高壓電力電纜故障分析及診斷處理

何小俊

（昆明冶研新材料股份有限公司，云南 曲靖655000）

0 引言

在城市中心地帶、居民密集區(qū)、工廠廠區(qū)內(nèi)部等地方，考慮到安全、美觀和利于廠房布局等因素，高壓電力電纜線路在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用比例越來越高，其具有占地面積小、送電可靠性高、維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)。但是，在長時(shí)間的運(yùn)行過程中，高壓電力電纜受到多種因素的影響，容易出現(xiàn)各種各樣的故障。正確分析高壓電力電纜的故障原因，快速找出故障點(diǎn)，確定故障位置，盡量縮短停電時(shí)間，對于企業(yè)正常生產(chǎn)和人們正常生活尤為重要。

1 高壓電力電纜故障原因

1.1 自身質(zhì)量問題

自身質(zhì)量問題是高壓電力電纜出現(xiàn)故障的主要原因，在潮濕的環(huán)境中，高壓電力電纜很容易進(jìn)水受潮，影響其絕緣性能，發(fā)生擊穿事故，嚴(yán)重威脅著人們的生命和電氣設(shè)備安全。

1.2 過負(fù)荷運(yùn)行

隨著產(chǎn)量的提升，供電負(fù)荷的增加，高壓電力電纜長期處于過負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。在日常運(yùn)行過程中電纜電壓選擇不當(dāng)或突然有高壓竄入，運(yùn)行環(huán)境惡劣，腐蝕性氣體對電纜保護(hù)層的損害，電纜附近存在溫度高的熱源，尤其在高溫天氣過負(fù)荷時(shí)造成高壓電力電纜產(chǎn)生大量的熱量，會(huì)加快電力電纜的老化速度，都可能使電纜絕緣強(qiáng)度遭到破壞，存在很多的安全隱患。

1.3 施工故障

安裝和施工不合理是造成高壓電力電纜故障最常見的一個(gè)原因。在電纜敷設(shè)過程中，施工人員沒有嚴(yán)格規(guī)范地進(jìn)行施工，會(huì)影響高壓電力電纜的使用壽命。施工故障具體表現(xiàn)如下：

（1）電力電纜表面破損。由于施工過程中的錯(cuò)誤操作導(dǎo)致高壓電力電纜的表面破損，容易使高壓電力電纜內(nèi)部進(jìn)水，造成安全事故。

（2）中間接頭密封不好。在敷設(shè)電纜的過程中，施工人員沒有將電力電纜中間接頭密封好，在潮濕的環(huán)境中，水分很容易進(jìn)入電力電纜的接頭位置，影響高壓電力電纜的絕緣性能。

（3）導(dǎo)體連接管接觸不良。在長距離的電纜施工過程中，施工人員沒有將兩個(gè)高壓電力電纜之間的導(dǎo)體連接管處理好，導(dǎo)致高壓電力電纜的導(dǎo)體連接管接觸不良，出現(xiàn)一些毛刺和尖角。

（4）電力電纜接頭設(shè)置不合理。施工人員在敷設(shè)電纜過程中存在較大的隨意性，高壓電力電纜中的接頭設(shè)置不合理，一些施工人員在高壓電力電纜相距很近的位置設(shè)置多個(gè)接頭，嚴(yán)重影響了高壓電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.4 機(jī)械損傷

機(jī)械損傷引起的電纜事故占電纜總事故的50%［1］。造成機(jī)械損傷的主要原因有安裝時(shí)損傷、直接受到外力損傷、施工車輛長時(shí)間的碾壓導(dǎo)致的變形損傷等，這些都會(huì)使電纜接頭和導(dǎo)體絕緣受損。

2 高壓電力電纜故障類型

常見的高壓電力電纜故障類型有閃絡(luò)故障、斷線故障、接地故障、復(fù)合型故障等。具體如下：

（1）閃絡(luò)故障。高壓電力電纜長時(shí)間處于過負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，很容易在高電壓下被瞬間擊穿，但是高壓電力電纜又可以迅速封閉擊穿通道，逐漸恢復(fù)絕緣性能。

（2）斷線故障。斷線故障是指高壓電力電纜的一相或者多相導(dǎo)體全斷或不完全斷線。

（3）接地故障。接地故障是高壓電力電纜最常見的一種故障類型，電力電纜的一相或者數(shù)相導(dǎo)體對地?fù)舸?，發(fā)生貫穿性絕緣故障。電力電纜按接地電阻的大小可以分為金屬性接地、低阻／高阻接地故障，絕緣電阻低于10kΩ稱為低阻接地，高于10kΩ稱為高阻接地。

