常见电力电缆故障的处理方法探讨

郭 辉

（中山火炬开发区电气安装工程有限公司，广东 中山 528403）

随着我国经济建设的高速发展，我国的城市电网改造工作大力地开展。由于电力电缆应用成本的下降，以及电力电缆自身所具有的供电可靠性高、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而获得了越来越广泛的应用。电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行，并且如故障发现不及时，则可能导致火灾、大规模停电等较大的事故后果。如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。下面就电力电缆的常见故障的原因、故障类型和检测办法进行如下探讨。

1 电力电缆故障常见原因

（1）机械损伤。很多故障是由于电缆安装敷设时造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。损伤如果轻微,很可能在当时不影响正常运行,但在几个月甚至几年后损伤部位才发展到铠装或绝缘护套,造成绝缘降低,形成故障。

（2）绝缘老化变质。电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。当绝缘介质电离时,气隙中产生臭氧、腐蚀绝缘,绝缘中的水分使绝缘纤维产生水解,造成绝缘下降。过热会引起绝缘老化变0质。安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等,都会因本身过热而使绝缘加速损坏。在夏季,电缆故障率高原因正在于此。

（3）化学腐蚀。电缆路径在有酸碱作业的地区通过,或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠装和铅（铝）护套大面积长距离被腐蚀,出现麻点、开裂或穿孔,造成故障。

（4）设计和制作工艺不良。电缆中间头、终端头安装工艺不良,材料选用不当,不按技术要求敷设电缆,同样会造成电场分布不均匀,这些往往也都是形成电缆故障的重要原因。

（5）过电压。过电压主要是指大气过电压（雷击）和电缆内部过电压。

2 电力电缆故障类型

（1）低电阻接地或短路故障：电缆线路一相导体对地或数相导体对地或数相导体之间的绝缘电阻低于正常阻值较多，电阻值低于10Zc（Zc为电缆线路波阻抗），而导体连续性良好。常见类型有单相接地、两相短路、两相短路接地、三相短路接地等。

（2）高电阻接地或短路故障：与低电阻接地或短路故障相似，但区别在于接地或短路的电阻大于10Zc而芯线连接良好。常见类型有单相接地、两相短路、二相短路接地、三相短路接地等。

（3）开路故障：电缆各相导体的绝缘电阻符合规定，但导体的连续性试验证明有一相或数相导体不连续，或虽未断开但工作电压不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载能力较差。常见类型有单相断线、两相断线、三相断线。

（4）闪络故障：低电压时电缆绝缘良好，当电压升高到一定值或在某一较高电压持续一定时间后，绝缘发生瞬时击穿现象。常见类型有单相剐络、两相闪络、三相闪络。

3 故障检测方法

（1）经典电桥法。将被测电缆故障相与非故障相短接,电桥两臂分别接故障相与非故障相,调节电桥两臂上的一个可调电阻器,使电桥平衡,利用比例关系和已知的电缆长度就能得出故障距离。用低压电桥测电缆低阻击穿,用电容电桥测电缆开路断线。电桥法测量结果精确,但需要完好芯线做回路,电源电压不能加得太高。

（2）高压脉冲法。利用传输线的特性阻抗发生变化时的回波现象,在电缆芯线中加上一定电压,使其不烧穿而产生放电。放电脉冲在电缆中传播及反射,用数字示波器测出反射脉冲的位置比例,算出故障点的位置。本法适用于高阻击穿,但操作人员的安全受威胁,波形较难辨别。

（3）低压脉冲法。对低阻击穿、短路、开路故障,可在电缆芯线上施加脉冲讯号。讯号在电缆传播及反射,用数字示波器或手提笔记本电脑虚拟示波器等测出脉冲波形而算出故障点的位置。低压脉冲反射法的优点是简单、直观,不需要详细的电缆原始资料,还可以根据反射脉冲的极性分辨故障类型。缺点是不能用于测量高阻与闪络故障。

（4）二次脉冲法。二次脉冲法是近些年常用的测距方法之一,其原理:对故障电缆释放一个低压脉冲,只要故障点的接地电阻大于电缆波阻抗5倍,可以认为此时故障电缆相对于低压脉冲是开路,那么在脉冲释放端接收到的反射波形相当于一个芯线绝缘良好电缆的波形;对故障电缆释放一个足以使芯线绝缘故障点发生闪络的高压脉冲,同时触发释放第二个低压脉冲,在故障点的电弧未熄灭时,故障点相对于低压脉冲是完全短路,那么在脉冲释放端接收的低压脉冲反射波形相当于一个线芯对地完全短路的波形;两个波形对比会有明显的发散点,这个发散点就是故障点的反射波形点。其特点是易操作、多功能,回波图形简易。缺点是不能用于测量高阻与闪络故障。

（5）三次脉冲法。三次脉冲法是一种新的电缆故障点预定位方法,由于脉冲反射法发出的低压脉冲在高阻故障点处不会发生反射,因此,此时故障点不会显示在波形上,此时的低压脉冲却在测试电缆末端形成全反射,得到电缆全长的参考波形;随后发射的脉冲冲击可以在故障点处形成稳定的时间充分燃弧。

4 结语

电缆故障点检测也需要技术和经验的结合,由于电缆的隐蔽性和故障原因的多样性,建议在电缆故障点检测时采取以下步骤,并对所得到的波形仔细分析,特殊情况可以多次测试。

（1）测量电缆绝缘,判断故障类型。

（2）根据故障类型选择合适的预定位方法,从原理上分析三次脉冲法的误差很小,而在处理绝缘进水或受潮时采用的脉冲电流法误差偏大,应对所得波形仔细分析。

（3）电缆路径查找,找到准确的电缆路径可以避免精确定点时漫无目的的搜索,这也是比较耗时的过程,对于长电缆建议对已查明的电缆所在位置做好标记。

（4）精确定点时要充分考虑电缆头处打盘而影响实地测量的准确性,对于死接地故障和线芯对内屏蔽短路故障,在发射冲击脉冲时,可能在全电缆都会出现放电声音,但只有在故障点处才会发生震动,在这种情况下,应沿电缆路径扩大搜索范围。