配網(wǎng)電力電纜故障分析及探測(cè)

張繼偉

電力電纜在配網(wǎng)建設(shè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)，電力電纜故障難以查找這一安全隱患，不僅影響著配網(wǎng)安全供電，也影響著人們的生活。本文針對(duì)這一隱患問(wèn)題，對(duì)電力電纜故障探測(cè)的意義及產(chǎn)生原因進(jìn)行有力分析，進(jìn)一步探討電力電纜故障探測(cè)與定位的方法與要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】電力電纜故障 探測(cè) 定位

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對(duì)用電需求日益增加，這使國(guó)家、社會(huì)對(duì)于電網(wǎng)的安全問(wèn)題越來(lái)越重視，對(duì)其要求也日益提高。而電力電纜作為傳輸電能的主要單元，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。隨著時(shí)間的推移，配網(wǎng)電纜規(guī)模越來(lái)越大，早期投入運(yùn)行的電纜已逐步進(jìn)入老化階段，由于電纜絕緣部分產(chǎn)生樹(shù)枝狀老化現(xiàn)象以及電纜附件由于呼吸效應(yīng)進(jìn)潮而發(fā)生邊緣放電這一故障，也是在這一時(shí)期較為常見(jiàn)的，同時(shí)由于城市基礎(chǔ)設(shè)施、地下管網(wǎng)建設(shè)導(dǎo)致電纜被外力破壞也呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，因此，防止電力系統(tǒng)意外停電，有效解決因配網(wǎng)電纜及其附件老化而引起的故障，是我們需要關(guān)注的問(wèn)題。

1 探測(cè)電力電纜故障的意義及產(chǎn)生故障的原因

當(dāng)電力電纜運(yùn)行使用至一定年限時(shí)，其發(fā)生故障概率也會(huì)逐年增加，風(fēng)險(xiǎn)也逐年加大。由于電纜埋在地下，發(fā)生故障難以查找，若是故障測(cè)距不準(zhǔn)確，路徑不清楚，則更是加大了查找難度，不僅耽誤大量時(shí)間，也極易造成嚴(yán)重的傷害及損失。因此，準(zhǔn)確探測(cè)電纜故障無(wú)論對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)還是人身安全都有著至關(guān)重要的意義及作用。

長(zhǎng)期以來(lái)，電纜產(chǎn)生故障大致有以下幾個(gè)原因：

1.1 機(jī)械損傷

這類原因所產(chǎn)生的故障經(jīng)常導(dǎo)致停電事故，較容易識(shí)別，也是最常見(jiàn)的故障，其故障率高達(dá)57%。

1.2 絕緣受潮

絕緣受潮所產(chǎn)生的故障則表現(xiàn)為漏電事故。由于電纜中間接頭或終端頭密封性較差或接觸不良導(dǎo)致進(jìn)水受潮，或者由于電纜本身制造上所產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題如裂縫，絕緣外護(hù)套受到損害等問(wèn)題而致使絕緣受潮，導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度降低，出現(xiàn)漏電事故。這類故障發(fā)生概率約為13%。

1.3 絕緣老化或變質(zhì)

由于電纜長(zhǎng)期或過(guò)負(fù)荷使用，并經(jīng)受著電和熱的雙重作用壓力，同時(shí)電荷的集膚效應(yīng)以及金屬抱箍和鋼鎧的渦流損耗、介質(zhì)損耗也會(huì)產(chǎn)生附加熱量，使電纜溫度升高，其物理性能隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致絕緣性能降低并加速老化變質(zhì)，以至絕緣被擊穿，造成嚴(yán)重的電纜故障。

2 電力電纜故障診斷的方法

2.1 確定故障性質(zhì)

在對(duì)電纜所產(chǎn)生的故障進(jìn)行探測(cè)時(shí)，首先要了解電纜故障原因、敷設(shè)環(huán)境、運(yùn)行情況等，根據(jù)具體情況來(lái)確定故障性質(zhì)，是接地、短路、斷線還是混合，單相還是兩相、三相故障，或者高低阻，泄露性還是閃絡(luò)性所導(dǎo)致的電纜故障。在確定了故障性質(zhì)之后，才能根據(jù)具體情況來(lái)制定具體的方法策略。

2.2 選擇故障探測(cè)方法

（1）對(duì)開(kāi)路、低阻（低于200Ω）故障如：?jiǎn)蜗嗟妥杞拥?、兩相短路接地以及三相短路接地等故障常使用低壓脈沖法，選擇非故障相測(cè)出全長(zhǎng)波形，再選擇故障相測(cè)出波形，兩者進(jìn)行對(duì)比，確定故障點(diǎn)而進(jìn)行下一步精確定位。開(kāi)路故障中全長(zhǎng)波形即為故障波形。

