電力電纜的故障診查和防范措施

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市規(guī)劃的迅速發(fā)展，架空線路已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代城市生活和城市面貌的要求。因此，電力電纜以其空間節(jié)約程度高、維護(hù)便利、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，成為了城市輸配電網(wǎng)的重要組成部分。針對(duì)目前城市中電纜故障診查和防范問題，文章提出了多種檢測(cè)方法，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障；脈沖檢測(cè)法；防范措施

引言

電力電纜傳播和分配電能。較之架空線路，其鋪設(shè)方便，用于地下電網(wǎng)、水下輸電線路等。鋪設(shè)于地下，符合現(xiàn)代城市面貌的要求，因此電纜得到了越來越廣泛的應(yīng)用。正是因?yàn)殡娎|多埋于地下，測(cè)試設(shè)備探測(cè)條件存在著局限性、電纜資料不完善使電力電纜故障的診查和防范變得困難。若故障點(diǎn)長(zhǎng)期不被發(fā)現(xiàn)，將造成停電事故，引發(fā)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失。因此，如何防范和快速診查故障成為當(dāng)前電纜運(yùn)行管理中一個(gè)重要的問題。

1 故障原因及分類

1.1 電纜故障原因[1-3]

通常，在系統(tǒng)運(yùn)行中易造成故障的原因有以下幾點(diǎn)。

（1）機(jī)械損傷。人工打樁時(shí)未上報(bào)區(qū)域單位獲得允許、機(jī)械開挖人為誤操作，均會(huì)造成斷線故障。敷設(shè)后未標(biāo)明電纜標(biāo)志牌而受到較大外力，也會(huì)導(dǎo)致電纜的斷線。經(jīng)實(shí)地走訪調(diào)查，此類原因在線路故障中尤為突出。

（2）絕緣老化變質(zhì)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)電流流經(jīng)電纜發(fā)熱，甚至過電流時(shí)電纜溫度急劇升高，破壞了電纜的絕緣膠層；地下土壤的酸堿性等自然因素長(zhǎng)期來也會(huì)造成電纜絕緣外套的腐蝕。

（3）電纜施工質(zhì)量問題。在安裝過程中，施工人員未按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行敷設(shè)；在工程中出現(xiàn)的不同程度的地面沉降，使電纜受到了過大的壓力，均可能造成斷線和短路故障。

（4）電纜質(zhì)量問題。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，市面上不良商家生產(chǎn)的成品電纜出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問題。例如生產(chǎn)過程中，電纜密封絕緣不嚴(yán)，在運(yùn)行中進(jìn)水導(dǎo)致絕緣受潮；廠家在生產(chǎn)時(shí)，沒有嚴(yán)格控制生產(chǎn)環(huán)境的溫度和濕度，導(dǎo)致電纜接頭不合格。

1.2 電力電纜故障分類

電力電纜的故障分類有很多種方法：根據(jù)發(fā)生的方式，可以分為擊穿故障和行擊穿故障；根據(jù)發(fā)生的位置，可以分為本體故障和接頭故障；根據(jù)發(fā)生的相數(shù)，可以分為單相和多相故障。

文章探討故障的診查和防范，重點(diǎn)關(guān)注故障相別絕緣電阻的大小——將其分為開路故障、低阻（短路）故障、高阻故障。

2 電力電纜故障檢測(cè)

2.1 直流電橋法

在該方法中，利用其長(zhǎng)度與電阻成正比的特點(diǎn)，根據(jù)惠斯通電橋，將被測(cè)電纜終端故障相與非故障相端接，同時(shí)，電橋兩臂一端接故障相，另一端接非故障相，調(diào)節(jié)電橋中電阻的阻值，使其達(dá)到平衡，并通過公式計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。但是對(duì)于一些特殊故障：無明顯低壓脈沖反射且不易被高壓擊穿，可以使用該方法解決。直流電橋法簡(jiǎn)單準(zhǔn)確度較高，因此是較為常用的測(cè)距方法之一；但由于其檢測(cè)故障類別的局限性，在目前的實(shí)地檢測(cè)運(yùn)用逐漸減少。

2.2 低壓脈沖反射法

脈沖法能夠探測(cè)直流電橋無法診查的高阻抗與閃絡(luò)性故障。該方法對(duì)于電纜長(zhǎng)度和截面積等原始資料的依賴度較低，在實(shí)際中的運(yùn)用也越來越廣泛。該方法運(yùn)用的前提是將電纜理想化為均勻長(zhǎng)線，再結(jié)合行波理論，測(cè)量出脈沖在被測(cè)電纜中往返經(jīng)歷的時(shí)間，用測(cè)量到的時(shí)間和脈沖在電纜中經(jīng)過的速度來計(jì)算故障點(diǎn)距離。

低壓脈沖反射法，主要用于電纜的低阻、短路故障及斷路故障的測(cè)距，簡(jiǎn)單直觀。不同的故障有不同的反射波。若發(fā)射脈沖和回波脈沖均為正極性，則可判斷是故障類別為斷路或終端頭開路；反之，回波脈沖為負(fù)極性，則故障類別為短路接地。

測(cè)試時(shí)，所施加的低壓脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)，用測(cè)試儀器記錄下脈沖發(fā)射到發(fā)射的時(shí)間，即走完整個(gè)故障線路所用的時(shí)長(zhǎng)，再根據(jù)脈沖的速度來計(jì)算故障點(diǎn)的距離。該方法無需電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度，但不適合高阻抗與閃絡(luò)性故障的檢測(cè)。

