高压电力电缆试验方法与检测技术分析

2019-01-16鲍志伟

通信电源技术 2019年9期

鲍志伟

（国网山西省电力公司太原供电公司，山西太原 030012）

0 引言

电力部门始终是国民经济发展的重要部门，电力电缆事业也是现代化基础设施的重要组成部分。高压电力电缆的应用满足了我国经济持续发展形势下不断扩张的用电需求，成为维护电力部门稳定运转的重要保障。新时期，电力电缆的应用将更加广泛，因此必须认识到针对高压电力电缆故障问题开展系统分析的重要性，了解造成故障的主要原因及对应的解决方法，以适应复杂的运转情形。结合当前我国电力部门的发展实际，高压电力电缆的故障分析问题已经得到了较高的重视，但是仍需要在实践中完善各类检测技术与实验方法，以达到及时准确把握故障问题、组织精准维护的理想效果，推动我国电力部门的现代化发展。

1 高压电力电缆的故障问题

1.1 开展高压电力电缆故障分析的重要性

无论是针对于高压电力电缆的检测技术还是试验方法，都需要依托于严谨的故障分析，且其应用目标在于排除高压电力电缆的相关故障，将可能出现的危险问题加以消除，以保证高压电力电缆运转的稳定性与安全性。对于电力企业，高压电力电缆是完成输送环节的重要设施，当前高压电力电缆已广泛应用到各类型的电网建设中，展现了独特的应用优势。但是随着高压电力电缆应用规模的扩大，运转中常出现故障问题，会在短时间内引发大面积的停电事故，甚至导致电力系统的瘫痪与破坏，造成恶劣的后果。因此，高压电力电缆的故障分析是电力部门必须把握的重点问题。只有通过系统的故障分析，并配套以科学的试验方法与检测技术，才能做到“防患于未然”。需注意，由于高压电力电缆构造的复杂性及其规模的庞大性，其故障问题相对复杂，实际作业过程中必须以严谨的程序与科学的方法加以应对，以保障电力部门工作的基本效率。

2 当前高压电力电缆故障的主要原因

高压电力电缆具有运行时间长、负载量大的特点，且由于其分布于户外，经常受到各类外界因素的影响，导致故障问题较为多发。具体地，当前我国高压电力电缆故障的主要原因集中于如下方面。

2.1 电力电缆质量问题

电力电缆的质量问题是导致故障的主要原因之一，且很容易造成较为严重的后果。通常，位于户外的高压电力电缆暴露于阳光直晒的位置，因此其表面保护层很容易受到影响。同时，在多变的天气环境下，温湿度的变化会侵蚀其原有的保护层，使得其原有的绝缘功能受到抑制。加之日常维护及更换不当，使得电力电缆较为脆弱，在复杂的运转过程中容易出现击穿事故，易威胁整条线路的正常运转及人们的日常安全。

2.2 运行问题

当前，我国居民用电及工业用电的需求不断扩大，尽管高压电力电缆的铺设规模也在持续增加，但是仍然很难充分满足用户的用电需求。这使得多数电力电缆需要在长时间内保持高负荷的运行状态，内部损耗较快，劣化及老化问题较为突出；再加上长期暴露于复杂环境中，很容易受其他高温因素影响，与高负荷的内部热量累加，导致整体绝缘性能下降，造成故障问题时有发生。

2.3 施工问题

高压电力电缆的铺设施工是一项复杂的系统过程，也是直接影响到稳定性与可靠性的重点环节。近年来，随着我国电力事业的持续发展，电力电缆作为一项关键性的基础设施得到了较大的关注。但在实际施工过程中，如何确保工序正确、性能达标仍然是电力施工部门必须攻克的问题。具体地，当前的施工失当问题主要体现在如下方面。第一，施工现场环境较为复杂。高压电力电缆作为精度要求较高的现代化设施，电缆和接头等部分对于环境具有较高的要求，但是施工现场中，很难通过人工精准把控各类环境因素，使得外部因素的干扰难以避免。第二，安装不当问题影响原有电力电缆的基本性能。施工过程中，由于工序复杂、任务繁多，施工人员需要在一定的工期内完成相关工作，所以容易出现操作不当、疏漏问题，尤其是一些细节问题，如电缆表面破坏、连接失常及接触不良等，影响电缆的日常运转及使用寿命。

