電力電纜故障及檢測技術(shù)探析

王建成

（紅寺堡揚水管理處，寧夏 中寧 755100）

電力電纜故障及檢測技術(shù)探析

王建成

（紅寺堡揚水管理處，寧夏 中寧 755100）

隨著科技的飛速發(fā)展和農(nóng)村電網(wǎng)工程的開展，電力需求也得到飛速發(fā)展，確保電力電纜安全運行顯得非常重要。本文重點討論電力電纜常見的故障及檢測方法。

電力電纜；故障；檢測

1　電力電纜的組成

電力電纜是在其絞繞的幾根絕緣導(dǎo)電芯線外，直接包裝絕緣層和內(nèi)外保護層。其中內(nèi)保護層是用來保護電纜的絕緣層，外保護層的構(gòu)成材料主要有鋼鎧、麻被、外覆瀝青、塑料護套等。電纜的中間接頭或者終端接頭通常由環(huán)氧樹脂和絕緣膠制成。

2　電力電纜常見的故障分析

電纜從敷設(shè)開始直到日常運行維護，每個階段電纜出現(xiàn)的故障特征不同。對于直埋電纜而言，因為電纜埋設(shè)的位置選擇不正確，周圍的土壤會引起電纜發(fā)生位移，導(dǎo)致電纜附件安全受到影響。當電纜在排管敷設(shè)時，由于橫向約束引起電纜的彎曲變形問題，使其金屬護套出現(xiàn)疲勞應(yīng)變；電纜在地溝的敷設(shè)擺放不恰當，剛性固定強度不足，豎井的跨度不夠，電力電纜本身的重量影響，以及斜面敷設(shè)出現(xiàn)滑落現(xiàn)象等因素均會影響電纜的使用壽命。因為電纜受到外力或敷設(shè)不正確，極易產(chǎn)生機械損傷故障。當電纜敷設(shè)完成后，由于道路、城市建設(shè)、綠化工程的建設(shè)等活動，電纜維護不到位，導(dǎo)致電纜標示樁發(fā)生位移，甚至丟失，極其容易引起電纜受到外力的傷害。

電力電纜在運行過程中可能出現(xiàn)的故障分析。由于自然環(huán)境的影響，電纜敷設(shè)的原因，人為因素，電纜在運行過程中通常出現(xiàn)的故障主要有接頭問題和絕緣問題。接頭問題主要是由自然因素和人為因素造成的，由于電纜接頭接觸不好，封鉛漏水，密封失效，以及過負荷等因素引起電纜內(nèi)接頭的絕緣膠膨脹，導(dǎo)致電力電纜的接頭在運行過程中發(fā)生爆炸故障。至于絕緣問題，主要是因為電纜長期過載運行，或電纜敷設(shè)不當，使電纜嚴重受潮或者靠近熱源等因素，引起電纜的絕緣老化、受潮，變質(zhì)等問題。

3　電力電纜故障測試方法介紹

電阻電橋法。在20世紀70年代以前，發(fā)達國家均采用電阻電橋法來檢測電纜的故障，對于短路故障及低阻故障的測試甚為方便。所謂電阻電橋法就是根據(jù)電橋的平衡原理，將電纜的某一好相為臂組成電橋并使電橋達到平衡，以此來測量出兩側(cè)故障點的直流電阻，根據(jù)電纜的長度與其電阻值的變化成正比的關(guān)系，可以計算出電纜故障點與測試端之間的長度為:

可知，只要確定電纜的長度L，就能準確計算出故障點的距離。圖1為電阻電橋法測試連線圖，R1、R2為已知電阻。

電容電橋法。如果電纜發(fā)生開路時，直流電橋臂則不能形成直流回路，所以采用電阻電橋法是測量不出電纜故障點的距離。此時可用交流電源，利用電橋平衡原理測量出電纜故障相的阻抗和電纜好相的阻抗值，因為電纜被看作是“均勻的傳輸線”，所以其長度和電容成正比關(guān)系，可以計算出電纜故障點的長度，計算公式如下:

可知，只要確定電纜的長度L，就能準確計算出故障點的距離。

圖1　電阻電橋法測試連線

高壓電橋法。因為電力電纜的故障大部分是綜合性的，往往是閃絡(luò)高阻（未形成固定泄漏通道的一類故障）或者是泄露高阻（已形成固定泄漏通道的一類故障），而電容法和電阻法檢測電纜的故障的局限性大，類型單一，面對上述情況無法檢測。所以人們采用高壓電橋法，通過將直流電橋輸出電壓提高的辦法來擊穿故障點，形成瞬間短路，一般情況下直流電壓10 kV，這樣測量出故障點兩側(cè)段電纜的直流電阻，計算出電纜故障點的位置，即:

可知，高壓電橋法測電纜故障連線圖與低壓電阻電橋法相同。只要確定電纜的長度L，就能準確計算出故障點的距離。R1、R2為已知電阻。

電纜故障檢測儀。通過前面的分析，我們了解到電橋法實質(zhì)上只能解決電纜部分故障的測試。而電纜的故障千奇百怪，三相全壞的情況常有發(fā)生。為了解決諸多難題，同時也為了方便各種故障的測試，因此，通過西安電子科技大學(xué)（原西北電訊工程學(xué)院）和西安供電局科研人員的合作攻關(guān)，我國才有了真正意義上的電纜故障檢測儀。儀器的基本原理應(yīng)用了微波傳輸（雷達測距）理論，即脈沖法。無論低壓脈沖法還是高壓脈沖法均是依據(jù)微波在“均勻長線（電纜）”傳輸中，因其某處（故障點）特性阻抗發(fā)生變化對電波的影響來微觀地分析電波相位、極性及幅度等物理量的變化，來測得電波傳輸?shù)焦收宵c的時間再計算出故障點的距離。即:

其中:v — 電波在不同介質(zhì)電纜中的傳輸速度。t — 電波從始端到故障點再返回始端的時間。

4　結(jié) 語

隨著科技的飛速發(fā)展和電纜的網(wǎng)絡(luò)化的逐步推進，加之地埋電纜的運行環(huán)境的特殊性，電力電纜日常維護和故障的檢測成為電力工作關(guān)鍵的一環(huán)，因此，我們要加強電纜的日常維護工作，熟悉電纜在日常運行中出現(xiàn)的故障特征，及時檢測排除故障，確保安全生產(chǎn)。

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.22.063

TM247

A

1673-0194（2015）22-0076-01

2015-10-19