电力电缆故障原因及检测方法研究

2016-03-31

电子制作 2016年18期

刘葱柏陕西意联电气设备有限公司

电力电缆故障原因及检测方法研究

庞丹戴斌田家龙周剑峰国网吉林省电力有限公司长春供电公司

刘葱柏陕西意联电气设备有限公司

若电力电缆出现故障将会给电网工作带来严重的影响，为了降低电力电缆故障出现的频率，电力部门需要对电力电缆故障类型、出现原因、检测方法等方面进行分析，并且做到熟练掌握维修的方法，保障人们日常的正常用电。本文从不同的角度分析出现电力电缆的原因，通过采取有效的措施应予以解决。

电力电缆；故障原因；检测方法

随着我国社会市场经济快速发展，现代化城市建设不断加快，城市用电量逐年增加，尤其在夏季用电高峰期，我国的城市用电量增加较猛[1]。为了满足电力供不应求的局面，电缆作为电力传输、电路连接的工具得到开发，在日常生活中被广泛应运。目前，由于电缆作为电力输送的重要工具，电网出现故障的主要因素之一就是电缆故障，所以，电力企业要能够及时、准确掌握电缆出现故障的检测方法、故障的类型以及原因，只有做到这样才可以保障电力系统稳定运行，促进社会经济健康发展。

1.电缆故障产生的原因

在城市化大发展的背景下，城市基础设施日趋完善，使得城市人口数量急剧增长，对面如此复杂的环境，电力企业在城市内安装电缆时主要采用掩埋的方式，该方法减少占用宝贵的城市土地，增加城市土地的利率[2]。但是，由于地下含水量大，环境相对潮湿，若将电缆长时间处在阴暗潮湿的环境中，造成电力安全事故是无法避免的，例如受潮、进水、电缆外层老化等极易出现漏电情况。另外，电缆沟工程量大，环境相对复杂，当城市雨季到来时，大量的雨水将日常生活垃圾冲入电缆沟，一旦电缆出现故障，将会给电缆维修带来困难。因此，电力技术人员如果可以熟练掌握电缆发生故障的原因，可以准确找到发生故障的位置，及时进行抢修，可以避免对电缆沟进行大规模的挖掘，保证城市电网稳定运行，减少电力维修的人力物力的使用，降低电力企业的维修成本，提高企业利润。电缆出现故障的原因主要包括以下几方面：

1.1 外力损伤

在电缆安装过程中需要大量人工操作，但是许多的电力施工队来自农村，电缆铺设操作知识了解较少，在对电缆进行安装时，部分施工人员没有按照操作流程或者在关键节点安装时没有注意到细节，导致电缆的外绝缘或者内部受到拉力造成损伤，该种情况是造成电缆损坏的重要原因之一，有的电缆虽是表皮受损，但是时间久了，电缆外表皮受潮会引起短路现象，严重的还会造成各种故障，使得电网系统出现大面积停电，影响人们的正常生活[3]。所以，在安装电缆时，需要提前对工人进行培训，操作时要特别小心。

1.2 电缆质量不达标

部分电缆生产厂家由于受到资金或者技术的制约，生产出来的电缆质量较差，有的质量达不到国家标准，该类电缆由于质量得到不保证，使用时间长了就会造成各种故障，所以，选择质量达标电缆进行施工，可以降低故障发生的频率。

1.3 电缆绝缘老化

当电缆长时间工作会造成绝缘性能下降，造成电缆绝缘老化变质的原因多样。比如，电缆内部气体在通电的状态下就会产生游离、电缆内部介质电解后会产生臭氧，臭氧会腐蚀电缆外绝缘体以及长时间工作会产生大量的热，同样会造成电缆老化。同样造成电缆绝缘过热的原因也有很多，常见的有电缆内部气体游离过快造成电缆绝缘内部过热，电缆超负荷工作也会产生大量热量。有的电力企业为了降低成本投入，一般会采取一条电缆沟内铺设多条电缆，但是该做法使得电缆沟内空气流通性降低，多根电缆同时运行会产生热量，造成沟内温度增加，当达到电缆绝缘所承受的温度时，就会造成电缆老化现象。特别在夏季时，气温相对比较高，电缆极易在接头处因电缆超负荷工作温度高而被击穿。

2.电缆产生故障的类型

常见的电缆故障有串联与并联故障。所谓的串联故障是指电缆中的一个或者多个导体出现断开现象，电能不可传输的故障，一般情况下，在串联中有一个导体断开前，串联的故障是难以被发现的，只有短路现象彻底发生时串联故障才会被发现[4]。而造成并联故障是由于电缆长时间超负荷工作造成外绝缘老化，在局部地区出现放电现象，造成并联故障。根据电缆故障的电阻与被击穿的长度不同，电缆故障还可以分为低阻、开路、高阻等故障。

3.电力电缆故障检测方法

3.1 经典电桥法

经典电桥法作为电力电缆故障常见的检测方法之一，并在其中扮演重要角色。该方法的故障原理是通过电桥平衡原理，将有故障与正常的相组合成一个电桥，然后调节电桥两臂的开关调节电阻使电桥两臂电阻平衡。通常情况下，电缆长度是可以检测出来的，通过电缆的总长度与电阻二者存在的关系可以找到出现故障的具体位置[5]。该方法具有精确度高、电压不需要增加过高、保证线路完好等优点。

3.2 高压脉冲法

当电缆阻抗大小改变时，电波在电缆传输过程中会产生回波，高压脉冲法就是根据该原理对电力电缆的故障进行检测的，在电缆芯线上加入一定量的电压，但是电压一定要控制在合理范围内，防止电缆外绝缘不会被击穿，脉冲就会像波一样传播，可以通过脉搏变化检测出故障位置。

3.3 低压脉冲法

低压脉冲法主要用于测量电缆的开路、短路和低阻故障的故障距离；同时还可以用于测量电缆的长度、波速度和识别定位电缆的中间接头等。在测试时，从测试端向电缆中输入一个低压脉冲信号，该脉冲信号沿着电缆传播，当遇到电缆中的阻抗不匹配点时，如：开路点、短路点、低阻故障点和接头点等，会产生折反射，反射波传播回测试端，被仪器记录下来。

3.4 跨步电压法

在电力电缆中加入特殊信号，当电力电缆对大地产生泄漏时，会在地面上故障点周围产生由强到弱的有向电场梯度。沿电缆路径用测量设备可测得信号的幅度和方向。在故障点前后，检流计指针所指的方向相反，进而找到电缆的故障点，达到精确定位的目的。由于测量的是地面两点间的电场信号，通常称跨步电压。加入特殊波形信号是为了提高测量设备的抗干扰性能。