3 高压电力电缆的试验方法

安全、稳定是高压电力电缆运转的基本要求。针对多样化的故障问题，当前应用最为广泛的高压电力电缆试验方法为振荡电压实验与谐振电压试验。

3.1 振荡电压试验

振荡电压试验应首先对需要试验的电力电缆进行充电，在充电达到试验电压的基本标准后，再利用放电间隙进行击穿操作，最后再通过电感线圈进行集中放电[1]。实践中，该试验方法施加的电压可以达到千赫兹级别，因此受到多数电力检修部门的青睐。

3.2 谐振电压实验

谐振电压试验也是十分常见的一种高压电力电缆试验方法，也称为串联谐振。通常，如果需要进行试验的问题电缆不能达到规定的电压要求，则采用谐振电压方法进行试验。这是由问题电缆所能提供的较大电流容量决定的。应用谐振电压试验时，可以满足不同试验电力电缆对电压的实际需求。具体地，谐振耐压试验的核心在于改变电力电缆系统中的电感量与试验频率，并将其保持在谐振状态，以得出最终的试验结果。该方法需要的器材较多，但是其工具体积较小、且已具有扎实的理论支持，因此实践中需要根据实际的试验需求进行统筹考虑。

4 高压电力电缆的检测技术

当前，针对高压电力电缆的检测技术主要有如下4种，均具有各自的应用优势及不同的应用范围。

4.1 万用表法

万用表法是高压电力电缆故障检测的最常用方法之一，以工序简单、适用范围广的优势广泛应用于各类型的故障检测。其工作原理主要是维护人员对高压电力电缆的金属屏蔽层及其电缆芯进行单独检验，再在电缆的起始段利用万用表进行电阻测量。测量结果往往可以直接帮助维护人员判断故障的类型，如果测量结果为无穷大，那么此时问题电缆的故障类型为开路故障，再基于这一判断组织针对性的检修工作。需注意，如果某一高压电力电缆为2倍缆芯电阻，则说明该电阻的故障类型为断线故障。

4.2 直闪法

直闪法也称为高压闪络法。该方法对于高压电力电缆常出现的击穿故障最为适用。通常，如果高压电力电缆因本身质量问题或是施工安装不当，导致其出现击穿故障，则发生此类故障点的核心位置往往电阻值极大；出现闪络后，原有的电力电缆则会在较短的时间内释放大量的电流脉冲波；这一脉冲波会以行波的形式，在电缆与故障点之间形成反射效应。检修人员可以利用电缆上预设的测试端口，获得精准的电磁波数据，再通过直观的波形对其反射时间进行判断，从而有效分辨故障发生的具体位置。在高压电力电缆的故障检测中应用直闪法，有利于提升工作效率，保证检测精度。

4.3 电桥检测技术

电桥检测技术操作相对便捷，因此在高压电力电缆的故障检测中较为常用。操作中，专业人员将出现问题的电缆与另一条正常性能的电缆进行连接，连接方式同样为短接方式，同时再在电力电缆的起始处连接单臂电桥前路。基于此，测量正常电缆相的电阻与出现故障问题的电缆相故障点前后的电阻值之比，再参考电缆的长度，对故障点的实际距离进行计算，最终得出故障的具体位置。该方法依靠简便性得到了较为广泛的应用，但是由于其尚且不能实现对闪络故障的精准检测，因此受到了一定应用限制。

4.4 脉冲检测法

针对高压电力电缆的脉冲检测法主要包括低压脉冲检测法与二次脉冲检测法，两者的具体应用如下。

第一，低压脉冲检测法。该方法通常适用于开路故障及低阻故障。工作机理主要为：针对于存在故障问题的高压电力电缆，由检修人员在其本身增设一个低压脉冲信号，这一信号在移动过程中会与高压电力电缆的实际故障点相遇；一旦两者相遇，高压电力电缆本身的电气参数会产生异常的变化，将直接导致脉冲信号反射或是折射；基于此，检修人员可利用专业仪器记录脉冲发射及接收之间的时间差，并依照这一参数计算出故障点的具体位置。

第二，二次脉冲检测法。与低压脉冲检测法适用于开路及低阻故障相比，二次脉冲检测法广泛应用于高压电力电缆的闪络性故障以及部分高阻故障。二次脉冲检测技术的核心是高压发生器冲击闪络技术。该技术能够实现在故障点起弧及灭弧的一瞬间，立即触发原有的低压脉冲。检修人员依照两次低压脉冲的波形，可以推断出高压电力电缆发生故障的具体位置。