王學(xué)平

國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，寧夏 銀川 750002

0 引言

電力電纜作為傳輸電能、連接電氣設(shè)備的重要媒介，在整個(gè)電力系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用。相關(guān)資料顯示，為了降低周圍環(huán)境、惡劣天氣等因素的影響，電纜大多安置于地表之下。盡管該安裝方式可以降低外界環(huán)境的干擾，提高電能的傳輸效率，但在輸配電能的過(guò)程中仍存在一定的問(wèn)題。而且，該方式顯著增大了電纜的隱蔽性，在故障出現(xiàn)時(shí)，難以進(jìn)行有效排查。因此，有必要研究電力電纜的故障原因，并采取相對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

1 電力電纜故障類型

1.1 低阻故障

低阻故障指的是從脈沖反射法的角度來(lái)看，電纜故障處絕緣電阻顯著降低，一般處于低于該電纜的特性阻抗的狀態(tài)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)線路電流電阻均為零的現(xiàn)象[1]。低阻故障主要包括斷路故障和短路故障兩種基本類型。其中，斷路故障強(qiáng)調(diào)的是線路某一連接處斷開(kāi)的現(xiàn)象，繼而間接引起該處的絕緣電阻增大，電流無(wú)完整回路的連接不能順利通過(guò)，最終引起整個(gè)電路系統(tǒng)的電能不能輸配。這種故障往往是因?yàn)殡娎|內(nèi)部的芯線發(fā)生斷裂，破壞了導(dǎo)體連續(xù)性所致。短路故障是由于電纜內(nèi)部一相或數(shù)相芯線與大地連接，引起絕緣系數(shù)降低，同時(shí)絕緣層被迅速擊穿，電纜線路崩潰。

1.2 高阻故障

高阻故障在基本概念上與低阻故障有著明顯的區(qū)別。高阻故障是指電纜之間或者是電纜與大地間的絕緣電阻較小，而電纜的故障處理絕緣電阻數(shù)值卻顯著超過(guò)其特性阻抗，可分為泄露故障和閃絡(luò)性故障兩種特定類型。其中，泄露故障指的是包繞在電纜芯線外圍的絕緣層已被破壞，但內(nèi)部電流可正常通過(guò)，高負(fù)荷的電能可導(dǎo)致傳輸線路的損害。在高阻故障中，閃絡(luò)性故障是一種極端形式，它常見(jiàn)于預(yù)防性試驗(yàn)中，在電壓逐漸增大超過(guò)線路承載的范圍時(shí)，泄漏電流迅速增大擊穿電力電纜，此時(shí)若采取減小電壓的措施，閃絡(luò)現(xiàn)象逐漸消失，電纜的性能和狀態(tài)又可完全恢復(fù)?，F(xiàn)代許多科研人員利用閃絡(luò)原理和脈沖反射原理創(chuàng)造出了電纜故障閃絡(luò)測(cè)試儀，主要是運(yùn)用閃絡(luò)放電的技術(shù)促使整個(gè)線路擊穿放電，從而能實(shí)現(xiàn)排查電纜故障點(diǎn)的目的，還能精確地測(cè)試出故障距離。

2 電力電纜故障原因分析

2.1 人為因素

電力電纜基本上安置于地下，隱蔽性較高，而且電纜鋪設(shè)的規(guī)范性較低，容易導(dǎo)致電纜及其外圍絕緣層被破壞。另外，在實(shí)際電纜安裝連接時(shí)，由于工作人員的專業(yè)素質(zhì)不高，電纜接頭處可能不是很緊密，密封程度低，輸送電能效率隨之降低，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)水分沿著孔隙進(jìn)入內(nèi)部電路的情況。同時(shí)，由于缺乏專業(yè)知識(shí)的指導(dǎo)，會(huì)導(dǎo)致電纜接頭的數(shù)目隨意性增大，接頭安裝位置距離過(guò)近，嚴(yán)重影響輸電線路的安全性和穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，電力電纜的安置需要技術(shù)人員做好一系列的準(zhǔn)備工作，制訂具體的計(jì)劃，這樣才能降低電力電纜發(fā)生故障的可能性，起到預(yù)防性的作用。