（4）復(fù)合型故障。復(fù)合型故障是指高壓電力電纜發(fā)生上述2種或者2種以上的故障。

3 高壓電力電纜故障的診斷處理方法

3.1 測聲法

測聲法是指根據(jù)高壓電力電纜發(fā)生故障時(shí)發(fā)出的放電聲音來尋找故障源的方法，測聲法適用于電纜的芯線發(fā)生閃絡(luò)放電故障的查找。測聲法要使用直流耐壓試驗(yàn)機(jī)設(shè)備。直流耐壓試驗(yàn)機(jī)設(shè)備首先對電纜中的電容器進(jìn)行充電，當(dāng)電容器到達(dá)一定電壓值時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的放電間隙對電纜故障位置的芯線進(jìn)行放電，這時(shí)故障位置的芯線又會(huì)對電力電纜的絕緣層放電，并且發(fā)出“滋滋”的放電聲，對于在地面上的電力電纜，維修人員可以直接憑借聽覺查找故障位置；如果電力電纜被埋在地下，維修人員需要確定電力電纜的方向，然后在相對安靜的環(huán)境中，使用醫(yī)用聽診器或者耳聾助聽器等音頻設(shè)備，將聽診器或者助聽器放在貼近地面的位置，沿著電力電纜的敷設(shè)方向慢慢查找，如果聽到有“滋滋”的聲音，這個(gè)位置就是電纜的故障位置。使用測聲法查找高壓電力電纜故障源，維修人員必修要注意人身安全，安排專門的人在電纜末端和設(shè)備末端進(jìn)行監(jiān)視。

3.2 電容電流測定法

高壓電力電纜在運(yùn)行過程中，電纜的芯線對地和相鄰芯線之間都存在著很大的電容，這些電容在電力電纜中均勻分布，并且電纜越長，電容量越大，電容電流測定法可以準(zhǔn)確得測定出電力電纜芯線斷線的故障位置。電容電流測定法要使用1只0.5級、量程為0～100mA的交流毫安表，1只0.5級、量程為0～30V的交流電壓表，1臺(tái)量程為1～2kVA的單相調(diào)壓器。首先，使用交流毫安表測量出高壓電力電纜首端每一相芯線的電容電流值Ia、Ib、Ic，然后再測量出電力電纜末端每一相芯線的電容電流值Ia′、Ib′、Ic′，計(jì)算出斷線芯線與完好芯線之間的電容比，根據(jù)計(jì)算結(jié)果初步判斷出高壓電力電纜芯線的大約斷線位置。從電容量計(jì)算公式C＝I／（2πfU）［2］可以得出，在頻率f和電壓U不變的情況下，電容量C和電流I成正比，由于高壓電力電纜的工頻f是不變的，使用電容電流測定法測量時(shí)，只要保持電壓不變，電容電流之比就是電力電纜芯線斷線電容量和完整芯線電容量之比。設(shè)電纜全長為L，電纜芯線斷點(diǎn)距離為X，則Ia／Ic＝L／X，X＝（Ic／Ia）L，在測量過程中，測量電纜的總長度要精確，并且電流表讀數(shù)要準(zhǔn)確，這樣最終測量誤差會(huì)比較小。

4 高壓電力電纜故障的防范措施

結(jié)合高壓電力電纜故障原因分析，為了確保高壓電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行，最大程度地降低故障幾率，我們要積極采取防范措施，不斷改善高壓電力電纜的使用壽命和運(yùn)行狀態(tài)。

（1）要高度重視高壓電力電纜故障問題，安排專門的維護(hù)人員加強(qiáng)對電力電纜日常運(yùn)行的維護(hù)檢修，對電纜的運(yùn)行參數(shù)制定詳細(xì)的檔案，定期進(jìn)行安全檢查，加強(qiáng)高壓電力電纜施工管理，對于電纜的故障頻發(fā)地點(diǎn)，增加維護(hù)人員的日常巡檢，嚴(yán)格落實(shí)責(zé)任制度。

（2）加強(qiáng)公司各個(gè)部門之間的溝通聯(lián)系，積極通過協(xié)調(diào)會(huì)議，明確高壓電力電纜的施工位置和注意事項(xiàng)，全面協(xié)調(diào)所有的施工部門，在施工過程中注意保護(hù)電力電纜設(shè)備。制定完善的危險(xiǎn)點(diǎn)控制和辨別方案，在一些危險(xiǎn)位置安排專門的技術(shù)人們進(jìn)行監(jiān)護(hù)，定點(diǎn)、定時(shí)進(jìn)行巡查［3］。

（3）高壓電力電纜施工單位要做好技術(shù)交底工作，每天施工之前都要明確作業(yè)內(nèi)容和作業(yè)任務(wù)，加強(qiáng)電力電纜的安全管理，確保施工質(zhì)量。

（4）在公司進(jìn)行安全宣傳，提高大家的安全意識(shí)，使大家明確知道破壞高壓電力電纜的危害性。

5 結(jié)語

高壓電力電纜作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，在長時(shí)間的運(yùn)行過程中，故障率會(huì)很高，并且故障查找比較復(fù)雜。通過分析和研究高壓電力電纜的故障原因和故障類型，選擇合理的診斷方法，積極采取有效措施，快速找出故障位置，對不斷提高高壓電力電纜的運(yùn)行可靠性有重要的意義。

［1］王愛華.高壓電力電纜故障檢測技術(shù)的研究［D］.大連理工大學(xué)，2009

［2］吳宜文.高壓電力電纜故障的起因診斷和處理［J］.自動(dòng)化與儀器儀表，2012（3）

［3］袁鴻鵬.一起高壓電力電纜故障原因分析及防范措施［J］.科技信息，2013（35）