電力電纜故障原因與檢測技術(shù)

【摘 ?要】隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化社會(huì)建設(shè)的進(jìn)程不斷深入推進(jìn)，國民的生活水平和工業(yè)生產(chǎn)水平都得到了相應(yīng)的提升，這使得用電量和用電需求迅速增加，同時(shí)對電網(wǎng)的運(yùn)行的安全也提出了更高的要求。電力電纜作為連接各種電氣和傳輸、分配電能的設(shè)備，它的穩(wěn)定性高、安全維護(hù)工作量少，能夠有效提高電能的利用率和質(zhì)量，并且還具有美化城市等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】電力電纜;故障;原因;檢測技術(shù)

中圖分類號：TM85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

在我國現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r下，電力行業(yè)是其中十分關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，其可以為我國生產(chǎn)出需要的能源，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展最基礎(chǔ)的階段，電力行業(yè)的技術(shù)革新能夠使得我國經(jīng)濟(jì)更加快速的發(fā)展。電力電纜的正常使用對電力負(fù)荷的安全、運(yùn)轉(zhuǎn)都有非常重要的作用。電纜出現(xiàn)故障率的情況和其他電力裝置一樣，都是表現(xiàn)為典型浴盆曲線，即使用1到5年產(chǎn)生故障的幾率相對比較大，5到25年故障率非常低，超過25年以后，故障率又快速上升。從理論上來說，電纜是一種安全性能非常高的設(shè)備，如果其在生產(chǎn)、施工、維護(hù)、運(yùn)行等方面沒有嚴(yán)格按照操作要求進(jìn)行工作，就會(huì)使其在使用過程中發(fā)生故障。

1電力電纜故障原因分析

1.1絕緣和保護(hù)層受損

電纜絕緣體在煤礦等復(fù)雜地質(zhì)條件下，由于長期處于高溫、強(qiáng)電壓作用下，其本身電阻會(huì)受到一定的影響，從而降低了絕緣效果。當(dāng)老化的絕緣體與臭氧接觸或處于高溫環(huán)境，都會(huì)導(dǎo)致其變質(zhì)。如果在電纜密集區(qū)域安裝了過熱電纜，會(huì)因其不通風(fēng)而造成電纜過熱而絕緣加速老化變質(zhì)。由于電力電纜表面的保護(hù)層極易侵蝕，再加上所鋪設(shè)路段附近的地下電廠具有超強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)造成保護(hù)層受潮而電纜發(fā)生斷裂而導(dǎo)致短路，這也是造成電纜發(fā)生故障的重要原因之一。

1.2電纜本身的質(zhì)量與操作問題

電力電纜在設(shè)計(jì)制作過程中，沒有根據(jù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，同時(shí)制作時(shí)使用了劣質(zhì)材料，加上不合規(guī)的操作及分布不合理的電場，這些都是造成電力故障主要的原因，而電纜自身質(zhì)量問題集中表現(xiàn)為。制作時(shí)，電纜的絕緣部位沒有包裹好或者出現(xiàn)破損、不平整等原因。電纜附屬設(shè)備制造過程中金屬表面粗糙。電纜絕緣體以及絕緣層受潮造成電力故障。電纜各零件設(shè)計(jì)達(dá)不到技術(shù)要求，容易出現(xiàn)泄漏。電纜鋪設(shè)過程中，有關(guān)技術(shù)人員沒有按照設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，在靠近電力電纜管理施工的時(shí)候忽略了容易電纜破損的問題，同時(shí)再長時(shí)間的收到侵蝕就容易造成電力系統(tǒng)崩潰，這也是發(fā)生故障的一個(gè)原因，會(huì)給人們的生活和生產(chǎn)帶去嚴(yán)重的影響。

1.3超負(fù)荷運(yùn)行

電流所具備的熱效應(yīng)特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致電流在通過電纜的時(shí)候芯線發(fā)熱，再加上電纜損耗過程中也會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，因此，在電纜在長期工作中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，造成溫度不斷升高，久而久之就造成絕緣的損壞，尤其是在夏季，其外部環(huán)境溫度高和電纜本身溫度，通常就會(huì)造成電纜發(fā)生一定的破損現(xiàn)象。一般超負(fù)荷運(yùn)行所導(dǎo)致的電纜損壞主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）導(dǎo)線接點(diǎn)損壞;（2）電纜保護(hù)層容易出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象;（3）保護(hù)層的絕緣部位老化加速。

2電力電纜故障檢測技術(shù)分析

2.1電橋檢測法

電橋檢測法也被稱之為“經(jīng)典電橋法”，是各種電力電纜故障檢測技術(shù)當(dāng)中運(yùn)用最為廣泛、同時(shí)也是運(yùn)用歷史最為悠久的一種方法，即使是在新興檢測技術(shù)已經(jīng)在電力電纜故障檢測中大面積應(yīng)用的今天，電橋檢測法仍然在一定范圍內(nèi)保有其應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用市場。電橋檢測法是將故障導(dǎo)體與非故障導(dǎo)體連接成一個(gè)小橋，先通過調(diào)節(jié)電阻讓小橋處于平衡狀態(tài)，然后再進(jìn)行測量，并通過橋臂的電阻比推算出測量結(jié)果。一般情況下，電橋檢測法多用于故障檢測中單相接地的情況。

