电力电缆故障分析及应对措施

蒋再新 张海利 崔海婷 唐恒轶

（1．广西钦州供电局，广西 钦州535000；2．国网宁夏电力公司检修公司，宁夏 银川750004；3．国电怀安热电有限公司，河北 张家口076150）

0 引言

在电网建设中，电力电缆与各种电气设备相连，起着输配电能的重要作用。与架空线路相比，电力电缆由于敷设于地表之下，不受地面建筑及市容建设的限制，被广泛应用于城市电网建设中。与此同时，其高隐蔽性也极大地增加了对其故障查找与维修的难度，这对电网的安全运行提出了挑战。因此，对电力电缆的故障进行分析，找出故障点并制定故障处理对策，已成为当前电力系统的一项重要而紧迫的工作。

1 电缆故障原因

1．1 电缆结构

从结构上来说，高压电力电缆从外层到内层依次是聚氯乙烯或聚乙烯护套、皱纹铝护套、纵向阻水缓冲层、绝缘屏蔽、交联聚乙烯绝缘、导体屏蔽和分割结构铜导体，中低压电力电缆从外层到内层依次是外护套、钢带铠装、内护套、包带、填充、铜带屏蔽、绝缘屏蔽、绝缘、导体屏蔽和导体。以上各部位在从生产到安装使用的各环节均会因为外界和自身原因受到损坏，使电力系统不能安全运行。

1．2 故障原因分析

电缆的绝缘层、保护层和附件等各部位都会发生损坏，而各部位的故障绝大部分都会最终作用于绝缘层，导致绝缘出现损坏、老化等问题，从而造成绝缘泄漏或击穿。导致绝缘出现问题的环节主要有：（1）生产环节。目前，我国各地生产电缆的企业数不胜数，但并不是每一个企业都能生产出质量可靠的电缆。在生产环节容易出现隐患的原因主要有：金属保护层不严密，介质不均匀，有孔隙和裂纹；绝缘部位材质不达标、局部孔洞超标；中间接头和终端接头制作没有达到国家标准和规范要求，接头封装物填充不当导致在安装时不能完全密封；交联聚乙烯绝缘层不纯净、杂质含量过多，使其性能不稳定等。（2）敷设安装环节。在这一环节出现问题主要是由于人为因素，安装人员的责任心缺失和工作技能欠佳是绝缘出现问题的主要原因。近年来，地下施工有许多种，热力管线、自来水管线、网络光纤通道、煤气、排污等等都会与电缆的敷设形成交叉，如果敷设人员不能在事前取得相关许可和资质，不了解所经过地段的地下情况，就会给施工带来困难，比如过度拉伸或者过度弯曲使绝缘受损。另外，施工人员也可能在削剥屏蔽层和保护套时没有完好地打磨而留下毛刺，或没有清除绝缘部位的尘粒，这些都是日后绝缘受损的原因。（3）使用环节。在电缆长期使用运行阶段，电缆的绝缘部位可能受到各种各样的破坏。其中最主要的原因是外力作用，其占到50%以上，具体包括：电缆埋设没有达到规定深度，路面上往来车辆挤压造成损伤；其他地下管线施工造成误伤；铁路、公路、桥梁使地面下沉损坏电缆；长期超负荷输配电使电缆过热及电缆内部孔隙产生电游离造成局部过热；自然界中的水、酸、碱等长期腐蚀侵害；白蚁、虫、鼠等对电缆的啃食与破坏。

2 电缆故障类型

一般来说，电缆故障可以分为低阻故障和高阻故障2种类型：（1）低阻故障。电缆故障点绝缘电阻下降至该电缆的特性阻抗，甚至电流电阻为0。1）开（断）路故障。开路又叫断路，即电路中某一处因断开而使电阻过大，电流无法正常通过，导致电路中的电流为0，是属于电缆一相或数相导体断开从而不连续的一种故障。2）短路（接地）故障。即导体与大地意外连接，电缆一相或多相导体对地或异物之间的绝缘发生贯穿性故障。（2）高阻故障。电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗。1）泄漏故障，是指电缆的绝缘层被损坏，使电流可以通过。2）闪络性故障，是电缆未形成固定泄漏通道的故障，电缆的泄漏电流值会突然增大，超过被测电缆所要求的数值。

