鄭亞周

摘要：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，作為工礦企業(yè)的主要傳輸設備，電力電纜得到了廣泛應用。相比架空線路，電力電纜具有占地少、供電可靠、運維方便等優(yōu)勢。然而，在實際運行中，電力設備由于電壓等級高、容量大，運行可靠性問題也日益突出，一旦發(fā)生電纜故障，必定會給企業(yè)生產(chǎn)造成不利影響，甚至產(chǎn)生巨大經(jīng)濟損失。為此，開展電力電纜故障探測技術研究具有重要意義。本文闡述了電力電纜故障探測的原理，并結(jié)合具體案例對探測技術要點進行了分析與探討，僅供參考。

關鍵詞：電力電纜;故障原因;探測原理

一、電纜故障的原因

電纜故障是指在運行及試驗過程中，電纜發(fā)生絕緣擊穿、導線燒斷等情況，電力供應被迫停止。誘發(fā)電纜故障的原因很多，常見原因如下：

1、絕緣擊穿

作為一種較為常見的故障原因，造成電纜絕緣擊穿的主要原因包括以下幾點：第一，電纜及附件質(zhì)量不合格。比如，制造過程中，電纜絕緣質(zhì)量不合格，出現(xiàn)破裂、重疊間隙等。或者是電纜附件存在質(zhì)量問題，比如配件規(guī)格不匹配、鑄鐵件存在砂眼等等。第二，受潮。當環(huán)境濕度過大，同樣會影響電纜絕緣效果，一方面，電纜已損傷的情況下，在日常運行中很容易出現(xiàn)絕緣受潮問題;另一方面，電纜制造質(zhì)量不合格，存在裂縫等，也會導致后期電纜受潮。第三，腐蝕。腐蝕也是引發(fā)電纜絕緣問題的一大因素，常見的腐蝕包括2類，其一，電腐蝕。比如在強電場周圍電纜的外護套就很容易被腐蝕，從而出現(xiàn)絕緣擊穿問題。其二，化學腐蝕，在埋設電纜的線路當中，若遇到化學材料作業(yè)區(qū)域，同樣會腐蝕電纜護套，導致穿孔等問題發(fā)生。第四，過熱。就目前研究現(xiàn)狀表明，造成電纜過熱的原因主要分為2大類，其一，內(nèi)部原因。即電纜絕緣內(nèi)部氣隙游離導致局部過熱，出現(xiàn)絕緣炭化現(xiàn)象;其二，外部因素。電纜超負荷運轉(zhuǎn)，電纜溫度過高，尤其是夏季溫度過高情況下，將會加快電纜絕緣老化速度。

2、機械損傷

在安裝、敷設電纜時，很容易出現(xiàn)機械損傷，常見的損傷原因如下：

（1）其他設備導致的損傷。電纜護套在強烈震動、沖擊性負荷情況下，極易出現(xiàn)裂縫?；蛘?，其他電力設備發(fā)生短路，短路電流過大，從電纜流過時，極易將電纜導體燒壞。

（2）直接外力損傷。安裝施工環(huán)節(jié)，由于牽引機操作不當，用力過大也會拉傷電纜，或者敷設過程中，電纜彎曲度不合理等等。

（3）自然現(xiàn)象導致的損傷。對于電纜來講，當遇到不可預知的自然災害，比如地震、地基下沉等，均會產(chǎn)生損傷。

3、過電壓

電力電纜過電壓是指因雷電等形成的大氣過電壓和電纜內(nèi)部的過電壓。一旦發(fā)生過電壓現(xiàn)象，勢必會引發(fā)電力終端頭故障。

二、電力電纜故障探測原理

1、電纜故障測距（粗側(cè)）原理

在查找電纜故障當中，電纜測距是一個重要的環(huán)節(jié)。是指通過專用儀器設備和探測方式，將測試端到故障點之間的距離探測出來，這種方法，僅能將故障點到測試端之間的電纜長度探測出來，但是由于電纜埋設并非一條直線，在終端或者中間接頭部位往往會存在余纜情況，因此，儀器獲取的數(shù)據(jù)與實際距離會存在一定差異。目前，常用的探測方法包括沖擊高壓閃絡法、二次脈沖法、智能高壓電橋法、脈沖電流取樣法、低壓脈沖反射法等等。

