电力电缆故障原因与检测技术

【摘  要】随着我国社会经济不断进步，现代化社会建设的进程不断深入推进，国民的生活水平和工业生产水平都得到了相应的提升，这使得用电量和用电需求迅速增加，同时对电网的运行的安全也提出了更高的要求。电力电缆作为连接各种电气和传输、分配电能的设备，它的稳定性高、安全维护工作量少，能够有效提高电能的利用率和质量，并且还具有美化城市等特点。

【关键词】电力电缆;故障;原因;检测技术

中图分类号：TM85 文献标识码：A

引言

在我国现阶段的经济发展状况下，电力行业是其中十分关键的一个环节，其可以为我国生产出需要的能源，是我国经济发展最基础的阶段，电力行业的技术革新能够使得我国经济更加快速的发展。电力电缆的正常使用对电力负荷的安全、运转都有非常重要的作用。电缆出现故障率的情况和其他电力装置一样，都是表现为典型浴盆曲線，即使用1到5年产生故障的几率相对比较大，5到25年故障率非常低，超过25年以后，故障率又快速上升。从理论上来说，电缆是一种安全性能非常高的设备，如果其在生产、施工、维护、运行等方面没有严格按照操作要求进行工作，就会使其在使用过程中发生故障。

1电力电缆故障原因分析

1.1绝缘和保护层受损

电缆绝缘体在煤矿等复杂地质条件下，由于长期处于高温、强电压作用下，其本身电阻会受到一定的影响，从而降低了绝缘效果。当老化的绝缘体与臭氧接触或处于高温环境，都会导致其变质。如果在电缆密集区域安装了过热电缆，会因其不通风而造成电缆过热而绝缘加速老化变质。由于电力电缆表面的保护层极易侵蚀，再加上所铺设路段附近的地下电厂具有超强的腐蚀性，会造成保护层受潮而电缆发生断裂而导致短路，这也是造成电缆发生故障的重要原因之一。

1.2电缆本身的质量与操作问题

电力电缆在设计制作过程中，没有根据规范的标准来设计，同时制作时使用了劣质材料，加上不合规的操作及分布不合理的电场，这些都是造成电力故障主要的原因，而电缆自身质量问题集中表现为。制作时，电缆的绝缘部位没有包裹好或者出现破损、不平整等原因。电缆附属设备制造过程中金属表面粗糙。电缆绝缘体以及绝缘层受潮造成电力故障。电缆各零件设计达不到技术要求，容易出现泄漏。电缆铺设过程中，有关技术人员没有按照设计进行施工，在靠近电力电缆管理施工的时候忽略了容易电缆破损的问题，同时再长时间的收到侵蚀就容易造成电力系统崩溃，这也是发生故障的一个原因，会给人们的生活和生产带去严重的影响。

1.3超负荷运行

电流所具备的热效应特点，会导致电流在通过电缆的时候芯线发热，再加上电缆损耗过程中也会产生一定的热量，因此，在电缆在长期工作中会产生大量热量，造成温度不断升高，久而久之就造成绝缘的损坏，尤其是在夏季，其外部环境温度高和电缆本身温度，通常就会造成电缆发生一定的破损现象。一般超负荷运行所导致的电缆损坏主要表现为以下几点：（1）导线接点损坏;（2）电缆保护层容易出现龟裂现象;（3）保护层的绝缘部位老化加速。

2电力电缆故障检测技术分析

2.1电桥检测法

电桥检测法也被称之为“经典电桥法”，是各种电力电缆故障检测技术当中运用最为广泛、同时也是运用历史最为悠久的一种方法，即使是在新兴检测技术已经在电力电缆故障检测中大面积应用的今天，电桥检测法仍然在一定范围内保有其应用价值和应用市场。电桥检测法是将故障导体与非故障导体连接成一个小桥，先通过调节电阻让小桥处于平衡状态，然后再进行测量，并通过桥臂的电阻比推算出测量结果。一般情况下，电桥检测法多用于故障检测中单相接地的情况。

