電力電纜故障原因及檢測技術(shù)

李晨 吉明 孫昀

摘 要：電力電纜是電網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的電力傳輸設(shè)備，提高電力電纜運(yùn)行的穩(wěn)定性，對(duì)保證地區(qū)穩(wěn)定供電具有十分重要的意義。但電力電纜在長期運(yùn)行過程中可能會(huì)受到多種因素的影響，如自然環(huán)境、自身質(zhì)量、施工等，導(dǎo)致運(yùn)行穩(wěn)定性不足。為提高對(duì)電力電纜的管理與檢測水平，文章對(duì)電力電纜故障原因及檢測技術(shù)進(jìn)行了分析，旨在為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：電力電纜;故障原因;檢測技術(shù)

引言

隨著各行業(yè)生產(chǎn)力的不斷提升，社會(huì)對(duì)電力資源的需求量不斷上漲，電力電纜在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，為提高電力電纜的運(yùn)行質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)持續(xù)研究電力電纜檢測技術(shù)，提高對(duì)電力電纜故障的檢修水平，使電網(wǎng)系統(tǒng)更穩(wěn)定、更高效地為社會(huì)輸送電能。

1.電力電纜故障的原因分析

1.1自身質(zhì)量問題

一般情況下，電力電纜是直接架設(shè)在自然環(huán)境中，在長時(shí)間的運(yùn)行過程中會(huì)受到自然因素的影響，如陽光直射、冰霜雨雪、樹障、小動(dòng)物誤觸等，各種因素都會(huì)使電力電纜外部的保護(hù)層加速老化、磨損，也會(huì)使其絕緣能力不斷下降，甚至?xí)耆珕适Ы^緣能力。若電力部門未能定期組織人員對(duì)電力電纜設(shè)備進(jìn)行檢修，未能及時(shí)更換或維修老化的電力電纜設(shè)備，不僅會(huì)影響該地區(qū)正常供電的穩(wěn)定性，還會(huì)給周邊居民帶來嚴(yán)重的安全隱患。

1.2運(yùn)行壓力不斷增加

為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長，國家在發(fā)展中出臺(tái)了一系列拉動(dòng)內(nèi)需的政策和舉措，各行業(yè)在國家政策的護(hù)航下快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力資源的需求量不斷提高。但很多電力電纜設(shè)備架設(shè)時(shí)間較久，未能及時(shí)更換新型電力設(shè)備，使得很多電力電纜長時(shí)間處于超負(fù)荷運(yùn)載狀態(tài)。若未能對(duì)此種情況進(jìn)行針對(duì)性整改，不僅會(huì)大幅提升電力電纜的故障率，影響地區(qū)供電的穩(wěn)定性，還會(huì)造成大量電力資源浪費(fèi)。

1.3施工規(guī)范性不足

電力電纜施工流程包括施工方案設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備施工材料、電纜溝支架、電纜管敷設(shè)、電纜中斷安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)橥娗闆r下的電力電纜會(huì)對(duì)人體造成非常嚴(yán)重的傷害，所以電力電纜的施工過程不僅對(duì)施工技術(shù)有一定的要求，對(duì)使用規(guī)范性的要求也非常高。但在電力電纜的實(shí)際施工中還存在較多不規(guī)范操作，具體表現(xiàn)如下：首先，施工前準(zhǔn)備不充分。設(shè)計(jì)人員未能在施工前對(duì)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行充分勘察和規(guī)劃，未能根據(jù)勘察結(jié)果完善施工計(jì)劃，導(dǎo)致施工開始后施工人員無法明確選擇設(shè)備安裝位置，且各部分施工銜接性差，總體較為混亂。還有部分施工人員未能正確處理電纜、接頭等核心設(shè)備的安裝工作，為電纜設(shè)備的運(yùn)行埋下隱患。其次，施工技術(shù)有待提高。電力電纜工程量大、線路跨度大、施工材料與設(shè)備多，施工中會(huì)涉及多個(gè)部門、單位和人員，對(duì)現(xiàn)場部門和人員的統(tǒng)籌難度較大，還有部分施工人員對(duì)現(xiàn)場環(huán)境和安裝技術(shù)的了解不到位，同時(shí)部分施工單位為追趕施工進(jìn)度，也會(huì)存在操作不當(dāng)、低質(zhì)量施工等問題。因施工環(huán)節(jié)中的規(guī)范性難以保障，可能會(huì)造成電纜設(shè)備在安裝前已經(jīng)出現(xiàn)破損、設(shè)備連接效果不佳、接觸不良等情況，都會(huì)對(duì)電力電纜的長久運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響。

1.4外力破壞

隨著城市改造步伐地迅速加快，越來越多的管線入地，市政、道路、橋梁等施工建設(shè)源源不斷。在地下密閉的空間當(dāng)中，電纜與燃?xì)狻崃?、通信等各大管線并存，相互影響，管理存在困難。一旦某類管線發(fā)生事故，其他管線也不能獨(dú)善其身，往往存在著“城門失火，殃及池魚”的連鎖反應(yīng)。近幾年來外力破環(huán)已經(jīng)成為電纜線路故障的主要原因。

2.電力電纜試驗(yàn)方法

目前，我國正處于經(jīng)濟(jì)企穩(wěn)回升的關(guān)鍵時(shí)期，各行業(yè)對(duì)供電穩(wěn)定性的要求非常高，一旦大規(guī)模停電，不僅會(huì)影響居民的正常生活，還會(huì)對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生不利影響，在此背景下，在線檢測方法在目前電力電纜隱患排查中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。雖然在線檢測方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的應(yīng)用效果，但該技術(shù)目前仍處起步階段，大部分電網(wǎng)中未能安裝支持在線檢測的配套設(shè)備，因此對(duì)電力電纜的隱患排查還應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況選擇合適的檢測技術(shù)。

