电力电缆故障检测方法探究

史东鹏

（国家电网辽宁省公司抚顺供电公司，辽宁 抚顺 113000）

电力电缆连接着电气设备，实现电能的传输和分配，是城市供电系统的重要组成部分，与架空线相比，具有供电可靠性高、维护量少、占地面积小等优点。但随着电缆运行年限增加，绝缘老化、护层腐蚀、外力破坏等原因造成的电缆故障几率也在上升。电缆故障隐蔽，测寻困难，及时诊断故障原因，寻找故障点，是电力部门面临的一项重要任务。

1 电力电缆故障原因

引起电缆故障的主要原因包括：①机械损伤，包括安装时的损伤，直接受施工等外力因素破坏造成的损伤及土地下沉等自然现象造成的损伤，例如施工时弯曲半径过小损伤了绝缘；②绝缘受潮，由于接头密封不良或护套损坏造成受潮而引起的绝缘下降；③绝缘老化变质，主要是电和热的作用造成绝缘物理性能变化而导致的绝缘强度下降；④雷电或内部过电压造成的击穿；⑤在设计和制作过程中由于工艺不良、电场分布设计不周密，材料选用不当造成电缆头故障，例如切剥尺寸不正确，损伤了护套或主绝缘层；主绝缘表面没有打磨光滑或过度打磨；接续管压接不良或留有尖角、毛刺等引发的电缆击穿故障等。

2 电力电缆故障种类

电力电缆的故障按位置可分为导体损伤和绝缘损伤。

（1）导体损伤。导体损伤故障包括断线和似断非断。

（2）绝缘损伤。绝缘损伤的分类主要按照故障电阻的阻值和耐压试验的现象进行的划分。①低阻故障：低阻故障就是短路故障或低电阻接地故障。电缆芯对地的绝缘电阻或两芯之间的绝缘电阻一般不大于10Zc（Zc指电缆的特性阻抗，一般不超过40Ω）时，而且导体连续性良好的故障称为低阻故障。两相短路或接地、单相接地等故障类型是最常见的低阻故障。②高阻故障：是指短路故障或高电阻接地。电缆线芯对地的绝缘电阻和两各线芯之间的绝缘电阻往往大于10Zc，而且导体本身具有良好的连续性的故障称为高阻故障。两相短路或接地、单相接地等是最常见的高阻故障。③断线并接地或短路故障：电力电缆有数芯或者一芯导体不连续，经过电阻短路或者接地的故障称为断线并接地或短路故障。④泄漏性故障：高阻故障的极端形式就是泄漏性故障。在电力电缆预防性绝缘耐压试验时，泄漏电压值随试验电压的增大而增大，直到超出泄漏电流的允许最大值，在这种高阻故障情况下称为泄漏性故障。⑤闪络性故障：高阻故障的另一种极端形式则为闪络性故障。在进行电力电缆预防性绝缘耐压试验时，泄漏电流值小而且平稳。但是当试验电压突增时，电缆发生闪络性击穿，这就是闪络性故障。

3 电力电缆故障处理步骤

（1）性质判断，即确定故障是高阻还是低阻故障，有无断线。确定故障性质，可以采用万用表或兆欧表测量电阻，对有屏蔽层的单芯电缆测量，可在电缆末端将导体和屏蔽层短接，在电缆首端将万用表调至欧姆档接在导体和屏蔽层之间进行测量。对于三芯电缆，可在电缆末端将三相导体与屏蔽层短接，在首端分别测量每相导体与屏蔽层及三相导体之间的绝缘电阻。如果阻值为无穷，说明是断线故障，如果阻值不为零，则说明是似断非断故障。如果是无屏蔽层的电缆，则不需测导体对地电阻，只需测相间绝缘电阻。

（2）粗测距离，又叫电缆故障测距，即在电缆的一端使用仪器确定故障点距离电缆测试端的距离。粗测方法有电桥法（趋于淘汰）和脉冲反射法等，脉冲反射法又分为低压脉冲反射法和高压脉冲反射法。由于测试仪引线及电缆的中间接头与电缆的波阻抗不一致，会造成反射脉冲杂乱无章，采用低压脉冲反射法可以解决这个问题，将相同测量条件下的故障相与非故障相波形进行比较，波形明显不同的点就是故障点。高阻故障时，采用低压脉冲法，测试脉冲在故障点大部分会发生折射，在测试端几乎得不到反法分为冲闪法和直闪法，直闪法适用于闪络性故障，冲闪法则对各种故障都有效，尤其是泄漏性故障。二次脉冲反射法也属于冲闪法。二次脉冲反射法则是先在首端加高压，使得故障点发生击穿产生电弧，则原来的高阻故障变为低阻短路故障，这时在首端发射低压脉冲信号，低压脉冲在故障点形成短路反射回到首端，燃弧时的反射波曲线。当电弧熄灭后，发射正常的低压测量脉冲信号，此时故障点恢复为高阻故障，正常的脉冲会直达电缆末端，在故障处不会击穿，但在电缆末端会因为开路而反射。将两次反射波形进行对比，则很容易判断故障点位置。

（3）探测路径或鉴别电缆，探测路径指的是找出电缆的敷设路径，鉴别电缆则是在众多电缆中找出故障电缆。路径探测采用路径仪，向被测电缆中输入一音频电流，电流产生电磁波，在地面用电感线圈接收音频信号，经放大后送入耳机或指示仪表，根据耳机中的声音强弱和指针偏转程度即可判别电缆埋设路径和鉴别电缆。

（4）精确定点，是在粗测距离的基础上准确的定出故障点所在的具体位置。精确定点的常用方法有声测法和音频感应法。声测法是利用直流高压设备，通过储能电容和球隙产生冲击电压使得故障点击穿，放电时会产生机械振动和电磁波，在故障点附近沿电缆路径进行监听，振动最大、声音最响处就是故障点的实际位置。放电能量由于与故障电流的平方和故障电阻成正比，所以低阻故障时放电声音小，金属性接地故障几乎没有放电声音，所以声测法只适用于高阻故障。音频感应法适用于低阻故障。将音频信号发生器接在电缆的两个短路线芯间，线芯上会通过音频电流而产生电磁波，用探头沿电缆走向检测电磁波的变化，将放大的检测信号送入耳机或仪器，信号最强然后消失处则是故障点。

不同的测试方法适用于对不同类型的电缆故障，必需选择合适的测试方法才能进行准确定位，快速而准确的找到故障点，并及时修复故障电缆，对提高电缆的运行可靠性有着重要的意义。