電力電纜故障分析和測尋方法

王 娜，李 鵬，劉 健

（1.撫順石化工程建設(shè)有限公司，遼寧撫順 113000；2.撫順石化公司，遼寧撫順 113000）

1 電力電纜故障原因分析

1.1 電纜機(jī)械故障

（1）安裝時損傷。安裝時不小心碰傷電纜，如：由于電纜在運(yùn)輸、安裝過程中受到外力作用；:機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜；運(yùn)輸過程中保存不當(dāng)引起電纜外層鉛護(hù)套損害、操作工人在進(jìn)行電纜敷設(shè)時操作不當(dāng)導(dǎo)致電纜彎曲過度而損傷電纜。

（2）直接受外力損壞。因自然現(xiàn)象造成的損傷，如：地形地貌改變引發(fā)電纜突發(fā)性地被拉長而變形；或土地沉降引起拉力過大拉壞中間接頭或?qū)w等。

1.2 電纜表皮損壞

電力電纜長期裸露在室外，容易受到自然風(fēng)水日曬而引起表層老化，同時電纜外表層是塑料，在酸雨腐蝕下，電纜表層極易開裂。電纜表皮破壞使得電纜直接裸露在空氣中，電纜接口處容易進(jìn)水引發(fā)電纜故障。

1.3 電纜本身質(zhì)量缺陷

一些不法商家為了節(jié)約成本，在進(jìn)行電力電纜生產(chǎn)時均普遍采用標(biāo)準(zhǔn)公差，這樣生產(chǎn)出的電纜安全系數(shù)達(dá)不到國家要求，如電纜頭附件加工達(dá)不到工藝要求等。由于電力電纜自身質(zhì)量缺陷也容易使得電纜外層老化加快和使用壽命縮短。

1.4 電纜運(yùn)行維護(hù)問題

由于必須持續(xù)不斷提供電能，電力電纜長期處于高速運(yùn)行狀態(tài)。這就意味著電纜長期處于發(fā)熱或散熱不良環(huán)境，而長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)將容易加快電纜絕緣層老化、脆化速度，使得電纜使用壽命急速下降。

2 電力電纜故障測尋流程和技術(shù)要求

2.1 電力電纜故障測尋流程

電力電纜故障測尋一般分為診斷、測距和定點(diǎn)等3大步驟。首先，電纜故障診斷即對電纜故障性質(zhì)、原因進(jìn)行判斷，對電纜故障電阻進(jìn)行分析其是高阻還是低阻，是單相、雙相還是三相故障等故障性質(zhì)進(jìn)行有效判斷，準(zhǔn)確確定電纜故障性質(zhì)，以便維修工人快速地確定使用何種電纜故障測距方法和定點(diǎn)方法。其次，電纜故障測距就是對電纜故障點(diǎn)到電纜一端距離進(jìn)行測量，從而有效地確定故障距離以便縮短故障點(diǎn)區(qū)間范圍和節(jié)省檢測維修時間。最后，電纜故障定點(diǎn)就是根據(jù)測距結(jié)果對故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，找出電纜故障準(zhǔn)確位置并對故障電纜進(jìn)行維修處理。

2.2 電力電纜故障測尋技術(shù)要求

在對故障電纜進(jìn)行移動、拆除或更換接頭時，必須將整個通電電路線纜進(jìn)行斷電處理，在確保電纜沒有電流通過情況下才能進(jìn)行電纜操作、維修。在進(jìn)行切斷電纜電源時候，工作人員所用鋼鋸應(yīng)該進(jìn)行接地并且工作人員必須站在絕緣臺上佩戴好絕緣手套后才能對電纜進(jìn)行切割。工作人員須進(jìn)入電纜井下進(jìn)行檢測維修時，將井蓋搬移之后應(yīng)該等待井中廢氣盡數(shù)排完之后，方可下到井下進(jìn)行操作，同時應(yīng)佩戴好安全帽，井口處預(yù)留一名工作人員進(jìn)行看護(hù)，以防有人誤將井蓋封上或往井下亂扔物品。

3 電力電纜測尋技術(shù)在電纜故障測試中運(yùn)用

3.1 電纜故障測距技術(shù)方法

（1）行波測距法。在對電纜故障點(diǎn)到電纜任意一端距離進(jìn)行測量時，可以采用電壓脈沖反射法或者脈沖電壓法。電壓脈沖反射法工作原理是通過向故障電纜注入低壓脈沖，低壓脈沖在傳播過程中如果遇上故障點(diǎn)則會發(fā)生反射作用，這時只需要記錄好低壓脈沖傳播時間與反射傳播時間，通過計算二者差值即可測算出電纜故障點(diǎn)到測試點(diǎn)間距離。脈沖電壓法工作原理與電壓脈沖反射法恰恰相反，它是通過將直流高壓信號擊穿電纜故障點(diǎn)，然后計算高壓信號在故障點(diǎn)與測試點(diǎn)間傳播時間進(jìn)而測算出二者之間距離。

（2）阻抗測距法。在對電纜故障點(diǎn)與電纜任意一端間距離進(jìn)行測量時，采用直流電橋法和高阻故障法進(jìn)行操作則是相對簡單。如直流電橋法是通過把有故障電纜與正常電纜分別與電橋相連，然后通過調(diào)整電橋上電阻大小使電橋達(dá)到一個平衡狀態(tài)。最后根據(jù)已有電纜長度和相對應(yīng)比例關(guān)系計算出故障點(diǎn)與測試點(diǎn)之間距離。高阻故障法操作則更為簡單便捷，該技術(shù)是通過對具有高阻故障電纜加入正弦高壓信號，這時高阻故障點(diǎn)就會不斷閃爍且故障點(diǎn)高阻也將轉(zhuǎn)變成弧電阻。這時可以根據(jù)弧電阻特性和分布參數(shù)線路理論計算出沿線電流與電壓數(shù)值，從而確定故障點(diǎn)與測試點(diǎn)間距離。

