惡劣環(huán)境下電力電纜故障分析及探測(cè)方法

楊占龍

【摘要】本文在闡述礦井電力電纜故障種類及原因基礎(chǔ)上，分析了故障檢測(cè)方法、預(yù)防對(duì)策及注意事項(xiàng)，希望對(duì)礦井電力電纜故障探測(cè)有參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】煤礦 電力電纜 故障分析 探測(cè)

一、礦井電力電纜故障類型與原因

（一）故障類型

礦井電力電纜故障主要包含低阻、高阻及開路三種故障。電纜故障點(diǎn)絕緣電阻低于其特性阻抗，且直流電阻為0，就稱之為低阻故障；如果故障電腦直流電阻超過其特性阻抗，就是高阻故障，其也可稱為高阻泄露或閃絡(luò)故障，一般利用等效電路來描述其故障性質(zhì)；如果電纜電阻比較大，或絕緣制相同，但電壓卻無法反饋到用戶，就是開路或斷路故障。

（二）故障原因

電纜故障原因有很多，與設(shè)計(jì)選型、運(yùn)行環(huán)境、狀況、施工及維修管理等息息相關(guān)，具體原因主要變現(xiàn)為：機(jī)械損傷。該因素造成的故障占比較大，運(yùn)輸、安裝都會(huì)碰上電纜，如果機(jī)械牽引力大就會(huì)拉傷電纜造成過度彎曲，從而造成損傷。車輛擠壓、巖石砸傷及環(huán)境腐蝕等直接外力破壞或自然現(xiàn)象造成的損傷，極易引起電纜本體出現(xiàn)故障。材料不達(dá)標(biāo)。在包纏絕緣層時(shí)，其表面出現(xiàn)皺紋、裂損、破口或重疊間隙等，電纜接頭附件有缺陷，無法滿足《煤礦安全規(guī)程》或密封組裝要求等。絕緣材料管理不當(dāng)，造成材料受潮、臟污或老化等。絕緣材料受潮、老化編制。主要是材料中間接頭、終端制作工藝不達(dá)標(biāo)，密封不合格，潮氣侵入。內(nèi)部氣息受電場(chǎng)作用出現(xiàn)游離現(xiàn)象從而影響絕緣效果，過熱也會(huì)導(dǎo)致絕緣層出現(xiàn)老化變質(zhì)。過電壓操作。大氣、操作、故障暫態(tài)等過電壓作用擊穿電纜絕緣引起故障。電纜接頭品質(zhì)差，中間接頭與終端位置防潮、電場(chǎng)分布設(shè)計(jì)不合理、選材不當(dāng)、制作工藝欠缺、沒有嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程等，都會(huì)引起電纜頭絕緣位置出現(xiàn)故障。

二、礦井電纜故障檢測(cè)方法

（一）低壓脈沖

此方法主要是根據(jù)雷達(dá)原理，為電纜故障加相應(yīng)脈沖信號(hào)，電波傳輸?shù)酱宋恢糜胁糠謺?huì)被反射回來，通過對(duì)入射與反射博時(shí)間差的分析，計(jì)算故障點(diǎn)距離。由于輸出信號(hào)電壓比較低（一般為150v），比較安全，所以被稱之為低壓脈沖法，其可用于測(cè)量電纜低阻、開路等故障及測(cè)試長(zhǎng)度。

（二）高壓脈沖

這種電纜故障檢測(cè)方法又可稱為高壓閃絡(luò)法，主要是為電纜增加高壓，以此擊穿故障部位并放電，由于故障部位電阻較高，高壓瞬間擊穿能夠引起故障短路，通過尋找短路點(diǎn)來發(fā)現(xiàn)電纜故障部位。該方法對(duì)電纜進(jìn)行3秒或5秒的電壓釋放周期，通過間隙釋放到電纜故障位置，就是高壓沖閃法。直接釋放電壓到故障位置并擊穿短路的方法稱為高壓直閃法，對(duì)于電纜電阻率泄露較高的故障，可采用此方法進(jìn)行檢測(cè)。

（三）再次脈沖

由于某些電纜電阻高并做了接地處理，傳統(tǒng)電壓檢測(cè)法無法進(jìn)行有效檢測(cè)，二次脈沖法隨之出現(xiàn)，經(jīng)過脈沖對(duì)電纜發(fā)射低壓脈沖，經(jīng)過電阻率較高故障位置時(shí)沒有反應(yīng)，此時(shí)再發(fā)生高壓脈沖。脈沖在另端白反射回，設(shè)備保存此波形，對(duì)故障點(diǎn)電纜發(fā)生高壓脈沖，擊穿故障點(diǎn)且瞬間轉(zhuǎn)為低阻故障，此時(shí)設(shè)備觸發(fā)抵押脈沖，被擊穿故障點(diǎn)就會(huì)將其反射回。

