淺析電力電纜故障定位技術(shù)

王紅杰

摘要：在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，電力電纜線路會(huì)經(jīng)常發(fā)生一些故障，其后果就是電網(wǎng)斷電，給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)不便。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)檢測(cè)，尋找故障原因，確定故障點(diǎn)的位置，可以減少資源的浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)損失，這就需要我們對(duì)電力電纜的故障類(lèi)型進(jìn)行分析，保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電纜；故障；分析

中隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電纜得到了廣泛的使用，并且因其自身的特點(diǎn)，具備較高的安全性。但是因?yàn)殡娏﹄娎|多埋于地下，給人們確定故障位置帶來(lái)了不便。如果不能及時(shí)排除故障，因此而造成的損失將是非常嚴(yán)重的。

一、電力電纜故障類(lèi)型分析

1.開(kāi)路故障

如果電纜的絕緣電阻出現(xiàn)無(wú)窮大的情況，而電壓卻不影響用戶端，這樣故障我們稱為開(kāi)路故障。在這種故障發(fā)生后，電纜故障點(diǎn)處的阻抗無(wú)窮大。

2.低阻短路故障

如果電纜的絕緣電阻值變小，與電纜自身特性阻抗相比，絕緣電阻小于電纜自身阻抗，甚至沒(méi)有電阻，即0≤RL。

3.電阻泄露故障

如果電纜故障點(diǎn)處的直流電阻比該電纜自身的阻抗大，這種故障類(lèi)型成為電阻泄露故障。進(jìn)行高壓絕緣測(cè)試的時(shí)候，隨著實(shí)驗(yàn)電壓的升高，泄露電流也會(huì)隨之增大，如果實(shí)驗(yàn)電壓升高到一定值時(shí)，泄露電流就有可能超過(guò)允許的最大電流。

4.高阻閃絡(luò)性故障

這種故障類(lèi)型是泄露電流不隨電壓的升高而升高，但隨著試驗(yàn)電壓的升高，其突然增大，反應(yīng)到電流表上，電流表指針呈現(xiàn)出閃絡(luò)性擺動(dòng)，如果對(duì)此試驗(yàn)進(jìn)行重復(fù)，可以發(fā)展其具有可逆性。而故障點(diǎn)無(wú)電阻通道，只是存在與閃絡(luò)的表面或者放電的間隙。

5.護(hù)層故障

電力電纜線路一般對(duì)護(hù)層都有一定的要求，在對(duì)護(hù)層故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定之后，可以采用與護(hù)層相同材料的進(jìn)行修補(bǔ)包扎，如果護(hù)層損壞的較多，可以套上熱縮卷包管進(jìn)行加熱收縮，對(duì)修補(bǔ)之后的護(hù)層，在進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量或者護(hù)層直流耐壓試驗(yàn)，如果還存在故障，則說(shuō)明其它部位還存在故障。

二、電力電纜故障原因分析

1.機(jī)械損傷

造成電纜機(jī)械損傷的主要有以下幾種原因：由于在電纜安裝的時(shí)候，操作不當(dāng)或者不小心造成電纜機(jī)械性損傷，如在安裝時(shí)不小心碰傷電纜，機(jī)械牽引力過(guò)大而拉傷電纜，或電纜過(guò)度彎曲而損傷電纜；或者由于電纜在鋪設(shè)完成后，接近電纜路徑的附近的機(jī)械施工時(shí)，人為的造成電纜的損傷；行駛車(chē)輛的震動(dòng)或沖擊性負(fù)荷會(huì)造成地下電纜的鉛（鋁）包裂損；因自然現(xiàn)象造成的損傷：如中間接頭或終端頭內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護(hù)套；因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷；因土地沉降引起過(guò)大拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。

2.過(guò)電壓

受到某些因素的影響，電氣設(shè)備絕緣上的電壓超過(guò)額定電壓數(shù)，這就是我們所說(shuō)的過(guò)電壓，對(duì)于瞬間的高位電壓，即便是時(shí)間非常短促，也會(huì)造成較大的破壞。過(guò)電壓一般是由于電力設(shè)備進(jìn)行拉閘或者導(dǎo)通管換相時(shí)，由于電流的突然變化造成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

3.絕緣老化

電力電纜的絕緣材料在多種因素的共同作用下，出現(xiàn)老化現(xiàn)象。橡皮、塑料等材料在受熱之后容易發(fā)生熱老化，在有氧、熱共同作用下，最后電纜呈現(xiàn)出發(fā)粘、變軟，機(jī)械強(qiáng)度下降等狀態(tài)或者呈現(xiàn)出變硬、變脆等，導(dǎo)致電纜表現(xiàn)出現(xiàn)裂紋。

4.其它原因

除了上述的幾種原因以外，電纜故障還有以下幾種情況：電纜絕緣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；電纜內(nèi)部的絕緣油流失，造成絕緣能力下降；經(jīng)過(guò)酸性土壤或鹽堿地時(shí)造成線纜表面的腐蝕。

三、電力電纜故障定位

1.預(yù)定位

電力電纜預(yù)定位可以分為行波法和阻抗法兩種。行波法測(cè)量波是從首段到故障點(diǎn)的往返時(shí)間與傳播的速度相乘，就可以得到兩倍的故障距離。而阻抗法測(cè)量是從首段到故障點(diǎn)之間的阻抗，利用特定故障算法進(jìn)行計(jì)算定位。

