電力電纜故障原因與檢測技術(shù)

馬伏寶

沙坡頭區(qū)南山臺電灌站 寧夏中衛(wèi) 755000

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，隨著時(shí)代的發(fā)展，在電力行業(yè)當(dāng)中，相關(guān)的技術(shù)也是達(dá)到了不斷的發(fā)展，這樣一來就為我們國家的經(jīng)濟(jì)增長提供了動(dòng)力[1]。

1 電力電纜故障原因

1.1 絕緣介質(zhì)變質(zhì)

（1）長期埋于地下造成的外部絕緣材料發(fā)生變化。（2）接頭質(zhì)量、安裝技術(shù)等結(jié)構(gòu)不密封造成接頭受潮進(jìn)而引發(fā)的絕緣介質(zhì)受潮。這兩種情況都降低了電纜的絕緣水平。

1.2 纜線過熱

（1）敷設(shè)于地下的纜線絕緣介質(zhì)內(nèi)部存在氣隙游離而導(dǎo)致的局部過熱。（2）地下敷設(shè)纜線通風(fēng)不良而導(dǎo)致的纜線過熱。纜線過熱會(huì)加速絕緣介質(zhì)老化，影響絕緣效果。

1.3 機(jī)械損傷

（1）不規(guī)范施工導(dǎo)致的電纜纜線絕緣介質(zhì)和保護(hù)層受損。（2）自然因素導(dǎo)致的纜線接頭受拉力作用而受損。

1.4 材料缺陷

（1）生產(chǎn)商對纜線材料選取的不規(guī)范。（2）生產(chǎn)商纜線生產(chǎn)過程的不規(guī)范。這2個(gè)原因都會(huì)給纜線外部的絕緣體留下缺陷，以至于影響到電力電纜的正常工作。

1.5 超負(fù)荷運(yùn)行

隨著我們國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口數(shù)量的增多，我們國家對于電力資源的需求量也是在不斷的增加，導(dǎo)致很多的電力電纜長時(shí)間的處于一種超負(fù)荷的狀態(tài)運(yùn)行，而這樣就會(huì)導(dǎo)致電纜產(chǎn)生大量的熱，使得電纜的老化加速，導(dǎo)致電纜的使用年限大幅度減少。

1.6 產(chǎn)品設(shè)計(jì)不良

如機(jī)械強(qiáng)度不充足、工藝程序缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性、防水措施不嚴(yán)密等，這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的缺陷為電力電纜安全工作埋下了隱患。

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]。

2.2 聲音檢測法

聲音檢測法，這一方法可以說是眾多電纜故障檢測方法當(dāng)中最為簡單的一種，使用這一方法進(jìn)行故障檢測就是通過對電纜在放電是所發(fā)出的聲音進(jìn)行判斷分析，從而尋找故障所在的位置，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。

2.3 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。

2.4 脈沖檢測法

利用脈沖檢測法可以有效檢測電力電纜的高阻性接地故障、中阻性接地故障、低阻性接地故障、短路和斷線故障、接觸不良故障以及電纜的高阻閃絡(luò)故障等，在應(yīng)用脈沖檢測法的同時(shí)，若配以聲音檢測法，檢測效果會(huì)更為理想。電力電纜故障脈沖檢測法的工作原理是利用脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖波，在電纜線節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生反射脈沖，先通過對反射脈沖速度、時(shí)間間隔的分析來判定故障的發(fā)生位置，再通過對反射脈沖波波形的比對來判定故障發(fā)生的類型。脈沖檢測法中常用的有高壓脈沖檢測法、低壓脈沖檢測法等，工作性能分別如下[3]。

2.4.1 高壓脈沖檢測法

利用這一檢測方法進(jìn)行尋找電纜故障所在的位置，需要利用傳輸線特性阻抗發(fā)生回波現(xiàn)象，然后給予電纜線路一定的電壓，當(dāng)電流在纜線當(dāng)中進(jìn)行傳播時(shí)，遇到故障就會(huì)發(fā)生反射，相關(guān)的工作人員在利用數(shù)字示波器就能夠找出故障所在的位置。高壓脈沖檢測法更適應(yīng)于高阻擊穿的情況，不足之處是波形不容易判斷，檢測人員面臨的危險(xiǎn)大。

