電力電纜故障原因及檢測(cè)方法研究

劉蔥柏 陜西意聯(lián)電氣設(shè)備有限公司

電力電纜故障原因及檢測(cè)方法研究

龐 丹 戴 斌 田家龍 周劍峰 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司長(zhǎng)春供電公司

劉蔥柏 陜西意聯(lián)電氣設(shè)備有限公司

若電力電纜出現(xiàn)故障將會(huì)給電網(wǎng)工作帶來(lái)嚴(yán)重的影響，為了降低電力電纜故障出現(xiàn)的頻率，電力部門(mén)需要對(duì)電力電纜故障類(lèi)型、出現(xiàn)原因、檢測(cè)方法等方面進(jìn)行分析，并且做到熟練掌握維修的方法，保障人們?nèi)粘５恼Ｓ秒?。本文從不同的角度分析出現(xiàn)電力電纜的原因，通過(guò)采取有效的措施應(yīng)予以解決。

電力電纜；故障原因；檢測(cè)方法

隨著我國(guó)社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，現(xiàn)代化城市建設(shè)不斷加快，城市用電量逐年增加，尤其在夏季用電高峰期，我國(guó)的城市用電量增加較猛[1]。為了滿(mǎn)足電力供不應(yīng)求的局面，電纜作為電力傳輸、電路連接的工具得到開(kāi)發(fā)，在日常生活中被廣泛應(yīng)運(yùn)。目前，由于電纜作為電力輸送的重要工具，電網(wǎng)出現(xiàn)故障的主要因素之一就是電纜故障，所以，電力企業(yè)要能夠及時(shí)、準(zhǔn)確掌握電纜出現(xiàn)故障的檢測(cè)方法、故障的類(lèi)型以及原因，只有做到這樣才可以保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。

1.電纜故障產(chǎn)生的原因

在城市化大發(fā)展的背景下，城市基礎(chǔ)設(shè)施日趨完善，使得城市人口數(shù)量急劇增長(zhǎng)，對(duì)面如此復(fù)雜的環(huán)境，電力企業(yè)在城市內(nèi)安裝電纜時(shí)主要采用掩埋的方式，該方法減少占用寶貴的城市土地，增加城市土地的利率[2]。但是，由于地下含水量大，環(huán)境相對(duì)潮濕，若將電纜長(zhǎng)時(shí)間處在陰暗潮濕的環(huán)境中，造成電力安全事故是無(wú)法避免的，例如受潮、進(jìn)水、電纜外層老化等極易出現(xiàn)漏電情況。另外，電纜溝工程量大，環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，當(dāng)城市雨季到來(lái)時(shí)，大量的雨水將日常生活垃圾沖入電纜溝，一旦電纜出現(xiàn)故障，將會(huì)給電纜維修帶來(lái)困難。因此，電力技術(shù)人員如果可以熟練掌握電纜發(fā)生故障的原因，可以準(zhǔn)確找到發(fā)生故障的位置，及時(shí)進(jìn)行搶修，可以避免對(duì)電纜溝進(jìn)行大規(guī)模的挖掘，保證城市電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，減少電力維修的人力物力的使用，降低電力企業(yè)的維修成本，提高企業(yè)利潤(rùn)。電纜出現(xiàn)故障的原因主要包括以下幾方面：

1.1 外力損傷

在電纜安裝過(guò)程中需要大量人工操作，但是許多的電力施工隊(duì)來(lái)自農(nóng)村，電纜鋪設(shè)操作知識(shí)了解較少，在對(duì)電纜進(jìn)行安裝時(shí)，部分施工人員沒(méi)有按照操作流程或者在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝時(shí)沒(méi)有注意到細(xì)節(jié)，導(dǎo)致電纜的外絕緣或者內(nèi)部受到拉力造成損傷，該種情況是造成電纜損壞的重要原因之一，有的電纜雖是表皮受損，但是時(shí)間久了，電纜外表皮受潮會(huì)引起短路現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會(huì)造成各種故障，使得電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)大面積停電，影響人們的正常生活[3]。所以，在安裝電纜時(shí)，需要提前對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)，操作時(shí)要特別小心。

1.2 電纜質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

部分電纜生產(chǎn)廠(chǎng)家由于受到資金或者技術(shù)的制約，生產(chǎn)出來(lái)的電纜質(zhì)量較差，有的質(zhì)量達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該類(lèi)電纜由于質(zhì)量得到不保證，使用時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)造成各種故障，所以，選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)電纜進(jìn)行施工，可以降低故障發(fā)生的頻率。

1.3 電纜絕緣老化

當(dāng)電纜長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)造成絕緣性能下降，造成電纜絕緣老化變質(zhì)的原因多樣。比如，電纜內(nèi)部氣體在通電的狀態(tài)下就會(huì)產(chǎn)生游離、電纜內(nèi)部介質(zhì)電解后會(huì)產(chǎn)生臭氧，臭氧會(huì)腐蝕電纜外絕緣體以及長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)產(chǎn)生大量的熱，同樣會(huì)造成電纜老化。同樣造成電纜絕緣過(guò)熱的原因也有很多，常見(jiàn)的有電纜內(nèi)部氣體游離過(guò)快造成電纜絕緣內(nèi)部過(guò)熱，電纜超負(fù)荷工作也會(huì)產(chǎn)生大量熱量。有的電力企業(yè)為了降低成本投入，一般會(huì)采取一條電纜溝內(nèi)鋪設(shè)多條電纜，但是該做法使得電纜溝內(nèi)空氣流通性降低，多根電纜同時(shí)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生熱量，造成溝內(nèi)溫度增加，當(dāng)達(dá)到電纜絕緣所承受的溫度時(shí)，就會(huì)造成電纜老化現(xiàn)象。特別在夏季時(shí)，氣溫相對(duì)比較高，電纜極易在接頭處因電纜超負(fù)荷工作溫度高而被擊穿。

