電力電纜診斷檢測技術(shù)綜述

姜峰

【摘要】：總結(jié)出一套關(guān)于電力電纜故障測試技術(shù)，從電纜故障產(chǎn)生的機理、產(chǎn)生原因、性質(zhì)的診斷及分類、故障測試方法選定及測試裝置配備方面進行分析，最終實現(xiàn)快速確定電力電纜故障點的檢測定位技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】：電力電纜；故障測試；診斷；測試裝置；檢測定位技術(shù)

引言

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，金屬冶煉行業(yè)、機械制造業(yè)以及礦業(yè)開采對用電需求逐步增加，電力電纜的需求日益增長，電力電纜輸電的優(yōu)點在于占地面積小、節(jié)省空間、維護工作量小，有利于功率因素的提高，在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨之而來電力電纜故障后，如何快速準確地判斷、查找故障點，為電纜檢修工作提出新的要求，成為供電部門越來越重視的問題。

1、電纜故障產(chǎn)生的機理原因

1.1電纜故障的機理

（1）電擊穿機理分析

這里高電壓絕緣電纜介質(zhì)中的自由電子，在碰撞中產(chǎn)生足夠大的電場，自由電子與中性分子會產(chǎn)生激發(fā)的電子和游離離子，在強電場作用下新的電子和正離子的能量，和分子的相互碰撞，這個過程周而復(fù)始，電纜絕緣擊穿形成導(dǎo)電通道，出現(xiàn)故障點故障電流的“雪崩”。電纜損傷時常用的試驗方法，也稱為破壞性試驗。

（2）熱擊穿機理分析

電纜絕緣介質(zhì)的介電損耗長時間保持溫升，溫度升高時發(fā)散熱量比周圍的熱更快，熱產(chǎn)生的電場的作用下，溫度逐漸升高，隨著溫度的增加最終使周邊絕緣材質(zhì)焦化、裂紋和部分點熔斷甚至導(dǎo)致電纜保護層擊穿。熱擊穿通常發(fā)生在電纜通電時，這是由電場引發(fā)的很長一段時間。

1.2電纜故障產(chǎn)生的原因

（1）受外力破損

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，受外力破損占電纜故障的比例約為60%，一般有臨時施工造成破壞，地埋電纜長期受車輛、重物等沖擊作用，造成電纜下沉、龜裂、拉裂等事故。

（2）電纜頭及耦合器質(zhì)量不合格

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，占全部故障的27%，電纜頭、耦合器主要指的是接頭的制作質(zhì)量，其中，影響其質(zhì)量的重要因素有：

其一不按標準工藝操作，造成生產(chǎn)工藝差，出現(xiàn)雨水、塵土侵入的可能性大；其二環(huán)境的選擇很關(guān)鍵，應(yīng)在干燥、沒有塵土的空間制作，避免因受潮，埋下內(nèi)部空氣濕度大造成的故障隱患；其三選擇符合行業(yè)規(guī)范的材質(zhì)，其附件不符合行業(yè)技術(shù)標準，絕緣等性能差，短時間內(nèi)就會出現(xiàn)老化嚴重跡象；其四鑄件原因（裂縫、氣孔、砂眼等）破壞了內(nèi)部絕緣，導(dǎo)致絕緣水平下降。

（3）敷設(shè)施工質(zhì)量

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，占全部故障的12%，其中，主要因素有：①電力電纜的敷設(shè)作業(yè)未按要求和規(guī)程進行；②敷設(shè)過程中，用力不當，牽引力過大，選擇位置不當，造成電纜護套機械損傷，最終產(chǎn)生故障。

（4）電纜本體

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，占全部故障的3%，主要有電纜的制造工藝和電纜絕緣老化2種原因引起。制造工藝中存在缺陷，由于電纜線芯同紙絕緣中的浸澤劑、橡套電纜中的絕緣物等，各自膨脹系數(shù)不同，制造過程中，不可避免的產(chǎn)生氣隙，導(dǎo)致絕緣性能降低。制造過程中，絕緣層內(nèi)混入雜質(zhì)，或半導(dǎo)體層有缺陷，或線芯絞合不緊，線芯帶毛刺等，都將使電場集中，而引起游離老化。電纜長期在高壓高溫情況下運行，容易產(chǎn)生局部放電，從而引起絕緣老化現(xiàn)象。受電場作用，電纜內(nèi)部絕緣介質(zhì)中氣泡發(fā)生游離，致使絕緣性能下降。電纜敷設(shè)后，長期浸泡在雨水中，經(jīng)過化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，致使出現(xiàn)龜裂、加快老化等現(xiàn)象。

