呂利 羅文

（江西儀能新能源微電網(wǎng)協(xié)同創(chuàng)新有限公司 江西省吉安市 343199）

近年來，隨著國內(nèi)各地區(qū)用電量的日漸攀升，高壓電力電纜在整體電力系統(tǒng)中的占比也隨之增大，這主要是因為高壓電力電纜具有送電穩(wěn)定、占地面積小等特征，維護方便等優(yōu)勢。同時，我們還應(yīng)當清醒地意識到高壓電力電纜在運行實踐中，通常會受到其他多種因素的影響而出現(xiàn)故障問題，如果發(fā)現(xiàn)或處理不及時、不到位，則會直接影響系統(tǒng)的正常運行，為此需加強重視。

1 高壓電力電纜故障類型分析

對于高壓電力電纜而言，其故障類型主要有兩種，一是串聯(lián)，二是并聯(lián)。其中，串聯(lián)故障主要是指電纜導(dǎo)體（其中包括鉛或鋁外皮）出現(xiàn)斷裂問題。一般而言，電力電纜導(dǎo)體發(fā)生斷路問題之前，不易發(fā)現(xiàn)串聯(lián)故障問題。對于并聯(lián)故障而言，其主要是指導(dǎo)體之間或者對外皮的絕緣性能減弱，無法安全承受電壓。實踐中存在的故障型式組合類型較多，比如導(dǎo)體斷路，因故障電流過大而將電纜燒斷，此種類型的故障通常會出現(xiàn)并聯(lián)接地、降低相間絕緣等現(xiàn)象。

基于故障電阻以及擊穿間隙視角分析，高壓電力電纜故障主要有開路、低阻以及高阻和閃絡(luò)性故障。其中，高阻故障問題發(fā)生時，故障點的Rf較小，以致于故障點兩端位置所加電壓難以超過故障點位置的擊穿電壓，故障點也就無法擊穿。從這一層面來講，在對高壓電力電纜絕緣試驗過程中，通過有無故障點擊穿來判斷電力電纜是高阻故障還是閃絡(luò)性故障。高阻故障、閃絡(luò)性故障二者之間的區(qū)分并非絕對的，很大程度上取決于高壓電氣設(shè)備容量、內(nèi)阻等。此外，實踐中還存在著的封閉性故障問題，其多發(fā)生于高壓電力電纜接頭、終端頭內(nèi)，尤其是多發(fā)于浸油電纜頭內(nèi)。此類型的故障問題發(fā)生時，某試驗電壓下可能會出現(xiàn)絕緣擊穿，絕緣恢復(fù)之前擊穿現(xiàn)象不會完全消失；此種故障無法再現(xiàn)，所以診斷難度相對較大。

2 高壓電纜故障問題分析

在高壓電纜長期的運行過程中，受諸多因素影響，導(dǎo)致其容易引發(fā)故障問題，比如電纜質(zhì)量瑕疵、超負荷運行以及施工中的故障和各種機械設(shè)備損傷等，具體分析如下。

2.1 電纜質(zhì)量瑕疵

對于高壓電力電纜而言，如果其自身存在質(zhì)量問題或者瑕疵，很容易引發(fā)故障問題。具體而言，高壓電力電纜長期暴露在自然環(huán)境條件下，電纜容易受潮，影響其絕緣性能，進而導(dǎo)致?lián)舸┦鹿省Ｒ螂娎|質(zhì)量問題而引發(fā)故障，對設(shè)備以及人身安全都會產(chǎn)生威脅。

2.2 超負荷運行

用電量不斷增加的情況下，高壓電力電纜難免長期超負荷運行，由于長期暴露在室外，特別是夏季高溫環(huán)境條件下超負荷運行，電纜就會產(chǎn)生大量的熱，加速老化、絕緣性能降低，不僅影響其服役期限，而且容易發(fā)生擊穿事故，存在較大的安全隱患。值得一提的是，若運行環(huán)境條件非常的惡劣，而且有腐蝕性的氣體或者高溫熱源，則會影響電纜保護層的性能，大幅度提升隱患發(fā)生概率。

2.3 施工性故障

在高壓電力電纜施工安裝過程中，違規(guī)操作現(xiàn)象屢見不鮮，施工操作不當會導(dǎo)致電纜表面出現(xiàn)破損問題，同時還會出現(xiàn)接頭連接不緊密、導(dǎo)體連接管接觸不良等一系列問題。上述問題一旦發(fā)生，就會直接影響電纜絕緣性能，進而導(dǎo)致電纜進水，嚴重影響其穩(wěn)定運行，甚至發(fā)生事故。