2.電纜產(chǎn)生故障的類(lèi)型

常見(jiàn)的電纜故障有串聯(lián)與并聯(lián)故障。所謂的串聯(lián)故障是指電纜中的一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)體出現(xiàn)斷開(kāi)現(xiàn)象，電能不可傳輸?shù)墓收希话闱闆r下，在串聯(lián)中有一個(gè)導(dǎo)體斷開(kāi)前，串聯(lián)的故障是難以被發(fā)現(xiàn)的，只有短路現(xiàn)象徹底發(fā)生時(shí)串聯(lián)故障才會(huì)被發(fā)現(xiàn)[4]。而造成并聯(lián)故障是由于電纜長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷工作造成外絕緣老化，在局部地區(qū)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，造成并聯(lián)故障。根據(jù)電纜故障的電阻與被擊穿的長(zhǎng)度不同，電纜故障還可以分為低阻、開(kāi)路、高阻等故障。

3.電力電纜故障檢測(cè)方法

3.1 經(jīng)典電橋法

經(jīng)典電橋法作為電力電纜故障常見(jiàn)的檢測(cè)方法之一，并在其中扮演重要角色。該方法的故障原理是通過(guò)電橋平衡原理，將有故障與正常的相組合成一個(gè)電橋，然后調(diào)節(jié)電橋兩臂的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電阻使電橋兩臂電阻平衡。通常情況下，電纜長(zhǎng)度是可以檢測(cè)出來(lái)的，通過(guò)電纜的總長(zhǎng)度與電阻二者存在的關(guān)系可以找到出現(xiàn)故障的具體位置[5]。該方法具有精確度高、電壓不需要增加過(guò)高、保證線(xiàn)路完好等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 高壓脈沖法

當(dāng)電纜阻抗大小改變時(shí)，電波在電纜傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生回波，高壓脈沖法就是根據(jù)該原理對(duì)電力電纜的故障進(jìn)行檢測(cè)的，在電纜芯線(xiàn)上加入一定量的電壓，但是電壓一定要控制在合理范圍內(nèi)，防止電纜外絕緣不會(huì)被擊穿，脈沖就會(huì)像波一樣傳播，可以通過(guò)脈搏變化檢測(cè)出故障位置。

3.3 低壓脈沖法

低壓脈沖法主要用于測(cè)量電纜的開(kāi)路、短路和低阻故障的故障距離；同時(shí)還可以用于測(cè)量電纜的長(zhǎng)度、波速度和識(shí)別定位電纜的中間接頭等。在測(cè)試時(shí)，從測(cè)試端向電纜中輸入一個(gè)低壓脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)沿著電纜傳播，當(dāng)遇到電纜中的阻抗不匹配點(diǎn)時(shí)，如：開(kāi)路點(diǎn)、短路點(diǎn)、低阻故障點(diǎn)和接頭點(diǎn)等，會(huì)產(chǎn)生折反射，反射波傳播回測(cè)試端，被儀器記錄下來(lái)。

3.4 跨步電壓法

在電力電纜中加入特殊信號(hào)，當(dāng)電力電纜對(duì)大地產(chǎn)生泄漏時(shí)，會(huì)在地面上故障點(diǎn)周?chē)a(chǎn)生由強(qiáng)到弱的有向電場(chǎng)梯度。沿電纜路徑用測(cè)量設(shè)備可測(cè)得信號(hào)的幅度和方向。在故障點(diǎn)前后，檢流計(jì)指針?biāo)傅姆较蛳喾?，進(jìn)而找到電纜的故障點(diǎn)，達(dá)到精確定位的目的。由于測(cè)量的是地面兩點(diǎn)間的電場(chǎng)信號(hào)，通常稱(chēng)跨步電壓。加入特殊波形信號(hào)是為了提高測(cè)量設(shè)備的抗干擾性能。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著城市電網(wǎng)不斷完善，大量的電纜被引入到電力運(yùn)行中，由于電纜制作以及施工等原因，使得電纜故障出現(xiàn)的頻率較高，因此尋找出解決電纜故障的原因并加以維護(hù)顯得十分必要。

[1]馬春亮. 電力電纜故障的原因及檢測(cè)方法淺析[J]. 河南科技,2014,22:62-63.

[2]郭素娜,宣峰,呂俊霞. 電力電纜的故障診斷與檢測(cè)技術(shù)[J]. 水電站設(shè)計(jì),2015,01:78-80+92.

[3]姚海燕,張靜,留毅,潘姝,徐貝,李題印,周念成. 基于多尺度小波判據(jù)和時(shí)頻特征關(guān)聯(lián)的電纜早期故障檢測(cè)和識(shí)別方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015,09:115-123.

[4]汪敏. 電力電纜故障測(cè)尋方法的探討[J].電子世界,2012,10:56-58.

[5]張喜富. 關(guān)于電力電纜故障測(cè)試與分析方法的探討[J]. 民營(yíng)科技,2012,12:57.