电力电缆故障测试新技术分析

2016-01-28徐兴玉

大科技 2016年24期

关键词：断线电力电缆行波

徐兴玉

（国网汉中供电公司陕西汉中 723000）

电力电缆故障测试新技术分析

徐兴玉

（国网汉中供电公司陕西汉中 723000）

电力电缆的安全稳定是保证供电系统高效运行的基础。本文阐述了电缆故障发生的原因、分类、测试方法以及利用最新电缆故障测试技术研制的电力电缆故障测试设备，以期对业内人员的研究和应用有一定的指导作用。

电力电缆；故障测试；行波法

1 引言

电力电缆是供电系统中最重要和最基本的组成部分，是供电系统稳定运行的基础[1]。为了确保供电系统的正常稳定运行，首先要保证电力电缆的安全和稳定，尽量避免电力电缆故障的发生。随着社会经济的不断发展，人们生活水平和生活质量也都有了明显的提高，电力供电系统也逐渐成为人们享受生活的依赖基础。但由于很多电力电缆运行时间长、运行线路隐蔽，造成了线路检查的盲点。所以在电力电缆的实际运行过程中，仍然存在很多影响整个供电系统正常运行的隐患，给人们的生产、生活带来不便。因此，为了保证供电系统的安全稳定地运行，需要不断加强对电力电缆故障的检测。本文将对电力电缆故障测试新技术进行研究分析，希望能提升电力电缆故障测试工作效率。

2 电缆产生故障的原因及其分类

2.1 故障产生原因

电缆故障产生的原因，大致可归纳为以下几类：

（1）机械损伤：在所有的电缆故障中，机械损伤是电缆故障最常见和最主要的的一种，对电力电缆运行的安全性和稳定性有很大的影响。机械损伤主要是指在供电系统正常运行的过程中，电缆受到震动或冲击性负荷而造成的电缆包皮出现绝缘损伤等现象[2]。由于电缆线路比较隐蔽难于发现或者轻微的损伤并没有立即影响供电系统的运行，经过一段时间的运行后这些机械损伤就发展成为了故障原因。

（2）绝缘老化变质：对于一些处在特殊环境下的电力电缆，很容易受到外界环境的影响，如杂散电流、电热化学作用、地下酸碱腐蚀等影响，加快电力电缆绝缘老化速度，导致电缆绝缘整体水平下降，直至绝缘外受腐出现麻点、开裂甚至穿孔等现象，造成故障发生。

（3）施工和制作工艺拙劣：在电力电缆线路施工布置过程中，由于工作人员失误，可能存在电场分布设计不周密、材料选用不当、电缆接头不按操作程序施工、不按安全要求敷设电缆等现象，最终导致电力电缆发生故障。

（4）过电压：电力电缆在正常运行过程中，可能会由于内部过电压或外部过电压雷击等原因，造成有缺陷的绝缘被过压击穿，从而发生电力电缆故障。

2.2 电缆故障的分类

根据故障材料特征分类，可以分为串联故障、并联故障和复合故障三类。

（1）串联故障：串联故障是由金属材料缺陷造成的，是指由于电缆导体断开造成的故障[3]。它是广义的电缆开路故障。缆芯的连续性受到破坏容易形成断线或者不完全断线，不完全断线是很难被发现的。串联故障又可以分为一点开端、多点开端、一相断线、多相断线等。

（2）并联故障：并联故障是由绝缘材料缺陷造成的，是指导体之间或导体对外皮的绝缘水平下降，导致不能承受正常运行电压而发生的短路故障[4]。它是广义的电缆短路故障。这类故障发生的频率比较高，主要由于缆芯对外皮或缆芯之间的绝缘破坏形成了接地、短路、击穿等现象。并联故障又可以分为一相接地、两相接地、两相短路、三相短路等。

（3）复合故障：复合故障顾名思义是由于金属材料和绝缘材料都出现了缺陷造成的，是指缆芯与缆芯之间的绝缘均出现故障。复合故障包括一相断线并接地、两相断线并接地、两相短路并接地等。