2.2 環(huán)境因素

電力電纜由于自身構(gòu)成特點(diǎn)，其性能容易受到周圍環(huán)境的影響。首先，體現(xiàn)在其絕緣介質(zhì)變質(zhì)方面。電纜長(zhǎng)期埋藏在地表以下，絕緣層在土壤中有限的條件下，易發(fā)生老化、材料變質(zhì)的現(xiàn)象，在一定程度上增加了電路故障的風(fēng)險(xiǎn)。其次，電力運(yùn)輸過(guò)程中，部分電能無(wú)法被完全利用，會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，加之土壤層內(nèi)部通風(fēng)不良，繼而會(huì)提高電纜的內(nèi)部溫度，促進(jìn)纜線材料的老化、破損，降低其絕緣性。最后，電纜大多處于戶外，地域、氣象條件均會(huì)對(duì)電能的傳輸造成不良影響。就地域形勢(shì)而言，中國(guó)不同地區(qū)的土質(zhì)不同，部分地區(qū)土質(zhì)松軟，含水量高，不利于電纜的安置。在氣候條件方面，高溫天氣下，土壤層含水量降低，熱力傳導(dǎo)作用會(huì)引起電纜內(nèi)部溫度過(guò)高；強(qiáng)風(fēng)時(shí)，有可能導(dǎo)致電纜接頭發(fā)生松動(dòng)滑落，進(jìn)而導(dǎo)致線路接觸不良；潮濕環(huán)境時(shí)，地表水分增多容易滲入地下，若滲透至電纜內(nèi)部，會(huì)降低其絕緣效果；雷電天氣時(shí)，地面任意一點(diǎn)均有可能發(fā)生被雷電擊穿的現(xiàn)象，若輸配電纜處接收雷擊的能量，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路系統(tǒng)崩潰，無(wú)法正常工作。可以看出，環(huán)境因素對(duì)電力電纜整體結(jié)構(gòu)和功能運(yùn)作有較大的影響。

2.3 電纜材料質(zhì)量因素

電纜主要是內(nèi)部的金屬導(dǎo)線和表面的絕緣層兩種材料共同構(gòu)成，材料的性能與質(zhì)量往往決定了輸電效率和線路的安全性。隨著電力資源的應(yīng)用范圍逐漸增大，許多生產(chǎn)廠家為獲取利益，降低金屬材料的純度或者替換材料，以達(dá)到降低成本的目的。這種質(zhì)量低的電纜材料在初步運(yùn)用時(shí)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，能夠達(dá)到使用要求，但長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，容易發(fā)生破損、老化，甚至是芯線斷裂的情況，導(dǎo)致電力電纜的故障發(fā)生率明顯升高。此外，在選購(gòu)電纜材料時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)電纜的輸電功率、承載能力、內(nèi)部配置進(jìn)行全面且具體的監(jiān)測(cè)，篩選出優(yōu)良的產(chǎn)品再投入使用，從而保證電纜質(zhì)量能夠達(dá)到規(guī)范要求。若相關(guān)人員缺乏專業(yè)知識(shí)，盲目選擇廉價(jià)的電纜材料直接投入使用，可能會(huì)因?yàn)殡娎|質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致電力線路的故障增加，后續(xù)需要多次維修。

2.4 高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)

電力能源已成為人們生活、工業(yè)生產(chǎn)不可替代的一部分，這導(dǎo)致電力電纜處于高負(fù)荷運(yùn)載狀態(tài)，電力線路常常需要運(yùn)載超過(guò)限定負(fù)荷的電能。短時(shí)間內(nèi)，電纜可以迅速排熱，還能正常傳輸電能，若長(zhǎng)時(shí)間處于高載電能狀態(tài)，則會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。溫度的升高，電流電壓超過(guò)既定范圍，會(huì)造成絕緣層的破壞，進(jìn)一步降低輸電效率和使用的安全性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電纜連接松動(dòng)處的擊穿，進(jìn)而導(dǎo)致遠(yuǎn)端接頭連接設(shè)備的崩潰損壞。因此，供電基站、電網(wǎng)中心應(yīng)注重線路的合理分配，調(diào)整電力傳輸范圍，實(shí)現(xiàn)減少高負(fù)荷輸配電能現(xiàn)象的目的。

