常見電力電纜故障的處理方法探討

郭 輝

（中山火炬開發(fā)區(qū)電氣安裝工程有限公司，廣東 中山 528403）

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，我國的城市電網(wǎng)改造工作大力地開展。由于電力電纜應(yīng)用成本的下降，以及電力電纜自身所具有的供電可靠性高、不受地面、空間建筑物的影響、不受惡劣氣候侵害、安全隱蔽耐用等特點(diǎn)，因而獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。電力電纜作為整個(gè)電力系統(tǒng)的重要組成部分，一旦發(fā)生故障將直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并且如故障發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，則可能導(dǎo)致火災(zāi)、大規(guī)模停電等較大的事故后果。如何快速、準(zhǔn)確地查找電纜故障，減少故障修復(fù)費(fèi)用及停電損失，成為電力工程領(lǐng)域與研究界日益關(guān)注的問題。下面就電力電纜的常見故障的原因、故障類型和檢測(cè)辦法進(jìn)行如下探討。

1 電力電纜故障常見原因

（1）機(jī)械損傷。很多故障是由于電纜安裝敷設(shè)時(shí)造成的機(jī)械損傷或安裝后靠近電纜路徑作業(yè)造成的機(jī)械損傷而直接引起的。損傷如果輕微,很可能在當(dāng)時(shí)不影響正常運(yùn)行,但在幾個(gè)月甚至幾年后損傷部位才發(fā)展到鎧裝或絕緣護(hù)套,造成絕緣降低,形成故障。

（2）絕緣老化變質(zhì)。電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí),氣隙中產(chǎn)生臭氧、腐蝕絕緣,絕緣中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生水解,造成絕緣下降。過熱會(huì)引起絕緣老化變0質(zhì)。安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等,都會(huì)因本身過熱而使絕緣加速損壞。在夏季,電纜故障率高原因正在于此。

（3）化學(xué)腐蝕。電纜路徑在有酸堿作業(yè)的地區(qū)通過,或煤氣站的苯蒸汽往往造成電纜鎧裝和鉛（鋁）護(hù)套大面積長距離被腐蝕,出現(xiàn)麻點(diǎn)、開裂或穿孔,造成故障。

（4）設(shè)計(jì)和制作工藝不良。電纜中間頭、終端頭安裝工藝不良,材料選用不當(dāng),不按技術(shù)要求敷設(shè)電纜,同樣會(huì)造成電場分布不均勻,這些往往也都是形成電纜故障的重要原因。

（5）過電壓。過電壓主要是指大氣過電壓（雷擊）和電纜內(nèi)部過電壓。

2 電力電纜故障類型

（1）低電阻接地或短路故障：電纜線路一相導(dǎo)體對(duì)地或數(shù)相導(dǎo)體對(duì)地或數(shù)相導(dǎo)體之間的絕緣電阻低于正常阻值較多，電阻值低于10Zc（Zc為電纜線路波阻抗），而導(dǎo)體連續(xù)性良好。常見類型有單相接地、兩相短路、兩相短路接地、三相短路接地等。

（2）高電阻接地或短路故障：與低電阻接地或短路故障相似，但區(qū)別在于接地或短路的電阻大于10Zc而芯線連接良好。常見類型有單相接地、兩相短路、二相短路接地、三相短路接地等。

（3）開路故障：電纜各相導(dǎo)體的絕緣電阻符合規(guī)定，但導(dǎo)體的連續(xù)性試驗(yàn)證明有一相或數(shù)相導(dǎo)體不連續(xù)，或雖未斷開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。常見類型有單相斷線、兩相斷線、三相斷線。

（4）閃絡(luò)故障：低電壓時(shí)電纜絕緣良好，當(dāng)電壓升高到一定值或在某一較高電壓持續(xù)一定時(shí)間后，絕緣發(fā)生瞬時(shí)擊穿現(xiàn)象。常見類型有單相剮絡(luò)、兩相閃絡(luò)、三相閃絡(luò)。

3 故障檢測(cè)方法

（1）經(jīng)典電橋法。將被測(cè)電纜故障相與非故障相短接,電橋兩臂分別接故障相與非故障相,調(diào)節(jié)電橋兩臂上的一個(gè)可調(diào)電阻器,使電橋平衡,利用比例關(guān)系和已知的電纜長度就能得出故障距離。用低壓電橋測(cè)電纜低阻擊穿,用電容電橋測(cè)電纜開路斷線。電橋法測(cè)量結(jié)果精確,但需要完好芯線做回路,電源電壓不能加得太高。

