試論電力電纜故障定點(diǎn)

仇俊杰+應(yīng)正翔

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力、能源行業(yè)的發(fā)展也日新月異，各種電纜在生活中的各個(gè)領(lǐng)域隨處可見(jiàn)，它與我們的生活息息相關(guān)，所以一旦電纜發(fā)生故障，會(huì)大大影響各行業(yè)的運(yùn)行。本文章就電力電纜故障的原因和類型，探討研究了電力電纜故障定點(diǎn)方法分析，同時(shí)也對(duì)電力電纜故障定點(diǎn)方法進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障；定點(diǎn)分析；精確定點(diǎn)

當(dāng)前我國(guó)電力電纜的成本相對(duì)下降，以及其自身的供電可靠性高、安全性高以及受自然災(zāi)害影響小的優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用。但同時(shí)，由于電纜應(yīng)用的數(shù)量增多以及運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，電纜出現(xiàn)的故障也愈加頻繁，解決電力電纜故障定點(diǎn)的難度也越大，盡管隨著科技發(fā)展出現(xiàn)了許多電力電纜的故障定位方法，但仍需進(jìn)一步探討。一旦電力電纜發(fā)生故障會(huì)直接造成電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行，如果故障沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，如：火災(zāi)、大規(guī)模停電等。如何高效、快速、準(zhǔn)確無(wú)誤地查找電力電纜故障，減少經(jīng)濟(jì)損失，縮短電纜故障修復(fù)的時(shí)間，是本文章主要談?wù)摰膯?wèn)題。

1、導(dǎo)致電力電纜故障的原因及分類

1.1電力電纜故障的原因

引起電力電纜故障的原因是多方面的，主要包括以下幾種：

絕緣體老化變質(zhì)。這是由于電力電纜絕緣體要受到伴隨電作用帶來(lái)的熱、化學(xué)及機(jī)械作用，從而使絕緣介質(zhì)發(fā)生物理及化學(xué)變化，使介質(zhì)的絕緣體水平下降。也可能是絕緣受潮等原因。

電纜過(guò)熱。內(nèi)因是電纜絕緣內(nèi)部氣隙游離造成局部受熱，是絕緣炭化。外因是穿在干燥管中的電纜以及管道接近的區(qū)域超負(fù)荷或散熱不良，造成故障。

機(jī)械損傷。這是由外力作用導(dǎo)致的電纜損傷，車輛振動(dòng)等機(jī)械作用，使電纜變形，同時(shí)也是由于電纜在鋪設(shè)作業(yè)過(guò)程中，造成機(jī)械磨損而引起的。

護(hù)層腐蝕。由于點(diǎn)解或化學(xué)作用使電纜鉛包腐蝕。

過(guò)電壓造成擊穿。大氣過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓使電纜絕緣所承受的應(yīng)力超過(guò)允許值而造成擊穿。也造成了電力電纜損傷。這些都是造成電力電纜故障的主要原因。

1.2電力電纜故障的分類

通常所見(jiàn)的電力電纜故障的分類有低阻、高阻、開(kāi)路與閃絡(luò)性故障等四種類型。

低阻故障：電纜之間或相對(duì)電阻阻值低于正常電阻值較多，但導(dǎo)體之間連續(xù)性較好。通常會(huì)認(rèn)為電阻值相對(duì)低于十倍電纜波時(shí)認(rèn)為為低阻接地。通過(guò)對(duì)電力電纜故障的研究常見(jiàn)的故障有以下幾類：兩相短路接地、三相短路接地單相接地、兩相短路等幾種。

高阻故障：與低電阻故障相類似，如果電纜之間或相對(duì)的故障電阻值較大，則不能用低壓脈沖法測(cè)量故障，這種被稱為高阻故障。

開(kāi)路故障：主要是電纜之間或相對(duì)的絕緣電阻達(dá)到了規(guī)范的最高值，工作電壓不能及時(shí)送達(dá)到終端，或者是達(dá)到了終端電壓但是無(wú)法負(fù)載。稱為開(kāi)路故障。