2.2电容电流检测法

当电力电缆处于工作状态时，系统中的线路和设备都会存在一定的对地电容，并在电压作用下产生电容电流，随着电力电缆敷设的不断增加和电力设备的大量投入运转，电容电流也会越来越大。以电力电缆而言，这样就会在缆线的长度和电容量之间发生一种关系，理论上这是一种线性关系，而电容电流检测方法所依据的正是这一原理。在应用电容电流检测方法时，最常见的是对电缆中芯线故障的检测。检测中首先需对电缆头部的电容电流进行测试，然后再对电缆末端的电容电流进行测试，最后对测试结果中正常芯线和故障芯线的电流进行比对，从中判定电力电缆故障的部位。

2.3声音检测法

声音检测法是电力电缆故障检测各种方法当中较为简单的一种方法，这种检测方法主要依据电力电缆放电过程中所发出的声音，故障检测人员通过对放电过程发出声音的甄别来判断故障的位置，并制定解决故障的方案。当遇到电力电缆敷设在明处的情况时，由于放电过程发出的声音比较小，且容易受到外界杂音影响，因而不易通过声音判断来准确确定故障的位置，这时就需要故障检测人员先行对电缆线的走向进行分析，然后借助扩音器对声音进行放大，这样比较容易确定故障的位置。虽然声音检测法操作简单、测试范围广泛，但是专业性很强，须专业人员才能完成操作。

2.4阻抗法

使用阻抗法进行故障定位的前提是线路参数已知，并且测量点与故障点之间的阻抗可以测量或计算，并且电缆线路的参数必须均匀分布。在此前提下，故障距离的确定可以通过特定的方程计算而出。电桥法是阻抗法的一种，在电缆故障定位技术发展初期应用最多的即是电桥法。采用电桥法进行故障定位时，忽略电缆线路的分布参数影响将电缆当作集中参数进行处理，因此在相同时刻下，电缆任何一点的电流大小相等，且不存在相位偏差，电缆的本体电阻与电缆长度呈正比关系。进行故障定位前，应将故障相一端与非故障相一端相连，电桥两臂分别接在故障相与非故障相的另一端，然后调节电桥上的变阻器使得电桥平衡，电桥平衡时电流计指针为0。电桥平衡后利用简单分压关系和已知电缆长度即可求出故障点与观测点的距离。对于低阻类型电缆击穿，一般用低压电桥，而对于断线击穿，则采用电容电桥。电桥法测量结果准确，但需要完好的非故障相作为测量回路，此外，试验电压不能过高。电桥法故障定位原理简单，测量精度较高，但只适用几种特定类型的故障，对于高阻故障，电桥法失效。由于施加电压较低，在高阻故障下，电桥中流过的电流很小，对电流计的测量精度提出了很高的要求，当精度不够时则容易造成定位不准。此外，使用电桥法需要提前获知电缆的详细参数，这对于工程实践来说往往具有较高的难度，因此随着新技术的不断发展，电桥法逐渐在电缆故障诊断中淡出了舞台。

2.5低压脉冲检测法

这种检测方法的基本测量原理如下：在出现故障的高压电缆上，加一个低压的脉冲信号，如果脉冲与电缆中的故障点相遇，那么会因为电气参数突变，使脉冲信号产生发射或是折射，随后再使用相关的仪器设备对脉冲发射与接收的时间差进行记录，经计算，便可推断出电缆中故障点的准确位置。这种方法在开路和低阻故障的检测中较为适用。

结束语

综上所述，目前电缆故障诊断技术已多样化，为电缆故障的快速排查提供了有力的解决手段，然而对于电缆故障的预防及预警尚缺少有效手段，相关研究工作尚处于摸索阶段，需进一步加深研究，从而在根本上避免故障的发生。

参考文献：

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作者简介：

郭小丽（1983—）女，2008年专科毕业于天津工程师范学院，2010年函授本科毕业于内蒙古工业大学，工程师，主要从事检测检验工作。

（作者单位：鄂尔多斯市神东检测有限责任公司）