用更加廣泛。在高阻電纜故障尋測(cè)時(shí)多使用此方法。下面僅對(duì)電感沖閃法的原理進(jìn)行一下簡(jiǎn)單分析。

⑵工作原理：

電源接通后， 電流通過(guò)調(diào)壓器、變壓器整流對(duì)電容器充電， 當(dāng)充電電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)， 球間隙JS 波擊穿， 電容器C 的電壓通過(guò)球間隙的短路電弧和一小電感L 直接加到電纜的測(cè)量端。這個(gè)沖擊電壓波沿電纜向故障點(diǎn)傳播。只要電壓的峰值足夠大， 故障點(diǎn)就會(huì)因電離而放電， 故障點(diǎn)放電所產(chǎn)生的短路電弧便沿電纜送出的電壓波反射回來(lái)。其故障點(diǎn)的理想波形如圖四， 只要測(cè)出波形的第一個(gè)上突跳拐點(diǎn)T1 和下一個(gè)下突跳點(diǎn)T2 間的時(shí)間間隔， 便可以利用L=1/2VT 算出故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離。

5結(jié)束語(yǔ)

電纜主要敷設(shè)于地下， 對(duì)人身安全比較有利。由于其具有占地面積小、不受建筑物限制，運(yùn)行狀況不易受雷擊。對(duì)地電容為同級(jí)架空線的十倍以上， 因而對(duì)提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)有利。為保證電纜的正常運(yùn)行，施工制作電纜頭、中間頭過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格把控好制作方式方法，對(duì)密封工藝過(guò)程應(yīng)做到細(xì)致認(rèn)真，電力施工技術(shù)人員應(yīng)努力學(xué)習(xí)，不斷地接受新工藝新技術(shù)，積累工作經(jīng)驗(yàn)，為電力電纜的安全運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃宗鑫，輪輸電線路運(yùn)行現(xiàn)狀及安全的對(duì)策，電力建設(shè)，2008（8），p140。

[2]王忠華，淺談讓輸電線路的安全合理運(yùn)行，科技論壇，2007，p41。

作者簡(jiǎn)介：

曲鵬飛（1972年11月25日—），男，，電氣工程師，現(xiàn)任黑龍江省興隆林業(yè)局白楊木林場(chǎng)電管站 副站長(zhǎng)，郵編151900 ，主要研究電力方向。