3 电缆故障排查步骤

3．1 电缆故障类型诊断

电缆故障排查过程中，首先需要通过试验确定故障类型与性质。一般来说，试验结果与故障之间的关系如表1所示。

表1 试验结果与电缆故障诊断的关系

3．2 电缆故障预定位

（1）电桥法。该方法包含电阻电桥法、电容电桥法和高压电桥法。其中，电阻电桥法是一个使用了几十年的传统方法，针对短路故障及低阻故障的检测十分有效。电容电桥法适用于电缆开（断）路故障。针对前两者不适用于高阻定位的局限，高压电桥法可适用于高阻电缆击穿事故的检测。（2）低压脉冲法。此种方法适用于低阻故障，包括开路和短路。应用雷达测距原理观察故障点反射脉冲与发射脉冲，依据测出的电波传输时间差来计算故障点的距离。如果发射脉冲和反射脉冲相同，表明故障为断路，如果相反，表明故障属于短路接地或低阻故障。此种方法可弥补电桥法不适用于三相全坏的情况，但不能检测高阻和闪络性故障。（3）高压闪络法。高压闪络法可检测出高阻故障，弥补低压脉冲法的不足。其中，直流高压闪络法适合于闪络性故障的击穿检测，当电缆上电压较小、故障点不能形成闪络时，则运用冲击高压闪络法。二（多）次脉冲法也可归纳为高压闪络法，即在电缆上同时施加高压脉冲和低压脉冲，比较脉冲在故障点闪络处和电缆末端发生的开路反射的波形以确定故障点，这种方法广泛应用于高阻故障的测试。

3．3 电缆故障定点

（1）声测法，主要应用于高阻与闪络性故障，对高压电缆导体对绝缘层放电的检测较为有效。其原理是对故障电缆施加足够的高压，强迫故障点击穿放电，放电时会产生声音，利用耳机或人耳即可准确对故障进行定点。（2）音频感应法，可对低阻故障进行定点，包括两相短路并接地、三相短路并接地、三相短路；一相或两相断线、单相接地则需使用特殊探头。在定位时用音频信号发生器向待测电缆通音频电流，发出电磁波，然后在地面上用探头接收电磁场发出的信号，经放大后送到耳机，从信息的强弱、有无来判断故障点。（3）声磁同步法，给被测电缆施加高压冲击脉冲，电缆故障点在被高压击穿后会产生电磁波和声波，同时接收这2种波并绘制波形图，二者重合处即故障点，此法适用于大多数高低阻故障。

4 电缆故障预防措施

（1）电缆采购招标严格按照国家标准和规章进行，杜绝未达质量标准的电缆投入使用。（2）电缆施工时选用培训合格和责任心强的员工，加大施工前期的勘察工作，合理设计路径，施工时明确安全、技术责任，层层检查，段段巡视。（3）施工完毕交付时，要进行现场交流耐压试验，不以其他验收形式简单收工。（4）在电缆投入运行一段时期内，特别是经常出现故障的前5年，要不断搜集和掌握有关电缆运行情况的资料，加强维护工作，确保电缆在长期使用中的低故障率。（5）加强电缆标识的设立，避免意外损伤。（6）合理调度用电，加强电缆负荷监控，减少电缆的超负荷运行。

5 结语

电力电缆由于不受空间、地面建筑及天气条件的影响而被广泛应用于电网建设中，但由于其生产、施工和使用等环节会出现各种问题，从而影响电缆质量，而绝大多数质量问题最终都会作用到电缆的绝缘层，引起绝缘老化、损坏，导致击穿或泄漏现象，进而影响到电网的安全输电，因此，必须充分掌握电缆故障类型，及对电缆故障进行判断、查找和预防，以最大限度地减少电缆故障，保证供电的安全可靠，减少经济损失。

［1］任艳霞，刘明光，史雪明．电力电缆故障探测方法探讨［J］．电力科学与工程，2008（1）

［2］陈晓玲．电力电缆接地存在的问题探讨［J］．电子制作，2014（6）

［3］黄卫东．10kV电力电缆故障的类型及故障点查找分析［J］．机电信息，2011（15）