閃絡(luò)故障：低電壓情況下，電纜絕緣良好，但當(dāng)電壓升高到一定的值時(shí)，或持續(xù)在某種電壓值下時(shí)，絕緣會(huì)發(fā)生瞬間擊穿情況。常見(jiàn)有單相剮絡(luò)、兩相閃絡(luò)、三相閃絡(luò)等。這種故障多出現(xiàn)在電纜中間或首末端的接頭處。

2、電力電纜故障定點(diǎn)方法分析

不同類型的電力電纜故障，有不同的定位方法，但總的來(lái)說(shuō)，定位步驟差別不大，主要分三步，只是每步所采取的方法有所區(qū)別。在形式上可分為串聯(lián)并聯(lián)兩種故障。串聯(lián)故障是指電纜有一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)體之間相互斷裂，串聯(lián)故障不易被發(fā)現(xiàn)。并聯(lián)故障是指導(dǎo)體之間的絕緣下降，不能承受正常的電壓。實(shí)際中，故障組合的形式是多樣的，所以將電纜故障定義為：無(wú)損壞故障、短路故障、開(kāi)路故障。具體步驟如下：

首先進(jìn)行電纜故障性質(zhì)診斷。要確定故障類型及損壞程度，然后對(duì)癥下藥，選擇適合的電纜故障測(cè)試方法。分兩步走：第一，使用器材確定故障種類，測(cè)各自的絕緣電阻，判斷是相間短路故障還是單相短路故障，是低阻故障還是高阻故障；第二，檢測(cè)導(dǎo)體是否連續(xù)，看是否通路。

就第一步看診斷結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)碾娎|故障預(yù)定位進(jìn)行測(cè)距。主要有：低壓脈沖法、電橋法、高壓脈沖法及衰減法等。

最后，進(jìn)行電纜故障定點(diǎn)。根據(jù)預(yù)定位所測(cè)距離，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)路徑丈量，在定點(diǎn)附近通過(guò)有效手段和方法定出電力電纜故障定點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。當(dāng)前可靠的方法主要有：聲響法、聲磁同步法、音頻感應(yīng)法和跨步電壓法等。

除此之外，還會(huì)用到低壓脈沖反射法，脈沖電壓法，脈沖電流法，二次脈沖法等這些相應(yīng)的方法來(lái)進(jìn)行電力電纜故障分析，以便更加準(zhǔn)確地確定故障的位置，更加精確解決故障的方法。

3、電力電纜故障精確定點(diǎn)方法

電力電纜故障定位的方法有多種，以往舊的方法測(cè)試較為困難，成功幾率較小?，F(xiàn)在人們將現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)應(yīng)用于電力電纜故障定位上，利用低壓脈反射辦法進(jìn)行故障定位，這樣的方法比較準(zhǔn)確。在20世紀(jì)90年代，隨著二次脈沖法測(cè)試技術(shù)的發(fā)明，不需擊穿產(chǎn)生通路，直接接到末端，發(fā)生反射，即可自動(dòng)判斷出故障距離。當(dāng)前電力電纜故障定點(diǎn)方法主要有聲響法、聲磁同步法、音頻感應(yīng)法和跨步電壓法等。聲響法一般用于高阻故障的定點(diǎn)中。在實(shí)際生活中，由于聲響法會(huì)受到電纜故障周圍的環(huán)境影響，會(huì)造成定點(diǎn)困難。聲磁同步法是利用故障點(diǎn)發(fā)出的電磁波和聲波來(lái)定位。但傳統(tǒng)是用音頻感應(yīng)法來(lái)定點(diǎn)。音頻感應(yīng)法是利用人的聽(tīng)覺(jué)對(duì)聲音強(qiáng)弱的感應(yīng)來(lái)判別故障的位置，對(duì)定點(diǎn)人員的要求較高。以下具體說(shuō)明各個(gè)方法：

3.1聲響法

聲響法是通過(guò)對(duì)故障電纜發(fā)送高壓脈沖信號(hào)，對(duì)故障定點(diǎn)擊穿后，通過(guò)儀器對(duì)電音進(jìn)行探測(cè)。