2.4 機械性損傷

在高壓電力電纜施工安裝以及運輸過程中，電纜設(shè)備容易受到機械性傷害，以致于電纜接頭以及導(dǎo)體絕緣嚴重受損。據(jù)調(diào)查顯示，機械性損傷造成的電纜事故，約占高壓電力電纜事故總量的半數(shù)以上。

3 高壓電力電纜故障診斷方法

針對上述故障類型以及問題，目前常用的高壓電力電纜故障診斷方法如下：

3.1 測聲法

該種故障診斷方法的運用原理是基于電火花放電產(chǎn)生的聲音來查找故障位置，此間會運用大量的專業(yè)設(shè)備。在電路中安裝高壓電容器，運行時對電容充電，達到一定程度時電纜絕緣層故障點會放電，并伴隨著放電聲音出現(xiàn)。就明敷設(shè)的電纜而言，可直接定位故障點；就暗敷設(shè)電纜而言，需借助拾聲器等設(shè)備進行檢測。在此過程中，探測人員應(yīng)當先確定電纜走向，按照方向確定聲音大?。划斈滁c聲音最大時，可確定電纜故障。該種方法針對地面電纜故障問題進行診斷，部分電纜埋于地下，隱蔽性非常的強，一旦發(fā)生電纜故障，首先應(yīng)當明定故障方向，再利用測聲設(shè)備緊貼于地面之上，一直向前進行探測，直到設(shè)備發(fā)出“滋滋”聲響，基本可以判定此處為電纜故障點。需要強調(diào)的是，該種故障診斷方法運用時，操作人員一定要注意安全，加強音頻設(shè)備的運用以及電力電纜監(jiān)測，以免發(fā)生意外。

3.2 離線測距法

（1）阻抗法。該種方法主要是指在測量端選定以后，通過測量以及計算測量端至故障點阻抗，結(jié)合線路參數(shù)將故障點方程列出來，然后對其求解并確定故障距離。對于該種測量方法而已，通常建立線路參數(shù)模型，原理簡單，容易操作。該種方法通常結(jié)合經(jīng)典電橋法使用，其精度非常的高，但適用范圍相對較小。

（2）行波法。該種檢測方法主要是通過行波傳播時間的測量來確定故障點。一般而言，其包括脈沖電壓法、低壓脈沖反射法以及脈沖電流法和二次脈沖法。對于低壓脈沖反射法而言，其非常的直觀，不依賴于其他的電纜資料，缺點是無法測量高阻或閃絡(luò)故障。對于脈沖電壓法而言，其具有故障測試快等優(yōu)點，其對儀器設(shè)備、操作人員更加安全，而且信號更容易辨識。實踐證明，二次脈沖法運用條件下測量精度非常的高，但是儀器設(shè)備較為復(fù)雜，故障測試用時相對較長，難以有效控制二次脈沖。

3.3 電橋檢測法

該種故障檢測方法的運用原理是通過直流電流測量高壓電力線纜電阻，然后根據(jù)線纜電阻比值地故障位置進行確定。從實踐來看，該種方法的運用精度非常的高，主要檢測故障為電纜間短接。這種檢測方法的運用對短接處有阻值要求，在1Ω范圍內(nèi)時檢測精度會提升。實際測量時，一旦發(fā)現(xiàn)觸點電阻超過1Ω，則可運用大電流將該處擊穿。測量時，假設(shè)有電纜AA’與BB’，先對AB之間電阻進行測量，總電阻為短接位置電阻與測量電力電纜電阻；進而對A’B’間電阻進行測量，獲取電阻值為短接處短路與線纜電阻；將A’與B’處短接，對AB間電阻進行測量。不同測量狀態(tài)和條件下，電阻計算公式有所區(qū)別，聯(lián)立電阻計算公式，可確定故障位置在電纜上的長度，進而最終確定故障點。

3.4 電容電流測量法

在高壓電力電纜運行中，不同相芯線間均由電容存在，而且電容均勻分布。電容電流測量法，即按照此種現(xiàn)象確定故障點位置。在測定過程中，故障電纜起始位置施加一穩(wěn)定電壓，每段線纜測得電流電容后均進行標示，如I1、I2以及I3等，確保電壓穩(wěn)定后，在電纜末端位置繼續(xù)測量電容電流，并標示電流電容。一旦發(fā)現(xiàn)整個電力系統(tǒng)中可產(chǎn)生變化時，通過求得的電流電容比值，可初步判定電纜故障點所在的區(qū)域。根據(jù)電容公式，確定線纜電容、電流成正比，電壓不變的情況下，電流與電纜長度之間成反比關(guān)系。在確定故障點時，可通過比值來判定具體故障位置，從而對故障點進行精準定位。在此過程中需注意，電壓一定要保持穩(wěn)定，精確讀取電流表示數(shù)。