2.2電容電流檢測法

當(dāng)電力電纜處于工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中的線路和設(shè)備都會(huì)存在一定的對地電容，并在電壓作用下產(chǎn)生電容電流，隨著電力電纜敷設(shè)的不斷增加和電力設(shè)備的大量投入運(yùn)轉(zhuǎn)，電容電流也會(huì)越來越大。以電力電纜而言，這樣就會(huì)在纜線的長度和電容量之間發(fā)生一種關(guān)系，理論上這是一種線性關(guān)系，而電容電流檢測方法所依據(jù)的正是這一原理。在應(yīng)用電容電流檢測方法時(shí)，最常見的是對電纜中芯線故障的檢測。檢測中首先需對電纜頭部的電容電流進(jìn)行測試，然后再對電纜末端的電容電流進(jìn)行測試，最后對測試結(jié)果中正常芯線和故障芯線的電流進(jìn)行比對，從中判定電力電纜故障的部位。

2.3聲音檢測法

聲音檢測法是電力電纜故障檢測各種方法當(dāng)中較為簡單的一種方法，這種檢測方法主要依據(jù)電力電纜放電過程中所發(fā)出的聲音，故障檢測人員通過對放電過程發(fā)出聲音的甄別來判斷故障的位置，并制定解決故障的方案。當(dāng)遇到電力電纜敷設(shè)在明處的情況時(shí)，由于放電過程發(fā)出的聲音比較小，且容易受到外界雜音影響，因而不易通過聲音判斷來準(zhǔn)確確定故障的位置，這時(shí)就需要故障檢測人員先行對電纜線的走向進(jìn)行分析，然后借助擴(kuò)音器對聲音進(jìn)行放大，這樣比較容易確定故障的位置。雖然聲音檢測法操作簡單、測試范圍廣泛，但是專業(yè)性很強(qiáng)，須專業(yè)人員才能完成操作。

2.4阻抗法

使用阻抗法進(jìn)行故障定位的前提是線路參數(shù)已知，并且測量點(diǎn)與故障點(diǎn)之間的阻抗可以測量或計(jì)算，并且電纜線路的參數(shù)必須均勻分布。在此前提下，故障距離的確定可以通過特定的方程計(jì)算而出。電橋法是阻抗法的一種，在電纜故障定位技術(shù)發(fā)展初期應(yīng)用最多的即是電橋法。采用電橋法進(jìn)行故障定位時(shí)，忽略電纜線路的分布參數(shù)影響將電纜當(dāng)作集中參數(shù)進(jìn)行處理，因此在相同時(shí)刻下，電纜任何一點(diǎn)的電流大小相等，且不存在相位偏差，電纜的本體電阻與電纜長度呈正比關(guān)系。進(jìn)行故障定位前，應(yīng)將故障相一端與非故障相一端相連，電橋兩臂分別接在故障相與非故障相的另一端，然后調(diào)節(jié)電橋上的變阻器使得電橋平衡，電橋平衡時(shí)電流計(jì)指針為0。電橋平衡后利用簡單分壓關(guān)系和已知電纜長度即可求出故障點(diǎn)與觀測點(diǎn)的距離。對于低阻類型電纜擊穿，一般用低壓電橋，而對于斷線擊穿，則采用電容電橋。電橋法測量結(jié)果準(zhǔn)確，但需要完好的非故障相作為測量回路，此外，試驗(yàn)電壓不能過高。電橋法故障定位原理簡單，測量精度較高，但只適用幾種特定類型的故障，對于高阻故障，電橋法失效。由于施加電壓較低，在高阻故障下，電橋中流過的電流很小，對電流計(jì)的測量精度提出了很高的要求，當(dāng)精度不夠時(shí)則容易造成定位不準(zhǔn)。此外，使用電橋法需要提前獲知電纜的詳細(xì)參數(shù)，這對于工程實(shí)踐來說往往具有較高的難度，因此隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，電橋法逐漸在電纜故障診斷中淡出了舞臺。

2.5低壓脈沖檢測法

這種檢測方法的基本測量原理如下：在出現(xiàn)故障的高壓電纜上，加一個(gè)低壓的脈沖信號，如果脈沖與電纜中的故障點(diǎn)相遇，那么會(huì)因?yàn)殡姎鈪?shù)突變，使脈沖信號產(chǎn)生發(fā)射或是折射，隨后再使用相關(guān)的儀器設(shè)備對脈沖發(fā)射與接收的時(shí)間差進(jìn)行記錄，經(jīng)計(jì)算，便可推斷出電纜中故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。這種方法在開路和低阻故障的檢測中較為適用。

結(jié)束語

綜上所述，目前電纜故障診斷技術(shù)已多樣化，為電纜故障的快速排查提供了有力的解決手段，然而對于電纜故障的預(yù)防及預(yù)警尚缺少有效手段，相關(guān)研究工作尚處于摸索階段，需進(jìn)一步加深研究，從而在根本上避免故障的發(fā)生。

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作者簡介：

郭小麗（1983—）女，2008年?？飘厴I(yè)于天津工程師范學(xué)院，2010年函授本科畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，工程師，主要從事檢測檢驗(yàn)工作。

（作者單位：鄂爾多斯市神東檢測有限責(zé)任公司）