3 電力電纜故障的排查要點(diǎn)

3.1 確定故障類型

根據(jù)上述分析可知，電力電纜的故障有多種類型，需要依據(jù)電路的基本狀況和預(yù)實(shí)驗(yàn)確定。一旦確定了電纜的基本故障類型，即可采取一定的方法來(lái)排查故障，確定電纜故障類型，從而為后續(xù)檢測(cè)方法的選擇提供方向。因此，排查具體故障的前提是明確電路故障類型。

3.2 電纜故障定位

電纜安置隱秘，且有多條支路，容易發(fā)生多種線路故障。為了提高故障排查效率和定位準(zhǔn)確度，需要依據(jù)故障類型采用合理的定點(diǎn)方法。例如，聲音檢測(cè)法需要技術(shù)人員識(shí)別電纜發(fā)出的放電聲音[2]，但由于電纜所處位置較深，而且環(huán)境噪聲會(huì)產(chǎn)生干擾，使放電聲音難以被察覺(jué)識(shí)別，故多適用于放電系數(shù)高的閃絡(luò)性故障和泄露故障的排查。為了增加放電聲音的效果，可以在線路故障范圍內(nèi)安裝微型擴(kuò)音器，從而精確定位故障。當(dāng)應(yīng)用合理方法完成電纜故障定位時(shí)，基本可解決線路問(wèn)題。

4 電纜電路故障的應(yīng)對(duì)措施

4.1 質(zhì)量控制與檢驗(yàn)

電纜材料的質(zhì)量未達(dá)到規(guī)范要求，是電路故障發(fā)生的一大原因。為了提高電纜的質(zhì)量，要求檢驗(yàn)人員對(duì)電纜絕緣層和金屬層的厚度、橫截面積、導(dǎo)電或絕緣系數(shù)等進(jìn)行檢測(cè)排查，增加產(chǎn)品的合格率。另外，需要將電纜放置保存在陰涼干燥處，進(jìn)行密封處理，當(dāng)具體投入使用時(shí)，需進(jìn)行二次通電性能檢測(cè)，從而在源頭上降低電路故障發(fā)生的可能性。

4.2 優(yōu)化電纜敷設(shè)技術(shù)

針對(duì)不同的地域環(huán)境，技術(shù)人員可以選用不同的電纜敷設(shè)技術(shù)，以減少外界環(huán)境對(duì)電纜線路的不良影響。例如，在雨水量充足，地下積水量的區(qū)域，可以采用直接深埋電纜的技術(shù)，不僅可以保持電纜所處環(huán)境的溫度較低，還可以降低內(nèi)部的積水量。對(duì)于大范圍集中鋪設(shè)電纜的區(qū)域，需要采用隧道式鋪設(shè)方法，在保證線路無(wú)交錯(cuò)和過(guò)度扭轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，充分利用有限的土地資源[3]。由此可知，結(jié)合地域狀況、環(huán)境因素合理選擇敷設(shè)技術(shù)，可以提高電能利用率，增加電纜運(yùn)輸電能的安全性。

4.3 注重后期線路的檢修

當(dāng)電纜線路運(yùn)行的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或是長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)載狀態(tài)時(shí)，電纜材料容易發(fā)生破損、老化，繼而造成多種線路故障。同時(shí)，外界環(huán)境中的人為因素也會(huì)造成一定的影響。因此，技術(shù)人員應(yīng)在線路鋪設(shè)完工后，定時(shí)進(jìn)行線路故障的排查和維修，及時(shí)更新線路材料。為了防止外界人員破壞電纜，相關(guān)部門應(yīng)設(shè)立標(biāo)志物和警告牌，加大管理力度。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力電纜作為輸配電力能源、連接電氣設(shè)備的重要工具，在日常生活中發(fā)揮著不可替代的作用，但在實(shí)際應(yīng)用中，受到諸多因素的干擾，會(huì)降低其使用價(jià)值，甚至造成嚴(yán)重的安全事故。因此，技術(shù)人員需明確電纜故障的類型，分析故障產(chǎn)生的具體原因，并且采取合理的應(yīng)對(duì)措施，從而降低故障發(fā)生率，提高電能利用率，保證電路的安全性。