2.3 沖擊高壓閃絡(luò)法

沖擊高壓閃絡(luò)法，又稱沖閃法，線路圖如圖1所示。對(duì)故障電纜始端施加沖擊高壓，擊穿故障點(diǎn)電弧。將故障點(diǎn)擊穿瞬間的電壓突跳作為測(cè)試信號(hào)，將此信號(hào)往返線路始端和故障點(diǎn)一次所用的時(shí)間記錄下來用于計(jì)算故障點(diǎn)的距離。

常用的信號(hào)取樣有電壓取樣法和電流取樣法。對(duì)比電流取樣法，電壓取樣法更加安全可靠，且多次試驗(yàn)中，測(cè)試結(jié)果較為準(zhǔn)確。在應(yīng)用沖閃法測(cè)試時(shí)，不同位置的故障點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生不同的波形。該方法測(cè)試波形如圖2所示。

（a）故障點(diǎn)在測(cè)試始端的波形 （b）故障點(diǎn)在中間段端的波形

（c）故障點(diǎn)在測(cè)試終端的波形 （d）故障點(diǎn)在沒有放電的波形

可以從測(cè)試波形看出，在測(cè)試始端的波形大致是震蕩衰減的余弦波形。我們可以看出，在正脈沖之前有個(gè)負(fù)的尖峰，這是由于電纜始端施加了負(fù)高壓之后，負(fù)高壓的上升需要一定的時(shí)間，故障點(diǎn)的放電也需要一段時(shí)間，因此在故障點(diǎn)電離放電之前，施加的沖擊波已經(jīng)越過故障點(diǎn)傳向測(cè)試端。

3 防范措施

3.1 對(duì)于外力破壞的防范措施

3.1.1 危險(xiǎn)點(diǎn)看護(hù)合同管理

運(yùn)行人員帶合同單位的現(xiàn)場(chǎng)看護(hù)人員和工地代表，一起到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工作交接后，方可開始工作?？醋o(hù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備走向情況不了解時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)反映給運(yùn)行人員。運(yùn)行人員每周至少一次到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽查看護(hù)人員在崗情況，并了解現(xiàn)場(chǎng)施工的進(jìn)度，交待安全措施和電力設(shè)備、電力電纜、電力通信光纜等線路的走向，運(yùn)行人員將每次檢查監(jiān)督工作記錄制表。

3.1.2 加強(qiáng)對(duì)電纜線路標(biāo)志牌的管理

在電纜的敷設(shè)過程中，有關(guān)部門應(yīng)派專員定期進(jìn)行監(jiān)督和驗(yàn)收工作。派遣人員要及時(shí)掌握視察區(qū)域線路敷設(shè)要求和注意事項(xiàng)，在監(jiān)督工作中，對(duì)敷設(shè)情況進(jìn)行察看，對(duì)施工人員定期進(jìn)行崗位安全知識(shí)教育；在驗(yàn)收工作中，檢驗(yàn)電纜埋設(shè)的深度是否滿足規(guī)程要求，電纜標(biāo)志牌是否放置或放置正確。

對(duì)于電纜線路上標(biāo)志牌和標(biāo)志樁損壞或缺少的，要及時(shí)安排人員進(jìn)行修理和補(bǔ)充。防止標(biāo)志樁損壞時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行人員忘記電纜的敷設(shè)方向，或補(bǔ)充標(biāo)志樁時(shí)，使標(biāo)志樁和電纜實(shí)際敷設(shè)位置產(chǎn)生偏差而導(dǎo)致以后在此區(qū)域施工時(shí)出現(xiàn)的人為故障。

3.1.3 保證電纜線路的準(zhǔn)確性

在對(duì)施工單位進(jìn)行安全交底前，應(yīng)根據(jù)電纜線路歷史資料和現(xiàn)場(chǎng)的電纜線路標(biāo)志樁，確定電纜線路的走向，并安排專業(yè)電纜測(cè)量人員，對(duì)電纜線路的路徑及埋深地進(jìn)行測(cè)量復(fù)核。歷史資料和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)查明其原因，保證電纜線路路徑及埋深準(zhǔn)確后，再對(duì)施工單位進(jìn)行安全交接，通知施工單位做好安全措施后，方可施工。

3.2 對(duì)于運(yùn)行管理不善導(dǎo)致的故障防范

在重要電力電纜路段安裝紅外感應(yīng)裝置，如過電壓、過電流產(chǎn)生的線路局部過熱，絕緣破壞導(dǎo)致的電壓異常，通過感應(yīng)裝置立即將信息送至控制中心，并能夠做出相應(yīng)的措施，防止故障的發(fā)生或使故障產(chǎn)生的損失減少到最低。

4 結(jié)束語

電力電纜與我們的生活息息相關(guān)，它所構(gòu)成的城市地下電網(wǎng)為千家萬戶輸送電能。電纜鋪設(shè)在地下，因此我們常常忽略其運(yùn)行的狀況。選取有效的方法與設(shè)備，在安裝運(yùn)營(yíng)中科學(xué)指導(dǎo)，嚴(yán)格遵守規(guī)程，定期排查電力電纜故障，是電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)

[1]郭濤，陳冬雪.怎樣查找和處理電氣故障[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2]張衛(wèi).常用電氣設(shè)備的維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]李建輝.電力電纜故障檢測(cè)方法與應(yīng)用[J].河北電力技術(shù)，2009，28（3）：36-38.

作者簡(jiǎn)介：成婧穎（1995-），女，江蘇鹽城，本科，從事電氣工程及其自動(dòng)化方向研究工作。