電力電纜故障的檢測(cè)技術(shù)及其運(yùn)用策略分析

王平

摘要：當(dāng)前我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，整個(gè)社會(huì)的用電量達(dá)到了一個(gè)不可思議的龐大數(shù)字，且社會(huì)各界的用電需求也處在日益增加的狀態(tài)下。在這樣的整體環(huán)境下，電纜因可靠的性能與更低的故障率得到了廣泛應(yīng)用，因此電纜在電網(wǎng)系統(tǒng)中正逐步得到普及。然而即使是電纜也可能面臨著各種故障，對(duì)其故障檢測(cè)技術(shù)的分析與檢測(cè)變得越來(lái)越重要。

關(guān)鍵詞：電力電纜;故障檢測(cè);運(yùn)用策略

引言

城市化建設(shè)進(jìn)程的加速，使得電纜在電力線路建設(shè)中所占的比例與日俱增。相比之前的普通電網(wǎng)，電纜在可靠性、供輸電效率及穩(wěn)定性上達(dá)到了全新的水平，而且還具有故障率低、空間占用率低的優(yōu)勢(shì)，但由于電纜的工作環(huán)境更復(fù)雜，因此電纜面臨的故障也更麻煩、更加難以處理。這就需要深入探究電纜的故障檢測(cè)技術(shù)，并以合適的運(yùn)用策略提升技術(shù)應(yīng)用的有效性，進(jìn)而提升電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性。

1.電力電纜故障分析

電纜在從敷設(shè)到投入運(yùn)行的過(guò)程中，任何一個(gè)階段都會(huì)面臨著不同的故障，由于故障的成因與影響范圍不同，因此不同故障表現(xiàn)出的特征也不同。如直埋電纜可能因?yàn)槁裨O(shè)位置選擇缺乏合理性，會(huì)使土壤結(jié)構(gòu)的變化影響電纜原本的位置，造成電纜位移，并最終影響到電纜安全附件的性能;就敷設(shè)方式而言，排管敷設(shè)會(huì)在橫向上對(duì)電纜造成約束，這可能導(dǎo)致電纜出現(xiàn)彎曲變形的情況，最終造成電纜金屬護(hù)套產(chǎn)生疲勞應(yīng)變;電纜在敷設(shè)時(shí)的擺放及固定時(shí)的剛性強(qiáng)度，也是影響電纜安全性的重要因素，剛性強(qiáng)度不足會(huì)導(dǎo)致電纜無(wú)法得到有效支撐，如果固定設(shè)備在長(zhǎng)期承受電纜自重的情況下崩解，則會(huì)導(dǎo)致電纜因?yàn)橹亓σ蛩赜绊懏a(chǎn)生形變，進(jìn)而影響到電纜的使用壽命;在敷設(shè)位置不正確的情況下，電纜很可能因?yàn)槭艿酵饬σ蛩赜绊懗霈F(xiàn)機(jī)械損傷;即使是電纜在完全按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)完成敷設(shè)之后，也可能因?yàn)榈缆方ㄔO(shè)、城市規(guī)劃及其他土木工程導(dǎo)致電纜標(biāo)示樁位移或丟失，無(wú)法有效辨明電纜的位置，最終使得工程施工期間存在破壞電纜的可能。

除了因外力因素導(dǎo)致故障之外，電纜在運(yùn)行過(guò)程中也可能因?yàn)榉笤O(shè)安裝因素、人為因素、自然環(huán)境因素產(chǎn)生運(yùn)行故障[1]。通常情況下電纜的運(yùn)行故障可分為接頭問(wèn)題和絕緣問(wèn)題兩方面，接頭問(wèn)題多是因?yàn)殡娎|接觸不良產(chǎn)生的，接觸不良的電纜可能面臨鉛封漏水、密封失效以及因負(fù)荷過(guò)載導(dǎo)致接頭內(nèi)絕緣膠膨脹，最終短路產(chǎn)生爆炸;絕緣問(wèn)題則多是因?yàn)榉笤O(shè)不當(dāng)或電纜長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行出現(xiàn)，這兩種情況可能導(dǎo)致電纜絕緣層嚴(yán)重受潮，而如果電纜距離發(fā)熱源太近，也可能造成絕緣層老化、變質(zhì)，最終影響電纜的絕緣性能。