這種方法的原理是利用高壓設(shè)備向電纜傳入高壓，是故障定點(diǎn)放電，產(chǎn)生聲響，一般可以聽(tīng)到，通過(guò)打開(kāi)蓋板或者井蓋即可聽(tīng)到。有時(shí)為了避免開(kāi)挖，則會(huì)借助一些儀器來(lái)定點(diǎn)，收集放電時(shí)的地面震動(dòng)，通過(guò)聲音來(lái)確定故障點(diǎn)。

舊式的電力電纜故障定點(diǎn)儀，都是用耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)或觀察指針擺動(dòng)來(lái)接受電纜故障點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，這種手段相對(duì)落后，收集到的信息也不全面，而且聲音轉(zhuǎn)瞬即逝，不利于捕捉信號(hào)，會(huì)使判斷產(chǎn)生誤差。新式的高級(jí)電子室可以讓我們利用計(jì)算機(jī)記錄下電力電纜故障點(diǎn)的各種信號(hào)，減少噪音干擾，可以讓查找人員有充足的時(shí)間和方法收集信號(hào)，從而進(jìn)行查找，解決定點(diǎn)的問(wèn)題。

聲響法的優(yōu)點(diǎn)在于這種方法容易理解，找到故障點(diǎn)的可能性高。缺點(diǎn)在于：其一，容易受外界的干擾，如果實(shí)際測(cè)驗(yàn)中，外界噪聲很大時(shí)，會(huì)增加判斷故障點(diǎn)的難度，為了減少這種干擾，只能在夜深人靜時(shí)進(jìn)行測(cè)試。其二，會(huì)受到測(cè)試人的主觀因素的影響，在測(cè)試時(shí)，需要用人的耳朵去聽(tīng)電力聲音，所以受測(cè)試人員聽(tīng)力分辨力的影響很大，會(huì)因?yàn)榫嚯x和其它干擾原因而停止工作。

3.2聲磁同步定點(diǎn)法

聲磁同步定點(diǎn)法的原理與聲響法同出一轍，可以測(cè)出絕大多數(shù)的故障，除純金屬以外，可以檢測(cè)出故障點(diǎn)產(chǎn)生聲響的故障。這是利用聲音與磁場(chǎng)到達(dá)探測(cè)儀時(shí)間不同的原理，以及探測(cè)儀所接收的磁場(chǎng)與信號(hào)之間的時(shí)差來(lái)進(jìn)行故障點(diǎn)的判定。

這種測(cè)試原理在于：故障電纜中的加高壓沖信號(hào)促使故障點(diǎn)放電，電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，利用當(dāng)代微電子技術(shù)將信號(hào)記錄下來(lái)，總之是利用電磁與信號(hào)兩者之間的時(shí)差，時(shí)差最小即為電力電纜故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，同時(shí)要考慮周圍埋藏物以及環(huán)境介質(zhì)的不同，判斷傳播速度，判定距離。

3.3音頻感應(yīng)法

電纜故障處于短路時(shí)，沖擊放電器沖擊，故障點(diǎn)不放點(diǎn)，這是用音頻感應(yīng)法，這種方法要求擁有足夠的故障測(cè)試經(jīng)驗(yàn)和對(duì)電纜各方面的情況有詳細(xì)的掌握。它的原理是多芯電纜紐絞結(jié)構(gòu)，當(dāng)信號(hào)傳到電纜故障芯時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁信號(hào)。

4、結(jié)束語(yǔ)

發(fā)揮當(dāng)前經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，搞好電力電纜工作，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展，是我們義不容辭的責(zé)任

電力電纜故障檢測(cè)既需要好的測(cè)試設(shè)備，又需要有扎實(shí)的方法手段，才能又快又好的處理故障點(diǎn)。要仔細(xì)分析故障原因，要了解參數(shù)，清楚各種原理，盡可能少走彎路，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，掌握電力電纜故障測(cè)試的規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

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