2.4.2 低壓脈沖檢測法

這種檢測方法主要用于開路、短路和低阻擊穿等電力電纜故障，具體做法是讓脈沖訊號施加在電纜芯線上，使訊號得以在纜線上傳播并反射，然后由故障檢測人員利用數(shù)字示波器等示波器儀器對脈沖波形進(jìn)行測定，從中計(jì)算出故障發(fā)生的具體位置。低壓脈沖檢測法不需要借助電纜資料就可以對纜線故障進(jìn)行檢測，同時(shí)還能夠根據(jù)反射脈沖極性識別故障類型，這種檢測方法的不足之處是無法對高阻和閃絡(luò)故障進(jìn)行測定。

2.5 跨步電壓檢測法

之所以稱之為跨步電壓，是因?yàn)檫M(jìn)行測量時(shí)被測量的對象是地面上的兩個(gè)點(diǎn)間的電場信號，故而叫作“跨步”。關(guān)于跨步電壓檢測法的工作原理，則是需要在電纜中加入特殊信號并使之對大地漏電，以便能夠在故障點(diǎn)周圍產(chǎn)生電場梯度，這種電場梯度具有方向性，其由強(qiáng)到弱。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，故障檢測人員就可以使用測量工具沿著電纜的路徑來測出信號的方向以及幅度，一般情況下，應(yīng)用這種方法是能夠比較準(zhǔn)確的確定故障的發(fā)生點(diǎn)的。之所以要在電力電纜中加入一些特殊信號，主要是出于對提高設(shè)備抗干擾性能的考慮。

2.6 高頻感應(yīng)定位檢測法和紅外熱像技術(shù)檢測法

這兩種方法在眾多的電纜故障檢測方法中，是屬于較為先進(jìn)的兩種方法，第一種方法就是利用高頻信號波發(fā)生裝置向纜線進(jìn)行傳播高頻的電流，從而產(chǎn)生電磁波，然后在地面上進(jìn)行安裝探頭，這個(gè)探頭是用于接收高頻電磁場的，并且還能夠進(jìn)行將電磁場的變化情況進(jìn)行一定的分析處理，通過利用顯示器直接顯示出來，故障檢測人員通過觀察顯示器上顯示數(shù)值的大小來判定故障的發(fā)生點(diǎn)。后者的應(yīng)用條件是，當(dāng)電力電纜過載致使芯線的溫度迅速升高時(shí)，故障檢測人員可以將芯線溫度變化情況來作為判定故障發(fā)生點(diǎn)的根據(jù)，這種檢測方法具有不接觸電力設(shè)備，不讓電力設(shè)備停止運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，因而頗受電力企業(yè)偏好。利用這一方法進(jìn)行故障檢測就是用紅外熱像儀來進(jìn)行對電纜的掃描，這樣就能夠獲得溫度場的分布圖像，然后在進(jìn)一步的進(jìn)行對圖像的分析，從而來獲得溫度場的數(shù)據(jù)，而后再通過對纜線芯線溫度的反演計(jì)算來實(shí)現(xiàn)對它的非接觸故障探測。

3 結(jié)語

在實(shí)際當(dāng)中，對于電力電纜能夠產(chǎn)生不良影響的因素有很多，而這些因素就是導(dǎo)致電纜故障發(fā)生的原因。為了保證電纜的安全和正常運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)對電纜制造、施工和運(yùn)行環(huán)節(jié)中的危險(xiǎn)因素的控制，并在一定程度上降低故障發(fā)生率。另外，針對電力電纜運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，應(yīng)根據(jù)原因采取相應(yīng)的措施，以避免故障造成的嚴(yán)重后果，特別是防止電纜故障引起的火災(zāi)的發(fā)生。只有選擇合適的儀器和測量方法，按照一定的程序工作，才能順利地檢測出電纜的故障。