2、電力電纜故障定點（精測）原理

電纜故障定點探測屬于精測法，是與粗測法相對應的，相比之下，精測法的精準度更高，誤差較小。常見的精測法包括聲測法、聲磁同步法、音頻感應法等。以聲磁同步法為例，是指故障點擊穿時，將會產(chǎn)生聲音信號和磁信號，在此過程中磁場傳播速度可忽略不計。故障測試中以接收到的磁場信號為基準，當探測設備接收到聲音信號時，則是聲音信號從發(fā)出到故障點來回一次的時間，通過測算，便可獲取故障點和測試端之間距離。

三、案例分析

為了更準確地了解電力電纜故障探測技術要點，本文以某10KV電纜出線為研究對象，采用電纜故障測試車、聲磁同步定點儀等設備進行電纜故障探測與分析。

1、故障電纜參數(shù)特征

根據(jù)故障電纜實際情況，其參數(shù)特征如下：10KV、膠聯(lián)聚乙烯三芯銅電纜、全長1731m。

2、現(xiàn)場檢測

絕緣電阻情況如下：（1）A相對地650MΩ;（2）B相對地550MΩ;（3）C相對地3000MΩ;（4）AB相間2500MΩ;（5）BC相間2000MΩ;（6）CA相間800MΩ。

3、故障類型

根據(jù)實際情況判定故障類型屬于B、C相絕緣電阻值太低。

4、探測步驟

第一，采用低壓脈沖法。通過低壓脈沖法的應用，波速選擇172m/μs，波形未現(xiàn)異?，F(xiàn)象，接頭3個，主要處于160m、420m、1330m處，由此可判定為高阻故障。

第二，二次脈沖法。通過探測可知，波形不好，故障點處未形成反射脈沖，通過以往經(jīng)驗分析，認為可能存在受潮、進水等故障。若電纜內(nèi)存在水分，在施加直流高壓時，水分將快速蒸發(fā)，并形成蒸汽，進而對導電通道造成阻礙，產(chǎn)生水電阻。同時，由于電壓、電流呈線性變化，且同時提升，絕緣電阻基本無變化。二次脈沖法是利用直流高壓促使電纜故障點發(fā)生燃弧，通過穩(wěn)弧器觸延弧，隨后施加低壓脈沖，并在故障點發(fā)生反射，產(chǎn)生反射波形。但是，在本次探測時，并未形成理想的波形，說明很可能存在電纜內(nèi)部受潮現(xiàn)象，導致電弧無法燃燒。為進一步驗證這一想法，可采用脈沖電流法進行再次探測。

第三，脈沖電流法。通過脈沖電流法進行故障探測，通過波形圖可知，在1325m存在故障點，與接頭1330m處距離較近，因此，可大致認為接頭處便是故障點。由于探測時選擇的范圍為5504m，為了減少測量誤差，決定通過聲磁同步法進行精測分析。

第四，聲磁同步法。本次探測采用了聲磁同步定點儀，以此精準確定故障點位置，在探測過程中，隱隱約約可以聽到地面有放電聲響，將蓋板打開，可以清晰聽到放電聲音。通過檢查發(fā)現(xiàn)，放電聲音部位正好是電纜第三個接頭部位，將電纜接頭鋸開，有水從接頭內(nèi)部流出，隨后將相鄰處電纜鋸開，再次進行接頭制作，待做耐壓試驗，確保質(zhì)量合格的情況下，便可及時恢復供電。

5、結(jié)果分析

通過上述探測分析，本次較為順利，由于前期對故障性質(zhì)判斷不夠準確，選用了低壓脈沖法，波形不太理想，未能準確判定故障距離，僅能初步確定電纜內(nèi)部受潮，存在水分。隨后，通過脈沖電流法粗測故障距離，最終，通過聲磁同步法準確測定故障點。

通過本次電纜探測工作充分意識到，工作人員必須熟練掌握各種故障性質(zhì)和探測原理方法，對各種測試設備能夠熟練操作，并在日常工作中積累大量探測經(jīng)驗。要求工作人員必須進一步提升電纜故障探測的能力，為迅速排除故障，恢復供電奠定良好的基礎。

四、結(jié)束語

綜上所述，電力電纜直接連接著各類電氣設備，在電網(wǎng)運行過程中起著關鍵作用，一旦出現(xiàn)故障，不僅會影響電網(wǎng)正常運行，還會產(chǎn)生大量的故障維修費用。這種情況下，需要對電力電纜故障及原因進行迅速準確的判斷分析，才能有效降低電力電纜的維修費用，及時供電，減少損失。

參考文獻

[1]梁永春.高壓電力電纜溫度場和載流量評估研究動態(tài)[J].高電壓技術，2016（4）：1142-1150.

河南沈纜電纜有限責任公司，河南平頂山?467000