低壓脈沖法還可以用于測(cè)量電纜的總長(zhǎng)度，電磁波在電纜中的波速度，還可用于識(shí)別電纜的中間接頭位置等。

（2）對(duì)高阻（大于200Ω）閃絡(luò)性、泄漏性故障常采用脈沖電流法和二次脈沖法，對(duì)于低阻故障也可采用此方法。

脈沖電流法可測(cè)量向故障電纜施加高壓后，故障點(diǎn)能擊穿放電的故障。

（3）直流閃絡(luò)測(cè)試法適用于閃絡(luò)型故障測(cè)試。高阻故障若使用直閃法測(cè)試，電壓會(huì)大量泄流到發(fā)生器內(nèi)阻上，容易損壞高壓發(fā)生器；同時(shí)加到電纜上的電壓小，不利于擊穿故障點(diǎn)。對(duì)于高阻故障，需使用沖擊閃絡(luò)法，給脈沖電容充電后再用高電壓擊穿故障點(diǎn)放電。

（4）二次脈沖法可測(cè)量向故障電纜施加高壓使故障點(diǎn)擊穿放電后，放電電弧可長(zhǎng)時(shí)間存在的故障，如：高阻泄漏型、閃絡(luò)型故障等，具有結(jié)合低壓脈沖法的波形簡(jiǎn)單與脈沖電流法可以測(cè)量高阻故障的優(yōu)點(diǎn)，更易于識(shí)別故障點(diǎn)，判斷更為簡(jiǎn)便，現(xiàn)也被廣泛使用。

3 電力電纜故障探測(cè)與定位

3.1 粗測(cè)距離

在確定電纜故障性質(zhì)之后，根據(jù)具體的故障性質(zhì)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)姆椒y(cè)試故障的距離。此項(xiàng)工作即為粗測(cè)距離，整個(gè)過(guò)程要求較高的效率和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，這就需要測(cè)試人員具有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)、技術(shù)水平以及豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)。之前總結(jié)出許多粗測(cè)方法，其中低壓脈沖法與脈沖電流法是日常工作中應(yīng)用最廣泛的兩種。隨著電纜生產(chǎn)質(zhì)量不斷提高，各種新型絕緣材料在電纜中的應(yīng)用，使電纜的絕緣不斷提高，增加了電纜的安全性。根據(jù)調(diào)查，電纜故障多為高阻故障，而低壓脈沖方法大多數(shù)適應(yīng)于測(cè)試低阻電纜故障，當(dāng)遇到長(zhǎng)距離電纜高阻故障無(wú)法充分放電時(shí)，需要提高施加電壓、儲(chǔ)能電容的容量等加大沖擊電壓，增加電纜中電壓持續(xù)的時(shí)間或利用“累積效應(yīng)”多次用高電壓沖擊故障電纜擊穿絕緣，降低電阻，通過(guò)高壓信號(hào)發(fā)生器電流表或電壓表擺動(dòng)的幅度、儀器記錄的波形或球間隙放電的聲音等確定故障點(diǎn)已充分放電，再利用低壓脈沖或脈沖電流法來(lái)測(cè)試距離。

3.2 精測(cè)定點(diǎn)

精測(cè)定點(diǎn)是電纜探測(cè)過(guò)程中極為重要的一步，由于粗測(cè)的故障距離具有一定的實(shí)際偏差，因此需要精測(cè)定點(diǎn)來(lái)準(zhǔn)確的確定出故障點(diǎn)的具體位置，有效彌補(bǔ)了粗測(cè)的距離誤差。最常用方法是聲磁同步接收法，即向故障電纜中施加高壓脈沖信號(hào)，使故障點(diǎn)放電，同時(shí)電纜周圍會(huì)產(chǎn)生傳播速度極快的脈沖磁場(chǎng)信號(hào)和傳播速度較慢的聲音信號(hào)，兩者時(shí)間差最小的位置就是故障點(diǎn)。極少數(shù)情況下超低電阻（即金屬性短路）故障會(huì)用到音頻信號(hào)感應(yīng)法定位。探測(cè)電纜故障過(guò)程中這是必不可少的環(huán)節(jié)，只有找到精準(zhǔn)的故障點(diǎn)，才能對(duì)其進(jìn)行故障修復(fù)以及解決，減少不必要的損失。

4 結(jié)語(yǔ)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使人們對(duì)電網(wǎng)的安全問(wèn)題要求越來(lái)越高，這在一定程度上也對(duì)電力電纜的可靠運(yùn)行起到了促進(jìn)和監(jiān)督作用，在電子技術(shù)及多功能設(shè)備的不斷發(fā)展運(yùn)用過(guò)程中，新型的電纜故障探測(cè)設(shè)備和技術(shù)降低了探測(cè)故障的成本和難度等安全問(wèn)題。隨著電力電纜的廣泛使用，故障探測(cè)儀器會(huì)發(fā)揮更大的作用，電纜及其故障探測(cè)技術(shù)也會(huì)得到更大的發(fā)展。

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作者單位

冀北張家口供電公司宣化客戶服務(wù)分中心 河北省張家口市 075100