電力電纜故障原因及診斷分析

深圳供電局有限公司

摘要：電力電纜是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，對于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定可靠運(yùn)行，具有舉足輕重的意義。由于電纜一般都采用穿管或電纜溝敷設(shè)，外部運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，隨著城市電纜數(shù)量的不斷增多及運(yùn)行年限的延長，電纜的出現(xiàn)故障的情況也越來越多。因此，對電力電纜的故障進(jìn)行分析，找出故障點(diǎn)并制定故障處理對策，保證電纜線路安全穩(wěn)定運(yùn)行，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)的一項(xiàng)重要而緊迫的工作。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障；原因；診斷

1nbsp；nbsp；nbsp；電纜的常見故障

電纜故障按故障發(fā)生在電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位可分為主絕緣故障和金屬護(hù)套故障；按故障發(fā)生在電纜線路位置不同則有本體故障和接頭故障；按故障性質(zhì)分類則包括短路和開路故障，高壓電纜的絕大多數(shù)故障都是絕緣損傷和缺陷導(dǎo)致，且以短路故障最為常見，短路故障按故障電阻值大小可分為低阻故障、高阻故障和閃絡(luò)性故障。

低阻故障：電纜相對地絕緣損壞，其絕緣電阻不到特性阻抗值，可以利用低壓脈沖法測量。發(fā)生低阻故障時(shí)，絕緣電阻小于10Z0（Z0電纜波阻抗，一般小于40）。短路故障是低阻故障的特例。

高阻故障：與低阻故障相比，它的絕緣電阻較大，一般大于10Z0，不能使用低壓脈沖法測量。

閃絡(luò)性故障：故障點(diǎn)沒有形成電阻通道，只有放電間隙或閃絡(luò)性表面，此時(shí)故障即為閃絡(luò)性故障。閃絡(luò)性故障的阻值為無窮大，降壓后絕緣可自行恢復(fù)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力電纜有60%以上的故障是高阻故障及閃絡(luò)性故障，而在預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)生電纜擊穿的故障90%以上是高阻故障及閃絡(luò)性故障。

2nbsp；nbsp；nbsp；故障原因分析

電纜的絕緣層、保護(hù)層和附件等各部位都會發(fā)生損壞，而各部位的故障絕大部分都會最終作用于絕緣層，導(dǎo)致絕緣出現(xiàn)損壞、老化等問題，從而造成絕緣泄漏或擊穿。導(dǎo)致絕緣出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)主要有：（1）生產(chǎn)環(huán)節(jié)目前，我國各地生產(chǎn)電纜的企業(yè)數(shù)不勝數(shù)，但并不是每一個(gè)企業(yè)都能生產(chǎn)出質(zhì)量可靠的電纜。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)隱患的原因主要有：金屬保護(hù)層不嚴(yán)密，介質(zhì)不均勻，有孔隙和裂紋：絕緣部位材質(zhì)不達(dá)標(biāo)、局部孔洞超標(biāo)：中間接頭和終端接頭制作沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，接頭封裝物填充不當(dāng)導(dǎo)致在安裝時(shí)不能完個(gè)密封：交聯(lián)聚乙烯絕緣層不純凈、雜質(zhì)含量過多，使其性能不穩(wěn)定等。（2）敷設(shè)安裝環(huán)節(jié)在這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題主要是由于人為因素，安裝人員的責(zé)任心缺失和工作技能欠佳是絕緣出現(xiàn)問題的主要原因。近年來，地下施工有許多種，熱力管線、自來水管線、網(wǎng)絡(luò)光纖通道、煤氣、排污等等都會與電纜的敷設(shè)形成交叉，如果敷設(shè)人員不能在事前取得相關(guān)許可和資質(zhì)，不了解所經(jīng)過地段的地下情況，就會給施工帶來困難，比如過度拉仲或者過度彎曲使絕緣受損。另外，施工人員也可能在削剝屏蔽層和保護(hù)套時(shí)沒有完好地打磨而留下毛刺，或沒有清除絕緣部位的塵粒，這此都是日后絕緣受損的原因。（3）使用環(huán)節(jié)在電纜氏期使用運(yùn)行階段，電纜的絕緣部位可能受到各種各樣的破壞。其中最主要的原因是外力作用，其占到50%以上，具體包括：電纜埋設(shè)沒有達(dá)到規(guī)定深度，路面上往來車輛擠壓造成損傷：其他地下管線施工造成誤傷；鐵路、公路、橋梁使地面下沉損壞電纜；長期超負(fù)荷輸配電使電纜過熱及電纜內(nèi)部孔隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱：自然界中的水、酸、堿等長期腐蝕侵害：自蟻、蟲、鼠等對電纜的啃食與破壞。

