高壓電力電纜試驗方法與檢測技術分析

鮑志偉

（國網山西省電力公司太原供電公司，山西 太原 030012）

0 引 言

電力部門始終是國民經濟發(fā)展的重要部門，電力電纜事業(yè)也是現(xiàn)代化基礎設施的重要組成部分。高壓電力電纜的應用滿足了我國經濟持續(xù)發(fā)展形勢下不斷擴張的用電需求，成為維護電力部門穩(wěn)定運轉的重要保障。新時期，電力電纜的應用將更加廣泛，因此必須認識到針對高壓電力電纜故障問題開展系統(tǒng)分析的重要性，了解造成故障的主要原因及對應的解決方法，以適應復雜的運轉情形。結合當前我國電力部門的發(fā)展實際，高壓電力電纜的故障分析問題已經得到了較高的重視，但是仍需要在實踐中完善各類檢測技術與實驗方法，以達到及時準確把握故障問題、組織精準維護的理想效果，推動我國電力部門的現(xiàn)代化發(fā)展。

1 高壓電力電纜的故障問題

1.1 開展高壓電力電纜故障分析的重要性

無論是針對于高壓電力電纜的檢測技術還是試驗方法，都需要依托于嚴謹的故障分析，且其應用目標在于排除高壓電力電纜的相關故障，將可能出現(xiàn)的危險問題加以消除，以保證高壓電力電纜運轉的穩(wěn)定性與安全性。對于電力企業(yè)，高壓電力電纜是完成輸送環(huán)節(jié)的重要設施，當前高壓電力電纜已廣泛應用到各類型的電網建設中，展現(xiàn)了獨特的應用優(yōu)勢。但是隨著高壓電力電纜應用規(guī)模的擴大，運轉中常出現(xiàn)故障問題，會在短時間內引發(fā)大面積的停電事故，甚至導致電力系統(tǒng)的癱瘓與破壞，造成惡劣的后果。因此，高壓電力電纜的故障分析是電力部門必須把握的重點問題。只有通過系統(tǒng)的故障分析，并配套以科學的試驗方法與檢測技術，才能做到“防患于未然”。需注意，由于高壓電力電纜構造的復雜性及其規(guī)模的龐大性，其故障問題相對復雜，實際作業(yè)過程中必須以嚴謹的程序與科學的方法加以應對，以保障電力部門工作的基本效率。

2 當前高壓電力電纜故障的主要原因

高壓電力電纜具有運行時間長、負載量大的特點，且由于其分布于戶外，經常受到各類外界因素的影響，導致故障問題較為多發(fā)。具體地，當前我國高壓電力電纜故障的主要原因集中于如下方面。

2.1 電力電纜質量問題

電力電纜的質量問題是導致故障的主要原因之一，且很容易造成較為嚴重的后果。通常，位于戶外的高壓電力電纜暴露于陽光直曬的位置，因此其表面保護層很容易受到影響。同時，在多變的天氣環(huán)境下，溫濕度的變化會侵蝕其原有的保護層，使得其原有的絕緣功能受到抑制。加之日常維護及更換不當，使得電力電纜較為脆弱，在復雜的運轉過程中容易出現(xiàn)擊穿事故，易威脅整條線路的正常運轉及人們的日常安全。

2.2 運行問題

當前，我國居民用電及工業(yè)用電的需求不斷擴大，盡管高壓電力電纜的鋪設規(guī)模也在持續(xù)增加，但是仍然很難充分滿足用戶的用電需求。這使得多數電力電纜需要在長時間內保持高負荷的運行狀態(tài)，內部損耗較快，劣化及老化問題較為突出；再加上長期暴露于復雜環(huán)境中，很容易受其他高溫因素影響，與高負荷的內部熱量累加，導致整體絕緣性能下降，造成故障問題時有發(fā)生。

2.3 施工問題

高壓電力電纜的鋪設施工是一項復雜的系統(tǒng)過程，也是直接影響到穩(wěn)定性與可靠性的重點環(huán)節(jié)。近年來，隨著我國電力事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，電力電纜作為一項關鍵性的基礎設施得到了較大的關注。但在實際施工過程中，如何確保工序正確、性能達標仍然是電力施工部門必須攻克的問題。具體地，當前的施工失當問題主要體現(xiàn)在如下方面。第一，施工現(xiàn)場環(huán)境較為復雜。高壓電力電纜作為精度要求較高的現(xiàn)代化設施，電纜和接頭等部分對于環(huán)境具有較高的要求，但是施工現(xiàn)場中，很難通過人工精準把控各類環(huán)境因素，使得外部因素的干擾難以避免。第二，安裝不當問題影響原有電力電纜的基本性能。施工過程中，由于工序復雜、任務繁多，施工人員需要在一定的工期內完成相關工作，所以容易出現(xiàn)操作不當、疏漏問題，尤其是一些細節(jié)問題，如電纜表面破壞、連接失常及接觸不良等，影響電纜的日常運轉及使用壽命。