1）行波法

這種方法主要包含兩個(gè)方面：駐波法和現(xiàn)代法。駐波法主要把電纜作為傳輸線，利用其上的駐波諧振現(xiàn)象，對(duì)電纜的相對(duì)電阻值較低的一類(lèi)故障或斷線故障進(jìn)行測(cè)量?，F(xiàn)在對(duì)這種方法利用的不多。而現(xiàn)代法主要包含高壓脈沖反射法、低壓脈沖電流法、高壓脈沖電壓法及二次脈沖法。對(duì)于斷線故障和低阻故障，低壓脈沖反射法較為適用，這種方法可以測(cè)得行波在電纜中傳播的速度，還可以對(duì)電纜的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。低壓脈沖反射法主要是向故障電纜注入低壓脈沖，記錄其在電纜中傳播時(shí)的各種參數(shù)，通過(guò)記錄的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出故障點(diǎn)的距離。

2）阻抗法

該方法也包含兩個(gè)方面：電橋法和分布參數(shù)計(jì)算高阻故障法。電橋法是利用四臂電橋?qū)﹄娎|芯線的交流電容或?qū)嶋H電阻進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)電纜的實(shí)際長(zhǎng)度準(zhǔn)確的測(cè)出，根據(jù)比例關(guān)系，計(jì)算得出故障點(diǎn)。

分布參數(shù)計(jì)算高阻故障發(fā)，主要是在分布參數(shù)線路理論的基礎(chǔ)上，通過(guò)故障距離方程的推導(dǎo)得出故障的距離。原理為對(duì)高阻故障電纜施加高壓信號(hào)，使故障點(diǎn)出現(xiàn)閃絡(luò)，故障點(diǎn)高阻故障轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀‰娮瑁ㄟ^(guò)故障點(diǎn)的電流與電壓同相位，然后對(duì)線路首段的電流和電壓進(jìn)行采集，最后通過(guò)計(jì)算確定故障點(diǎn)。

2.精確定位

與預(yù)定位相對(duì)應(yīng)，精確定位所測(cè)得的故障點(diǎn)相對(duì)比較準(zhǔn)確。因此精確定位是在預(yù)定位的基礎(chǔ)上對(duì)故障點(diǎn)精確進(jìn)行定位的一種方法。也是減少定位故障的有效工作。精確定位一般是電纜故障測(cè)試工作的最后一道工序，也是最重要的一道工序。精確定位主要是對(duì)故障電力電纜線路施加高壓脈沖，然后根據(jù)故障點(diǎn)所產(chǎn)生的電磁信號(hào)機(jī)聲音信號(hào)，在地面上配合振動(dòng)傳感器獲取的電纜聲音信號(hào)，一般在聲音信號(hào)最大的地方就是故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。這種方法也成為聲測(cè)法。

四、電纜故障的主要預(yù)防措施

1.選用質(zhì)優(yōu)的電纜本體

電纜本體的質(zhì)量包括各組成部分的材料、絕緣層的強(qiáng)度、同心度等。選用生產(chǎn)條件和工藝較好的品牌廠家，其產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)有保障。使用前再次檢查、測(cè)試絕緣電阻，若發(fā)現(xiàn)進(jìn)水或受潮的應(yīng)進(jìn)行處理。

2.電纜敷設(shè)的質(zhì)量控制

保護(hù)電纜的物理特性是施工質(zhì)量的控制目標(biāo)。敷設(shè)過(guò)程中要采取措施保護(hù)電纜外皮不受損傷，彎曲半徑不得超過(guò)允許值，避開(kāi)支架棱角或尖刺，電纜轉(zhuǎn)彎要有滑車(chē)過(guò)渡，進(jìn)出保護(hù)管要有光滑的喇叭口，保護(hù)管內(nèi)壁必須光滑，拖動(dòng)要緩慢且平穩(wěn)。否則，強(qiáng)行拖放電纜將會(huì)損傷外皮甚至主絕緣，妥善采取保護(hù)措施完全可以避免。

3.電纜通道的選擇

電纜的周?chē)h(huán)境不良，附近土壤中含有酸、堿溶液，氯化物等化學(xué)物質(zhì)，會(huì)使電纜受到腐蝕，鄰近化工廠地區(qū)因地下水的污染，也會(huì)使電纜產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，所以在選擇電纜通道時(shí)，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查或詢問(wèn)有關(guān)的地質(zhì)污染情況，特別在化工區(qū)，電纜通道選擇應(yīng)慎重并采取有效的防污染措施。

4.電壓及負(fù)荷檢測(cè)

為防止絕緣老，線路電壓一般不應(yīng)比電纜額定電壓高出15%。經(jīng)常測(cè)量和監(jiān)視電纜的負(fù)荷情況，保持電纜線路在規(guī)定的允許持續(xù)載流量下運(yùn)行，一旦發(fā)生電纜線路過(guò)負(fù)荷的現(xiàn)象，應(yīng)立即與相關(guān)部門(mén)協(xié)調(diào)制定有效方案。

五、結(jié)語(yǔ)

電力電纜故障在實(shí)際生活中是比較常見(jiàn)的，電纜的故障類(lèi)型和故障原因也是多種多樣，因此要采取必要的措施進(jìn)行預(yù)防，一旦出現(xiàn)故障，首先要對(duì)其故障的類(lèi)型及故障的原因進(jìn)行分析，然后根據(jù)故障狀態(tài)確定故障的位置，最后對(duì)故障進(jìn)行處理，保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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