3nbsp；nbsp；nbsp；電纜故障排查步驟

3.nbsp；1電纜故障類型診斷

電纜故障排查過程中，首先需要通過試驗(yàn)確定故障類型與性質(zhì)一般來說，試驗(yàn)結(jié)果與故障之間的關(guān)系如表1所示。

表1nbsp；nbsp；nbsp；試驗(yàn)結(jié)果與電纜故障診斷的關(guān)系

試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)結(jié)果

診斷結(jié)論

各相對地域相間電阻

小于100

低阻接地或短路故障

各相對地域相間電阻

大于100，小于正常值

高阻接地故障

導(dǎo)體連續(xù)性

不連續(xù)

斷線故障

導(dǎo)體連續(xù)性

不連續(xù)且經(jīng)電阻接地

斷線并接地

解壓試驗(yàn)

電壓升高，電纜閃絡(luò)；電壓降低，絕緣恢復(fù)

高阻閃絡(luò)性故障

耐壓試驗(yàn)

泄漏電流隨試驗(yàn)電壓升高而增加，超過允許值

高阻泄露性故障

3.nbsp；2nbsp；電纜故障預(yù)定位

（1）電橋法該方法包含電阻電橋法、電容電橋法和高壓電橋法。其中，電阻電橋法是一個(gè)使用了幾十年的傳統(tǒng)方法，針對短路故障及低阻故障的檢測十分有效。電容電橋法適用于電纜開（斷）路故障。針對前兩者不適用于高阻定位的局限，高壓電橋法可適用于高阻電纜擊穿事故的檢測。（2）低壓脈沖法。此種方法適用于低阻故障，包括開路和短路。應(yīng)用需達(dá)測距原理觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖，依據(jù)測出的電波傳輸時(shí)間差來計(jì)算故障點(diǎn)的距離。如果發(fā)射脈沖和反射脈沖相同，表明故障為斷路，如果相反，表明故障屬于短路接地或低阻故障。此種方法可彌補(bǔ)電橋法不適用于三相個(gè)壞的情況，但不能檢測高阻和閃絡(luò)性故障。（3）高壓閃絡(luò)法。高壓閃絡(luò)法可檢測出高阻故障，彌補(bǔ)低壓脈沖法的不足其中，直流高壓閃絡(luò)法適合于閃絡(luò)性故障的擊穿檢測，當(dāng)電纜上電壓較小、故障點(diǎn)不能形成閃絡(luò)時(shí)，則運(yùn)用沖擊高壓閃絡(luò)法。二（多）次脈沖法也叫-歸納為高壓閃絡(luò)法，即在電纜上同時(shí)施加高壓脈沖和低壓脈沖，比較脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處和電纜末端發(fā)生的開路反射的波形以確定故障點(diǎn)，這種方法廣泛應(yīng)用于高阻故障的測試。

3.3nbsp；nbsp；電纜故障精確定位法

目前常用的方法主要有跨步電壓法、直流沖擊法和音頻法等，它們的定位原理相似，都是在故障電纜測試端的金屬護(hù)套通過測試信號，然后通過采集放電信號來對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位。直流沖擊法由于沖擊能量較高，對電纜金屬護(hù)套長時(shí)間放電具有破壞性，目前已不提倡使用該方法。下面就工程實(shí)踐中較常用的跨步電壓法和音頻法作簡單介紹。

3.3.1nbsp；跨步電壓法

跨步電壓法是目前工程實(shí)踐中應(yīng)用最廣和精度最準(zhǔn)的定位方法，其原理如圖1。

圖1nbsp；nbsp；跨步電壓法原理圖

跨步電壓法具有抗干擾性強(qiáng)、定點(diǎn)準(zhǔn)確和操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于電纜敷設(shè)在泥土地面。

3.3.2nbsp；音頻定位法

當(dāng)無法在干燥地面和水泥路面感應(yīng)信號時(shí)，可采用音頻法對電纜外護(hù)套故障點(diǎn)進(jìn)行定位。其原理如圖2所示，用音頻信號發(fā)生器在測試端向電纜金屬外護(hù)套通入音頻信號，另一端接地，使用音頻接收器的電壓探頭，沿電纜路徑方向移動，在故障點(diǎn)處接收到音頻信號最弱，根據(jù)此特點(diǎn)，即可找到故障點(diǎn)。