2、故障電纜性質(zhì)的診斷及分類

查找故障首先進行故障分析、診斷，確定故障性質(zhì)，然后通過測試故障電纜絕緣電阻，對故障性質(zhì)進行分類，再選擇測距及定點方法，才能有效選擇正確的方法對故障電纜進行測試，查找故障點。

2.1故障絕緣情況測試

故障電纜檢測前首先要用500V兆歐表測量電纜各相線對地、對金屬屏蔽層之間的絕緣電阻，如果阻值過小，兆歐表讀數(shù)顯示接近“零”位時，可改用萬用表進一步測量，當電纜故障線芯對地或相間絕緣電阻達到幾十兆歐，甚至于更高電阻值時，可考慮電纜存在閃絡(luò)性故障。

2.2電纜芯線的情況測試

用萬用表的電阻檔測試芯線或金屬護套（屏蔽層）的連續(xù)性，檢查電纜中間是否存在開路現(xiàn)象?；蛑苯佑脺y距儀中的低壓脈沖法測試，看是否有開路的波形存在。

3、電纜故障測試方法的選擇

3.1開路故障測試

指電纜芯線導(dǎo)體開路、或者金屬護套受損的情形。這種故障一般與接地電阻有關(guān)，簡單的電路故障不常見，故障通常采用低壓脈沖法；脈沖電壓法或測試脈沖電流法，當接地電阻高時，用雙脈沖試驗。

3.2低電阻（短路）故障測試

低壓脈沖測試方法，如果能夠清楚地識別小阻抗故障點波形，屬于小阻抗故障，另一方面，超過近千歐姆的電阻值的臨界點時，則屬于大阻抗故障。該類故障不論單相或多相短路并接地，都可選用低壓脈沖法、脈沖電壓法或脈沖電流法測試。

3.3高阻故障測試

指電纜單相線或多相線對地絕緣阻抗近千歐姆，低于正常值；相線之間阻抗近千歐姆，低于正常值。該類故障發(fā)生幾率較高，據(jù)統(tǒng)計約占電纜故障的80%左右。通常采用脈沖形式電流及電壓法（沖擊閃絡(luò)方式二次脈沖法）進行測量，若故障點受潮或進水，用低壓脈沖方式的比較法也能測量出故障距離，此類故障使用直流電壓法無法查找故障點。向該類故障電纜中施加合適的高壓脈沖時，人員在數(shù)十米之外，可聽到故障點伴隨火光放電噪聲，采用聲磁同步法對高阻故障判定較為有效。

3.4閃絡(luò)性故障測試

就是電纜的單相線或多相線對地絕緣電阻或相線與相線之間的絕緣電阻值特別高，當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)過壓達到一定值時，或在直流預(yù)防性試驗電壓達到一定值時，出現(xiàn)絕緣擊穿突然放電的現(xiàn)象的故障。故障點多次施壓直流電壓后，可能轉(zhuǎn)化為高阻故障，所以在實際測量中還是采用二次脈沖法或脈沖電壓法和脈沖電流法中的沖擊方式測試故障點為好。這類故障用脈沖電流或電壓法（直閃方式）測量較好，類似故障情形很少發(fā)生。

結(jié)語

電力電纜故障探測是一項技術(shù)性與經(jīng)驗性比較強的工作，要全面掌握電纜故障測試技術(shù)并擁有豐富的測試經(jīng)驗，需長期的一線工作經(jīng)驗的積累和不斷地與同行進行技術(shù)交流，同時企業(yè)也應(yīng)關(guān)心培養(yǎng)這類專業(yè)人才。論述了電力電纜故障分析診斷以及如何選擇測試方法，有助于提高電力電纜故障測試技術(shù)水平。

【參考文獻】：

[1]于景豐，趙峰.電力電纜實用技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2003.