2.電力電纜故障的檢測(cè)技術(shù)

2.1電橋檢測(cè)法

電橋法是電纜故障檢測(cè)中的常見(jiàn)方法，分為電阻電橋法、電容電橋法與高壓電橋法三種。

電阻電橋法是20世紀(jì)70年代以前發(fā)達(dá)國(guó)家常見(jiàn)的電纜故障檢測(cè)方法，在短路故障及低阻故障的檢測(cè)中表現(xiàn)出卓越的方便程度。電阻電橋法應(yīng)用了電橋的平衡原理，是將電纜中的正常側(cè)為臂組成電橋，并使電橋達(dá)到平衡狀態(tài)，隨后測(cè)量?jī)蓚?cè)故障點(diǎn)中的直流電阻，按照電纜的長(zhǎng)度與電阻值成正比的原理，來(lái)計(jì)算電纜故障點(diǎn)與測(cè)試端之間的距離，從而確定故障點(diǎn)的位置。

電容電橋法在電纜開(kāi)路故障中應(yīng)用的更多，電阻電橋法主要應(yīng)用直流電橋臂，由于開(kāi)路故障不會(huì)在直流電橋臂中產(chǎn)生直流回路，因此這種情況下電阻電橋法并不適用。此時(shí)就可應(yīng)用以交流電為原理的電容電橋法測(cè)試電纜故障相的阻抗和正常相的阻抗[2]。由于電纜長(zhǎng)度與電容成正比，因此可借此計(jì)算出電纜故障點(diǎn)的位置。

高壓電橋法是以提升直流電橋輸出電壓，通過(guò)強(qiáng)大的電流擊穿故障點(diǎn)來(lái)形成瞬間短路，這種方法具有很廣泛的應(yīng)用性，能夠避免電容電橋法與電阻電橋法的局限。在電流擊穿故障點(diǎn)之后可通過(guò)測(cè)量故障點(diǎn)兩側(cè)電纜的直流電阻，來(lái)計(jì)算出電纜故障點(diǎn)的位置。這種方法僅僅需要確定電纜的強(qiáng)度，但對(duì)設(shè)備及操作的安全性有一定要求。

2.2聲音檢測(cè)法

聲音檢測(cè)法是電纜故障中一種較為簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法，一般電纜在放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定振動(dòng)并發(fā)出聲音，而電纜中的正常部分和故障部分發(fā)出的聲音是不一樣的，因此故障檢測(cè)人員可通過(guò)檢測(cè)電纜運(yùn)行過(guò)程中發(fā)出的聲音來(lái)判斷故障產(chǎn)生的位置，再深入檢查分析故障形成的原因，以此制定解決故障的方案。但如果電纜敷設(shè)在露天環(huán)境下，則故障位置發(fā)出的聲音很容易受到外界環(huán)境的影響，因而很難通過(guò)聲音分析出故障產(chǎn)生的位置。因此在解決這一問(wèn)題時(shí)，需要故障檢測(cè)人員深入分析電纜的排布與走向，通過(guò)外設(shè)擴(kuò)音器放大電纜在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的聲音，進(jìn)而確定故障的位置[3]。比起其他的故障檢測(cè)方法，聲音檢測(cè)法的操作難度很低，而且具有更廣泛的測(cè)試范圍，但在專業(yè)性上有著很高的要求，故障測(cè)試人員必須在具備高水準(zhǔn)專業(yè)能力的前提下才能有效運(yùn)用這種方法。