三、礦井電纜故障預(yù)防策略

（一）在線監(jiān)測(cè)電纜負(fù)荷電流與電纜溫度

如果電纜運(yùn)行負(fù)荷較大，電纜溫度就會(huì)增大，從而加快電纜絕緣老化、降低使用壽命、絕緣薄弱環(huán)節(jié)極易被擊穿等，因此在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)該通過電纜敷設(shè)、運(yùn)行環(huán)節(jié)、條數(shù)及溫度等方面校對(duì)電纜荷載流量。為了預(yù)防電纜運(yùn)行荷載流量超過規(guī)定值，要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以此有效預(yù)防電纜長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行引發(fā)故障。在發(fā)生故障前，局部升溫現(xiàn)象比較常見，安裝相應(yīng)溫度監(jiān)測(cè)裝置，能夠?qū)崟r(shí)反映電纜運(yùn)行溫度，以此全面掌握電纜運(yùn)行情況，以防電纜過熱，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行隱患，降低故障發(fā)生機(jī)率。

（二）防止電纜化學(xué)與電解腐蝕，確保電纜質(zhì)量

在選擇電纜過程中，要根據(jù)使用環(huán)境進(jìn)行選擇。在選擇電纜敷設(shè)路徑時(shí)，要充分分析土壤資料，判斷土壤及地下水腐蝕度，如果侵腐性高，就要在電纜外層增加外層保護(hù)，再對(duì)電纜裝設(shè)耐腐管道。對(duì)于已埋設(shè)好的電纜也要掌握其腐蝕度，必要時(shí)可開掘泥土檢查。在電纜表層加裝屏蔽管，以此增強(qiáng)其包皮絕緣金屬能力，重視鉛包對(duì)大地及其它管線引起的電位差，以防鉛包出現(xiàn)電解腐蝕，增強(qiáng)其抗腐蝕能力。相較之傳統(tǒng)油質(zhì)絕緣電纜，交聯(lián)乙烯電纜耐高溫能力要更高一些，且這種電纜工作場(chǎng)允許強(qiáng)度與荷載流量也更好，高落差對(duì)電纜敷設(shè)沒有什么影響，所以在實(shí)際施工中應(yīng)首選交聯(lián)聚乙烯電纜材料。

（三）提高電纜敷設(shè)工藝與質(zhì)量

在電纜敷設(shè)中，隧道、電纜溝、排管及直流等形式是比較常見的，為了有效預(yù)防電纜的外力損傷，在敷設(shè)作業(yè)中，要充分考察周邊地面建筑與環(huán)境，合理選擇敷設(shè)方法，嚴(yán)格執(zhí)行敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上保護(hù)電纜以免發(fā)生故障。在電纜接頭施工中，要嚴(yán)防潮氣侵入電纜線芯內(nèi)，要及時(shí)密封鋸斷的電纜頭，以防水分入侵。在接頭施工前，要采取有效果實(shí)消除電纜內(nèi)因以防電纜出現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力。在使用噴燈加熱熱縮管材過程中，火焰中沒有完全燃燒的煙塵微粒附著在管材表面，引起絕緣接觸不良，降低絕緣水平，增大電流泄露量，因此要確保擦干凈每個(gè)管材表面。同時(shí)其火焰溫度要控制在120-140。C，確保徑向均勻收縮在逐漸延伸，嚴(yán)格依照此工藝控制收縮部位與方向，確?？諝馀懦鲿?。

（四）加強(qiáng)日常巡檢

為了確保電力電纜正常運(yùn)行，在日常維管中，應(yīng)對(duì)電力電纜加強(qiáng)日常巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決故障。在電力電纜巡檢中，可以制定日常巡檢計(jì)劃，通過定期巡檢，全面提高電力電纜日常維管水平。定期巡檢方式，不但能夠有效開展巡檢工作，同時(shí)合理分配、安排相關(guān)人員所負(fù)責(zé)的巡檢工作。此外，要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚺c環(huán)境，合理、規(guī)范的安排人員進(jìn)行線路巡檢。

四、電纜故障探測(cè)事項(xiàng)

確?？刂葡洹㈦娙萜?、高壓發(fā)生器、閃測(cè)儀、接地線等外皮完整，與接地網(wǎng)連接可靠。探測(cè)儀接線牢固、準(zhǔn)確。在排除或調(diào)球間隙時(shí)，要通過放電棒放電。探測(cè)前，必須要嚴(yán)格嚴(yán)查電纜接地情況。球間隙大小要以故障位置臨界擊穿電壓與弧短路放電為準(zhǔn)，為了方便尋找故障點(diǎn)，放電時(shí)間為2-6s。電纜保護(hù)層接地良好，以防混淆沖擊引起放電或故障放電，導(dǎo)致誤判故障。

綜上所述，電力電纜對(duì)煤礦發(fā)展非常重要，所以必須要增強(qiáng)安全事故意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行定期檢修機(jī)制，加強(qiáng)日常維護(hù)，做好設(shè)備實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，為電纜安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代科技發(fā)展，電纜故障探測(cè)技術(shù)日新月異，但由于煤礦環(huán)境比較特殊，工作人員仍須不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。