3.2 電纜故障定位技術(shù)方法

（1）聲測法。聲測法工作原理主要是運(yùn)用專門高壓信號發(fā)生器，將10 kV直流電壓注入故障電纜中，這時電纜中故障點(diǎn)就會因?yàn)橹绷麟妷悍磸?fù)擊穿而產(chǎn)生電流并且產(chǎn)生機(jī)械振動。同時利用聲電轉(zhuǎn)換器將振動波轉(zhuǎn)換為電信號并對聲音強(qiáng)弱進(jìn)行測試，最強(qiáng)處聲音即可判斷為電纜故障點(diǎn)。

（2）聲磁同步法。由于聲音信號與磁信號在電纜中傳播速度不同，聲磁同步法可以根據(jù)這一特性采用專門設(shè)備對兩種信號在測試點(diǎn)與故障點(diǎn)間傳播時間進(jìn)行測算，聲音傳播時間最短處就是電纜故障點(diǎn)所在。

（3）音頻感應(yīng)法。音頻感應(yīng)法工作原理就是在電纜短路相芯線間接上1 kHz音頻電流，待電纜產(chǎn)生電磁波后，沿電纜方向用探頭收集電磁波信號。然后通過專門信號檢測儀器對收集到信號進(jìn)行分析，最后得出音頻最強(qiáng)地點(diǎn)即為電纜故障點(diǎn)位置所在。

3.3 電力電纜故障測試技術(shù)

（1）高壓閃絡(luò)技術(shù)。如果電力電纜存在有故障點(diǎn)時，在通入高壓后其會因擊穿而產(chǎn)生閃絡(luò)放電現(xiàn)象，此時促使原來電纜高阻故障變?yōu)槎搪芳胺瓷洹６W絡(luò)技術(shù)地應(yīng)用則是通過分析這一過程中所形成反射波波形數(shù)據(jù)，之后將電纜故障點(diǎn)測試出來。結(jié)合實(shí)踐來看，高壓閃絡(luò)技術(shù)根據(jù)電壓施加區(qū)域不同主要有直閃與沖閃這兩類，簡單來說前者即為電纜故障處直接施加電壓，后者則為球間隙施加。

（2）電橋技術(shù)測故障。在連接過程中應(yīng)當(dāng)要嚴(yán)格依照電橋原理圖來完成，短接電纜非故障相和故障相，其中分別用電橋兩臂來連接，為了保持電橋平衡，工作人員可以通過對兩臂上的可調(diào)變阻器進(jìn)行調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，并通過相關(guān)比例關(guān)系來將故障距離確定下來。該方法不但方便快捷，而且具有較高精準(zhǔn)度。然而需要注意是必須控制其電源電壓，切勿過高，而且并且在高阻抗和閃絡(luò)性的故障及三相短路使均不可使用。

（3）低壓脈沖技術(shù)測故障。該技術(shù)原理在于將脈沖信號發(fā)射出去時，信號會在T接頭、短了點(diǎn)、中間接頭以及終端開路等處會出現(xiàn)不同的反射。通過研究可知，往往是受抗阻失配點(diǎn)的性質(zhì)來決定反射波形，而阻抗失配點(diǎn)以起始端距離則通過反射波形位置來表示。在實(shí)際測算距離時，應(yīng)當(dāng)要明確脈沖速度，所以需要掌握一根完好的電纜測量其從頭到尾的時間，以便于能夠快速、精準(zhǔn)的將故障點(diǎn)位置找出。

4 電力電纜日常維護(hù)

首先，在對電力電纜進(jìn)行安裝前，對敷設(shè)電纜位置要進(jìn)行嚴(yán)格考察，以確保其周圍地質(zhì)不會使電纜發(fā)生位移情況。并且在電纜安裝過程中，要仔細(xì)做好兩條電纜接口處理，保證接口接觸良好且密封成功。其次，對電纜溝、終端頭進(jìn)行定期清掃、清潔。如果在清掃過程中發(fā)現(xiàn)終端盒內(nèi)存在間隙，這時就要報告檢修人員讓其填充同質(zhì)絕緣劑以確保終端盒時刻處于充實(shí)狀態(tài)。清掃中如果發(fā)現(xiàn)電纜腐蝕嚴(yán)重、電纜支架搖搖欲墜情況時，檢修人員要及時刷上一定量防銹漆并對電纜支架進(jìn)行加固處理。再者，做好電纜防腐工作。在對電力電纜進(jìn)行日常檢查中，如果發(fā)現(xiàn)局部地區(qū)電纜外層發(fā)生嚴(yán)重腐蝕時，應(yīng)對電纜所處地區(qū)土壤、氣候進(jìn)行分析，如果是土壤酸性過重和酸雨服飾嚴(yán)重話，應(yīng)該將電纜安裝置于管內(nèi)對其進(jìn)行保護(hù)。最后，積極采用新型電纜，如接線盒使用熱縮頭可以提高電纜負(fù)荷能力和運(yùn)行效率，進(jìn)而保證電力長期穩(wěn)定供應(yīng)。

電力電纜是我國電網(wǎng)系統(tǒng)中關(guān)鍵組成部分，電力電纜正常穩(wěn)定運(yùn)行直接影響著電網(wǎng)系統(tǒng)有效運(yùn)行。因此，電力電纜檢查和電纜故障測尋更是保證電網(wǎng)正常運(yùn)行工作重中之重，必須不斷提升電力電纜測尋技術(shù)才能加快電纜故障點(diǎn)查找和解決，以確保人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活電力所需和國家安全穩(wěn)定。