3 电力电缆故障测试方法

3.1 传统测试方法

传统的电力电缆故障测试方法主要有烧穿法和电桥法。

（1）烧穿法：该方法操作相对简单，在传统电力电缆故障测试中得到了广泛的应用。烧穿法主要包括大容量高压直流法、高压冲击法、交流法三种方法，用该方法进行电力电缆故障测试的核心内容是采用发电监听对电缆故障进行精确定点。该方法的不足之处在于测试效果不佳，可能出现故障点碳化的现象，故障阻值增高，反而扩大了电力电缆故障，此外，长时间的高电压也可能破环电缆的绝缘。

（2）电桥法：该方法可以利用高精度的电桥估算电力电缆故障发生点的距离，估算准确度比较高。在实际测试中，通常用于测试开路故障或者完全短路故障，操作起来相对也比较简单。其不足之处在于极易受到故障测试范围以及电缆材质等因素的影响，具有很大的局限性，因此在实际操作中很少用到该技术进行电力电缆故障测试。

3.2 新测试法

行波法是指根据行波传输理论实现输电线路故障测距的[5]。本文将对低压脉冲行波法和直闪行波法进行简要介绍。

（1）低压脉冲行波法：该方法应用范围比较广，能够对电力电缆中的断线、短路、低阻等故障进行准确的测试，是电力电缆故障测试新技术中应用比较广泛的一种。其测试原理是将脉冲电压送到待测电缆中，由于阻抗不符，脉冲接触到故障点后，会立即产生一低压反向脉冲，当测试仪器检测到反向脉冲后会立刻记录时间差，根据记记录的时间差可以计算出故障点的距离。计算公式为：故障点距离=（脉冲传播速度×脉冲与反向脉冲时间差）/2。接触不良或者断线引起的反向脉冲为正，短路故障或者低电阻引起的反向脉冲为负，因此根据故障点距离和反向脉冲的极性，就可以判断出故障的性质。

（2）直闪行波法：该方法主要用于闪络性故障的测试。在实际测试过程中，需要将测试高压发生器和电缆故障测距仪配合使用，并利用直闪法原理对电缆大电阻故障进行测量和判断，可以有效地测出故障距离。

4 电缆故障测试新技术研制的新设备

最新电缆故障测试技术研制的电力电缆故障测试设备与一般的电缆故障测试设备相比存在很大的优势，其对一般电缆测试设备进行了改进升级，具体表现在如下几个方面：

（1）安全性较高：利用一般的电缆故障测试设备进行电力电缆故障测试过程中，需要人工来完成查线以及接线工作，所有的放电工作都由人工来完成，不仅存在很大的安全隐患问题，还会影响测试效率。新型电力电缆测试设备由一系列的自动化控制设备组成，实现了测试过程自动化，减少了人工接触电线电缆，大大提高了安全性。

（2）优化冲击电压控制方式：利用一般的电缆故障测试设备进行电力电缆故障测试过程中，需要通过改变球间隙的方式来改变施加在电力电缆上的冲击电压大小，这种冲击电压控制方式无法调整放电的时间间隔，同时还不能准确地控制冲击高压的幅值。新型电力电缆测试设备用触头代替了球放电间隙，在测试过程中可以实现对放电时间间隔的调整，还能准确地对附加在电缆上的冲击电压的大小进行控制和调整。

（3）设备自动化：自动化的新型电力电缆测试设备不仅提高了测试过程中的安全性，同时大大提高了电力电缆故障测试的工作效率，加快了测试速度，提高了故障定点和故障距离测试结果的准确性。

（4）有效处理故障结果：利用新型电力电缆测试设备中的计算机信息管理系统，可以实现对故障测试数据、结果的分析、处理、判断，大大提高了故障结果判断的速度和准确性。此外，新设备还能对故障信息进行记录、处理、存储，以备日后查询利用。