（2）高壓脈沖法。利用傳輸線的特性阻抗發(fā)生變化時(shí)的回波現(xiàn)象,在電纜芯線中加上一定電壓,使其不燒穿而產(chǎn)生放電。放電脈沖在電纜中傳播及反射,用數(shù)字示波器測(cè)出反射脈沖的位置比例,算出故障點(diǎn)的位置。本法適用于高阻擊穿,但操作人員的安全受威脅,波形較難辨別。

（3）低壓脈沖法。對(duì)低阻擊穿、短路、開路故障,可在電纜芯線上施加脈沖訊號(hào)。訊號(hào)在電纜傳播及反射,用數(shù)字示波器或手提筆記本電腦虛擬示波器等測(cè)出脈沖波形而算出故障點(diǎn)的位置。低壓脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀,不需要詳細(xì)的電纜原始資料,還可以根據(jù)反射脈沖的極性分辨故障類型。缺點(diǎn)是不能用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)故障。

（4）二次脈沖法。二次脈沖法是近些年常用的測(cè)距方法之一,其原理:對(duì)故障電纜釋放一個(gè)低壓脈沖,只要故障點(diǎn)的接地電阻大于電纜波阻抗5倍,可以認(rèn)為此時(shí)故障電纜相對(duì)于低壓脈沖是開路,那么在脈沖釋放端接收到的反射波形相當(dāng)于一個(gè)芯線絕緣良好電纜的波形;對(duì)故障電纜釋放一個(gè)足以使芯線絕緣故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)的高壓脈沖,同時(shí)觸發(fā)釋放第二個(gè)低壓脈沖,在故障點(diǎn)的電弧未熄滅時(shí),故障點(diǎn)相對(duì)于低壓脈沖是完全短路,那么在脈沖釋放端接收的低壓脈沖反射波形相當(dāng)于一個(gè)線芯對(duì)地完全短路的波形;兩個(gè)波形對(duì)比會(huì)有明顯的發(fā)散點(diǎn),這個(gè)發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)的反射波形點(diǎn)。其特點(diǎn)是易操作、多功能,回波圖形簡易。缺點(diǎn)是不能用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)故障。

（5）三次脈沖法。三次脈沖法是一種新的電纜故障點(diǎn)預(yù)定位方法,由于脈沖反射法發(fā)出的低壓脈沖在高阻故障點(diǎn)處不會(huì)發(fā)生反射,因此,此時(shí)故障點(diǎn)不會(huì)顯示在波形上,此時(shí)的低壓脈沖卻在測(cè)試電纜末端形成全反射,得到電纜全長的參考波形;隨后發(fā)射的脈沖沖擊可以在故障點(diǎn)處形成穩(wěn)定的時(shí)間充分燃弧。

4 結(jié)語

電纜故障點(diǎn)檢測(cè)也需要技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合,由于電纜的隱蔽性和故障原因的多樣性,建議在電纜故障點(diǎn)檢測(cè)時(shí)采取以下步驟,并對(duì)所得到的波形仔細(xì)分析,特殊情況可以多次測(cè)試。

（1）測(cè)量電纜絕緣,判斷故障類型。

（2）根據(jù)故障類型選擇合適的預(yù)定位方法,從原理上分析三次脈沖法的誤差很小,而在處理絕緣進(jìn)水或受潮時(shí)采用的脈沖電流法誤差偏大,應(yīng)對(duì)所得波形仔細(xì)分析。

（3）電纜路徑查找,找到準(zhǔn)確的電纜路徑可以避免精確定點(diǎn)時(shí)漫無目的的搜索,這也是比較耗時(shí)的過程,對(duì)于長電纜建議對(duì)已查明的電纜所在位置做好標(biāo)記。

（4）精確定點(diǎn)時(shí)要充分考慮電纜頭處打盤而影響實(shí)地測(cè)量的準(zhǔn)確性,對(duì)于死接地故障和線芯對(duì)內(nèi)屏蔽短路故障,在發(fā)射沖擊脈沖時(shí),可能在全電纜都會(huì)出現(xiàn)放電聲音,但只有在故障點(diǎn)處才會(huì)發(fā)生震動(dòng),在這種情況下,應(yīng)沿電纜路徑擴(kuò)大搜索范圍。