（1）振蕩波電壓法。振蕩波電壓法能根據(jù)電力電纜的局部放電狀態(tài)檢測電力電纜的故障和缺陷，且該方法不會(huì)對(duì)電力電纜造成新的傷害。具體操作流程是先對(duì)試驗(yàn)段電纜進(jìn)行充電，直至電纜內(nèi)部電壓符合試驗(yàn)條件后，再對(duì)其進(jìn)行放電操作，在放電操作的同時(shí)進(jìn)行擊穿試驗(yàn)，最后再利用電感線圈進(jìn)行集中放電。采用震蕩波電壓法最高可向電力電纜中施加500赫茲級(jí)別的電壓，且作用時(shí)間短、操作簡便、攜帶運(yùn)輸方便，對(duì)電力電纜故障的檢測較為全面。（2）諧振電壓試驗(yàn)。諧振電壓試驗(yàn)主要用于對(duì)電力電纜的電流容量和最大電壓進(jìn)行測試，主要是為了解決電力電纜電壓過低的問題，通過該方法能得到電力電纜最大電容量數(shù)據(jù)，并根據(jù)測試結(jié)果對(duì)電力電纜進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，使其能滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的電壓需求。具體試驗(yàn)方法是通過人為控制調(diào)整電力電纜系統(tǒng)電感量、試驗(yàn)頻率等各項(xiàng)參數(shù)，使電力電纜處于諧振狀態(tài)，通過觀察不同試驗(yàn)參數(shù)下電力電纜的不同表現(xiàn)，得到最終測量數(shù)據(jù)。諧振電壓試驗(yàn)在應(yīng)用過程中需要使用的設(shè)備較多，如變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置、電纜交流耐壓試驗(yàn)裝置、工頻諧振試驗(yàn)裝置等，但該試驗(yàn)方法目前已發(fā)展得較為成熟，并且試驗(yàn)裝置的種類較全，在對(duì)電力電纜進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況選擇針對(duì)性更強(qiáng)的方法和裝置，以獲得更準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.電力電纜檢測方法與技術(shù)

3.1脈沖檢測法

脈沖檢測法又分為低壓脈沖反射法和二次脈沖法，其中低壓脈沖反射法是將低壓脈沖注入發(fā)生損壞的電力電纜線路中，若脈沖電流在輸送過程中遇到不適用阻抗，脈沖會(huì)向檢測裝置發(fā)射檢測信號(hào)，通過計(jì)算脈沖信號(hào)的往返時(shí)間和傳輸速度得到故障位置信息。低壓脈沖反射法應(yīng)用的便捷性較高，對(duì)低阻故障和開路故障具有較好的檢測效果。二次脈沖法是將發(fā)生器介入測試電纜一端，向電纜中輸送脈沖并有效擊穿高阻故障點(diǎn)。測量脈沖在受到高電阻故障電弧后會(huì)立即反射，且高阻故障會(huì)在起弧時(shí)轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)短路故障，進(jìn)而引發(fā)低壓脈沖波形變化。通過分析波形的變化趨勢即可得到電力電纜故障的位置信息。二次脈沖法在檢測電力電纜的高阻故障時(shí)具有良好的應(yīng)用表現(xiàn)。

3.2萬用表檢測技術(shù)

萬用表檢測技術(shù)是目前電力電纜故障檢測中應(yīng)用最廣的一種技術(shù)，該檢測技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)、檢測方式簡單、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢。在電力電纜發(fā)生故障后，檢測人員可利用萬用表分別檢測電力電纜的電纜芯、金屬屏蔽層等構(gòu)件的電阻，通過電阻檢測結(jié)果即可準(zhǔn)確判斷電纜故障性質(zhì)，為下一步根據(jù)不同故障的特性采取針對(duì)性的故障處理方式，進(jìn)而提高電力電纜運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3電橋法

電橋法是傳統(tǒng)電力電纜故障檢測中一直沿用的方法，該方法檢測精度較高，適用場景較多，且應(yīng)用便捷程度高。具體應(yīng)用方式是先用短接的方式將正常電力電纜和故障電力電纜相連，然后將此電力電纜的一端與單臂電橋相連，通過放電測試電力電纜故障前后電阻值的變化情況，綜合分析電力電纜的長度，判斷故障發(fā)生位置，為確定維修方法奠定基礎(chǔ)。

3.4直閃法

直閃法是對(duì)電力電纜故障進(jìn)行初步檢測的一種方法。該方法是向故障電纜中施加沖擊或直流，使電流瞬間擊穿電力電纜故障點(diǎn)，檢測裝置會(huì)記錄擊穿瞬間產(chǎn)生的反射電波傳輸數(shù)據(jù)，通過計(jì)算電波傳輸速度和反射時(shí)間，即可準(zhǔn)確判斷電力電纜的故障發(fā)生位置。直閃法是目前應(yīng)用最廣泛的電力電纜擊穿故障檢測方法。

結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代社會(huì)中，電力資源為各行業(yè)的發(fā)展提供了必要的能源支持，對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展起到了不可或缺的重要作用。電力電纜作為電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，能提高電能的傳輸質(zhì)量和效率，但運(yùn)行過程中易受到多種因素的影響，相關(guān)人員應(yīng)深入分析引發(fā)電力電纜故障的原因，根據(jù)實(shí)際情況采用針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)方法和檢測技術(shù)，為維修工作的開展提供有力的數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]Q/GDW1512—2014.電力電纜及通道運(yùn)維規(guī)程[S].

[2]DL/T1253—2013.電力電纜線路運(yùn)行規(guī)程[S].53BF1C0E-1A37-41E1-88B6-00EFB14CB72C