3.5 零電位測量法

對于零電位測量法而言，其主要運用對象為長度相對較小的對地短路電纜，再利用一段完好無缺的對比線纜，將兩條線纜并聯(lián)在一起，并且在線纜中布設(shè)電源，從而形成兩條并聯(lián)電阻絲。兩條線纜對應(yīng)點間電位為零，通過實驗電纜、地面之間電位的測量，即可確定待測高壓電力電纜故障點。在實際操作過程中，需注意微伏表一點接地，而另一端在實驗電力電纜上移動；操作人員需認真觀察電表示數(shù)，非故障區(qū)電表移動時示數(shù)一直為零。探測故障點以后，電表示數(shù)變化，此時待測電纜點即為故障點。在利用該種測量方法時，一定要確保兩條線纜參數(shù)基本一致，實驗電纜確定為裸銅線，利用蓄電池或者干電池，試驗電壓以6V為宜，測量電表線纜與實驗電纜之間應(yīng)當完全接觸，這關(guān)系著故障測量精確度。

4 高壓電力電纜故障處理建議

通過對當前高壓電力電纜故障問題、診斷方式方法分析，筆者認為要求有效排除壓電力電纜故障，既要重視高壓電力電纜運行中的信息資料管理，對技術(shù)人員、管理人員等加強專業(yè)技能培訓(xùn)，提高他們的綜合素質(zhì)，又要強化高壓電力電纜工程的施工管理以及環(huán)境區(qū)域的安全管控，加強電力領(lǐng)域安全生產(chǎn)管理創(chuàng)新。具體分析如下：

（1）在高壓電力電纜系統(tǒng)運行過程中，應(yīng)當密切關(guān)注電纜運行資料的全面管理。在高壓電力電纜安全資料管控過程中，我們應(yīng)當做到認真、細致，這關(guān)系著整個電力系統(tǒng)的運行安全可靠性。特別是直埋電纜的施工安裝走向應(yīng)當予以說明，對電纜工程施工要求，電纜線路長度尺寸等，均需與原始資料對比、查驗，所以加強原始電纜信息資料的管控非常重要，一旦出現(xiàn)質(zhì)量瑕疵，很容易引發(fā)故障問題。

（2）為了能夠有效控制電纜故障，最關(guān)鍵的是要加強人員管理，即對高壓電力電纜運行中的相關(guān)人員加強專業(yè)技能培訓(xùn)。在電纜運行中，為了能夠有效加強安全管理，減少或者避免故障發(fā)生，要求相關(guān)技術(shù)人員以及管理人員必須全員參與培訓(xùn)，以此來提升他們的技能水平和業(yè)務(wù)素養(yǎng)，同時這也是保障高壓電力電纜系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵。

（3）加強高壓電力電纜施工過程管理，全面推進電力領(lǐng)域生產(chǎn)改革及其創(chuàng)新發(fā)展。在高壓電力電纜工程施工中，一定要對現(xiàn)場施工質(zhì)量進行嚴格把關(guān)，這關(guān)系著整個高壓電力系統(tǒng)的運行安全穩(wěn)定性。比如，在搭設(shè)橋架過程中，應(yīng)當做出明確的標示，在電纜施工時應(yīng)當嚴格的按照規(guī)范和要求進行施工操作。同時，還應(yīng)當強化高壓電力電纜施工區(qū)域內(nèi)的環(huán)境安全因素管控，強化原始材料質(zhì)量以及電纜運行中的監(jiān)控，做好外力對高壓電力電纜設(shè)備破壞的防護工作。在高壓電力工程建設(shè)過程中，為了有效保障電纜系統(tǒng)運行的安全高效性，我們應(yīng)當進行改革創(chuàng)新，從技術(shù)、體制等方面進行改進。一方面，加強技術(shù)創(chuàng)新，另一方面引入和應(yīng)用國外先進的故障檢測技術(shù)和手段，以此來不斷提升國內(nèi)電力行業(yè)的發(fā)展水平。

5 結(jié)束語

綜上所述，電纜故障問題的查找并非易事，無論是理論還是工程實踐層面，均需繼續(xù)深入研究和解決技術(shù)難題，加強故障檢測與綜合防范。一方面，要嚴把試驗以及驗收關(guān)，基于技術(shù)指標的要求對新裝電纜設(shè)施進行試驗與驗收；另一方面，要加強電纜巡查，利用在線監(jiān)測軟件等實時監(jiān)測電纜運行狀態(tài)，最大限度降低電纜故障率，從而確保整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。電纜屬于電力系統(tǒng)中的組成部分，基于電纜運行環(huán)境條件分析，其難免會發(fā)生故障問題，因此一定要加強思想重視，合理選擇故障診斷方法，快速定位故障點，及時進行診斷處理，為高壓電力電纜系統(tǒng)的穩(wěn)定運行保駕護航。