3 高壓電力電纜的試驗方法

安全、穩(wěn)定是高壓電力電纜運轉的基本要求。針對多樣化的故障問題，當前應用最為廣泛的高壓電力電纜試驗方法為振蕩電壓實驗與諧振電壓試驗。

3.1 振蕩電壓試驗

振蕩電壓試驗應首先對需要試驗的電力電纜進行充電，在充電達到試驗電壓的基本標準后，再利用放電間隙進行擊穿操作，最后再通過電感線圈進行集中放電[1]。實踐中，該試驗方法施加的電壓可以達到千赫茲級別，因此受到多數電力檢修部門的青睞。

3.2 諧振電壓實驗

諧振電壓試驗也是十分常見的一種高壓電力電纜試驗方法，也稱為串聯(lián)諧振。通常，如果需要進行試驗的問題電纜不能達到規(guī)定的電壓要求，則采用諧振電壓方法進行試驗。這是由問題電纜所能提供的較大電流容量決定的。應用諧振電壓試驗時，可以滿足不同試驗電力電纜對電壓的實際需求。具體地，諧振耐壓試驗的核心在于改變電力電纜系統(tǒng)中的電感量與試驗頻率，并將其保持在諧振狀態(tài)，以得出最終的試驗結果。該方法需要的器材較多，但是其工具體積較小、且已具有扎實的理論支持，因此實踐中需要根據實際的試驗需求進行統(tǒng)籌考慮。

4 高壓電力電纜的檢測技術

當前，針對高壓電力電纜的檢測技術主要有如下4種，均具有各自的應用優(yōu)勢及不同的應用范圍。

4.1 萬用表法

萬用表法是高壓電力電纜故障檢測的最常用方法之一，以工序簡單、適用范圍廣的優(yōu)勢廣泛應用于各類型的故障檢測。其工作原理主要是維護人員對高壓電力電纜的金屬屏蔽層及其電纜芯進行單獨檢驗，再在電纜的起始段利用萬用表進行電阻測量。測量結果往往可以直接幫助維護人員判斷故障的類型，如果測量結果為無窮大，那么此時問題電纜的故障類型為開路故障，再基于這一判斷組織針對性的檢修工作。需注意，如果某一高壓電力電纜為2倍纜芯電阻，則說明該電阻的故障類型為斷線故障。

4.2 直閃法

直閃法也稱為高壓閃絡法。該方法對于高壓電力電纜常出現(xiàn)的擊穿故障最為適用。通常，如果高壓電力電纜因本身質量問題或是施工安裝不當，導致其出現(xiàn)擊穿故障，則發(fā)生此類故障點的核心位置往往電阻值極大；出現(xiàn)閃絡后，原有的電力電纜則會在較短的時間內釋放大量的電流脈沖波；這一脈沖波會以行波的形式，在電纜與故障點之間形成反射效應。檢修人員可以利用電纜上預設的測試端口，獲得精準的電磁波數據，再通過直觀的波形對其反射時間進行判斷，從而有效分辨故障發(fā)生的具體位置。在高壓電力電纜的故障檢測中應用直閃法，有利于提升工作效率，保證檢測精度。

4.3 電橋檢測技術

電橋檢測技術操作相對便捷，因此在高壓電力電纜的故障檢測中較為常用。操作中，專業(yè)人員將出現(xiàn)問題的電纜與另一條正常性能的電纜進行連接，連接方式同樣為短接方式，同時再在電力電纜的起始處連接單臂電橋前路。基于此，測量正常電纜相的電阻與出現(xiàn)故障問題的電纜相故障點前后的電阻值之比，再參考電纜的長度，對故障點的實際距離進行計算，最終得出故障的具體位置。該方法依靠簡便性得到了較為廣泛的應用，但是由于其尚且不能實現(xiàn)對閃絡故障的精準檢測，因此受到了一定應用限制。

4.4 脈沖檢測法

針對高壓電力電纜的脈沖檢測法主要包括低壓脈沖檢測法與二次脈沖檢測法，兩者的具體應用如下。

第一，低壓脈沖檢測法。該方法通常適用于開路故障及低阻故障。工作機理主要為：針對于存在故障問題的高壓電力電纜，由檢修人員在其本身增設一個低壓脈沖信號，這一信號在移動過程中會與高壓電力電纜的實際故障點相遇；一旦兩者相遇，高壓電力電纜本身的電氣參數會產生異常的變化，將直接導致脈沖信號反射或是折射；基于此，檢修人員可利用專業(yè)儀器記錄脈沖發(fā)射及接收之間的時間差，并依照這一參數計算出故障點的具體位置。

第二，二次脈沖檢測法。與低壓脈沖檢測法適用于開路及低阻故障相比，二次脈沖檢測法廣泛應用于高壓電力電纜的閃絡性故障以及部分高阻故障。二次脈沖檢測技術的核心是高壓發(fā)生器沖擊閃絡技術。該技術能夠實現(xiàn)在故障點起弧及滅弧的一瞬間，立即觸發(fā)原有的低壓脈沖。檢修人員依照兩次低壓脈沖的波形，可以推斷出高壓電力電纜發(fā)生故障的具體位置。

5 結 論

高壓電力電纜在我國的電力系統(tǒng)中扮演著重要的角色，對于維護電力供應的穩(wěn)定、滿足居民生活與工業(yè)生產的用電需求具有重要意義[2]。為了有效提高電力部門的檢修效率，針對多樣化的故障問題，需要采用科學合理的試驗方法與檢測技術，在第一時間消除故障對電力系統(tǒng)的影響。