2.3電容電流檢測(cè)法

電力電纜在工作狀態(tài)下會(huì)使設(shè)備及線路中存留一定的對(duì)地電容，這部分電容在受到電壓作用的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生電容電流，而在投入使用的電力電纜及輔助設(shè)備大量增加的情況下，由此所產(chǎn)生的電容電流也越來(lái)越大。在這種情況下，纜線長(zhǎng)度與電容總量之間會(huì)產(chǎn)生一種理論上的線性關(guān)系，而這種線性關(guān)系則是電容電流檢測(cè)法得到應(yīng)用的原理。電容電流檢測(cè)法常被用于電纜芯線故障的檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)需要分先后檢測(cè)電纜頭部與末端的電容電流，之后對(duì)比兩種測(cè)量結(jié)果中正常芯線與故障芯線電流讀數(shù)的差距，進(jìn)而判斷電力電纜產(chǎn)生故障的位置。

2.4脈沖檢測(cè)法

脈沖檢測(cè)法可用于檢測(cè)電力電纜不同阻性（包括高中低三種）接地故障、短路及斷線故障、接觸不良故障和電纜高阻閃絡(luò)故障等。在將聲音檢測(cè)法與脈沖檢測(cè)法同時(shí)應(yīng)用時(shí)，檢測(cè)的效果會(huì)更加理想。該檢測(cè)法的原理是借助脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖波，這種脈沖波在遭遇電纜線節(jié)點(diǎn)之后會(huì)產(chǎn)生反射脈沖，而對(duì)反射脈沖的檢測(cè)就是確定故障的關(guān)鍵。反射脈沖的檢測(cè)會(huì)先確定其速度與時(shí)間間隔，用于判定故障發(fā)生的位置，之后對(duì)比反射脈沖波形來(lái)判斷故障發(fā)生的類型，因此這種方法具有更全面的檢測(cè)結(jié)果，但操作難度及設(shè)備需求也更高。

3.電力電纜故障檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用策略

結(jié)合上述不同檢測(cè)技術(shù)的性能來(lái)看，單從檢測(cè)的有效性而言，最理想的就是同時(shí)應(yīng)用脈沖檢測(cè)法與聲音檢測(cè)法，因?yàn)檫@樣能夠有效確定故障的位置及類型，進(jìn)而為故障排除提供全面的依據(jù)。但在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，并非每次電纜故障檢測(cè)都有高技術(shù)人才和尖端設(shè)備的支持，而普通故障檢測(cè)人員很難勝任同時(shí)應(yīng)用這兩種檢測(cè)方法的需求。因此在對(duì)電力電纜故障進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要酌情考慮人員素質(zhì)、技術(shù)能力及設(shè)備水準(zhǔn)。如果具備技術(shù)能力較強(qiáng)的工作人員，但設(shè)備的配置不理想，則可應(yīng)用聲音檢測(cè)法加以確定電纜故障;如果具備架設(shè)電橋臂或操作高壓輸出設(shè)備的條件，則可采用電橋檢測(cè)法;如果電纜鋪設(shè)面積、規(guī)模較大，而人員僅僅具備基礎(chǔ)的電流數(shù)值測(cè)定設(shè)備，則可應(yīng)用電容電流檢測(cè)法來(lái)查找電力電纜中的故障位置。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我們的社會(huì)正處于飛速發(fā)展的過(guò)程中，電纜網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)也得到了大力推進(jìn)，電纜規(guī)模提升的同時(shí)也使得電纜故障出現(xiàn)的頻次越來(lái)越高，相關(guān)工作也因此成為電力事業(yè)日常工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)這種情況，就需要充分強(qiáng)化電纜的日常維護(hù)工作，靈活根據(jù)工作環(huán)境運(yùn)用多種不同的故障檢測(cè)方法，來(lái)及時(shí)排除電纜中存在的故障，為電力事業(yè)的長(zhǎng)效安全發(fā)展提供可靠保障。

參考文獻(xiàn)

[1]李騫.電力電纜診斷檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].通訊世界.2019，（6）：169-170.

[2]徐凱、李淑梅.電力電纜故障檢測(cè)的方法與分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新.2019，（33）：143-144.

[3]蔡華波、陳達(dá)、金益迥.電力電纜的故障檢測(cè)技術(shù)分析[J].集成電路應(yīng)用.2020，（12）：114-115.