高压电力电缆接地故障查找技术分析

谢家镇

（泉州亿兴电力工程建设有限公司石狮分公司，福建 泉州 362700）

高压电力电缆位于城市地下位置，基于其敷设的特殊性，高压电力电缆发生接地故障时，不太容易查找与检修。所以，相关电力工作人员十分有必要了解高压电力电缆发生接地故障的原因，并掌握相关的查找技术。在高压电力电缆出现接地故障时，难够精确地查找出相关故障点，提升高压电力电缆的实际运行效率。

1 高压电力电缆故障类型

1.1 短路故障

短路故障分为4种。1）一种由单相导体部位或者多相导体部位对地的绝缘产生贯穿性的高阻、低阻与金属性故障。2）断线故障。在高压电力电缆的日常运行中，如果在电缆单相导体部位或者是多相导体部位出现断线故障，将直接降低电力电缆供电的稳定性。3）闪络故障。该故障是高压电力电缆在超负荷运行状态下，其自身被高电压瞬间击穿，然后恢复最初状态继续运行的故障。4）复合型故障。主要指高压电力电缆在运行过程中，爆发了多种不同类型的故障。

2 高压电力电缆接地故障原因

2.1 受其他施工活动的影响

高压电力电缆一般来说都敷设于城市地下，而城市地下管道一般都较为错综复杂，空间也相对有限。如果在电缆铺设完工后，电缆周边再次开挖，进行其他施工活动，工人就非常有可能损坏电缆，引起电缆接地故障。

2.2 接地线焊接不牢固

高压电力电缆的接头制作其实非常便捷、简单。但是也因此导致部分施工单位不重视焊接质量，在接地线实际焊接的过程中，经常违规操作。再加上部分技术人员焊接水平有限，担心焊接过程中会烧坏电缆绝缘，所以私自以简单绑扎取代焊接，这样就很容易造成高压电力电缆接地线和铜带屏蔽层部位松动，埋下较大的安全隐患。

2.3 高压电缆自身没有接地

在诸如煤井、矿区等地质情况特殊地区，受施工条件限制，其接地网属于电缆、低压电缆的屏蔽层与护套的复合。在这种情况下，当高压电缆金属屏蔽层偶然开裂或者电缆接地线意外脱离，也会引发高压电缆接地故障。

2.4 电缆质量不佳

对于高压电缆来讲，其铜带屏蔽层通常为单芯和三芯，而且厂家在生产电缆时，必须采用熔焊技术或铜焊技术固定铜带连接处，才算符合标准。但是在实际生产过程中，一些厂家还是采用锡焊制作电缆，然后搭接后再以塑料袋固定黏贴，这显然是一种不负责任、不符标准的生产行为，也为日后高压电缆接地故障的产生埋下了安全隐患。

3 高压电力电缆接地故障测试方法

高压电力电缆无论是由于外力因素还是自身原因产生接地故障，工作人员都应该精确判断、及时检测与维修。接地故障点测试方法包括以下3种。

低电阻接地故障。1）电缆低电阻接地故障。此类故障是指电缆的一根芯线对地的绝缘电阻低于100 kΩ，但是芯线连续性良好。所以此类故障具有隐蔽性强的特点，可采用回路定点发进行测试[1]。2）两相短路故障。测量时将任意一根故障芯线作接地线，另一故障芯线接电桥，计算公式与测量方法和单相低电阻接地故障一样。3）三相短路故障。测量时需借用其他并行线路或装设临时线路做回路。

电缆高电阻接地故障，此类故障是指导体与铝护层或导体之间的绝缘电阻值远低于正常电阻，但是高于100 kΩ，而芯线连续性良好。此类故障可以采用高压电桥法进行测量。因为故障点电流大，所以需要使用高压直流电源来保证通过故障点的电源不至于太小。

闪络性故障。此类故障表现为各相绝缘电阻良好，导线连续性好，各故障点已封闭，可以用高电阻接地故障中一次扫描示波器法或烧穿后用其他方法测试。

4 高压电力电缆查找技术分析

4.1 电桥法

电桥法主要以双臂电桥原理为检测依据，将待检测的高压电缆故障相与高压电缆非故障相精确短接，形成一个封闭的连接回路，同时适时调节电桥双臂位置具有可调节属性的电阻器。这样当电桥处于平衡状态时，桥臂两侧的电阻乘积数值就会相等，然后利用电缆长度与电阻之间的正比例关系，测量出相应的故障距离。以某电站的10 kV高压电力电缆为例，其长度值为200 m，型号为ZQ20-3×240+1×120的高压输电线路在运行过程中发出故障信号，自动装置也随之自动跳闸。相关电力人员初步断定该段线路故障属于断线故障。这样工作人员就可以依据双臂电桥原理，利用专业的电缆故障仪科学测试输电线路。测量结果表明故障位置在172 m处。在工作人员进行挖掘后，现场确认的实际故障位置和电桥检测结果是一致的。

4.2 直闪法

直闪法是直流高压闪络检测法的一种简称，它在测量闪络击穿故障方面很有成效。在具体的检测过程中，它借助专业的高压电力电缆故障检测仪器，在故障电阻值偏高，电阻通道又真正形成前，将不断升高的电缆直流电压施加到正在被检测的高压电缆上。这样当电压达到特定数值后，电缆故障点就会被高压负荷击穿，形成电缆闪络。而后通过闪络弧的影响，使相应的电压发生短路与开反射。这样在故障点与输入端之间的多次反射下，电能就会被完全消耗[2]。

4.3 冲闪法

冲闪法又称冲击高压闪络法，它的测试范围很广，适用很多高压电缆闪络故障测试。它除了在电缆和电容器间增加了一个圆球形状的放电间外，应用方法与直流高压闪络法大致相似。当电容充电后，电压上升到特定数值，圆球形状的放电就会发生击穿放电现象。而电缆线路在获得一个瞬时高压后，如果该瞬时高压比故障位置的临界击穿电压值还要高，相应的故障位置就会随之产生击穿放电现象，电流电压信号瞬时传送至两端位置。工作人员在接收到该信号时，就可测量故障长度。冲闪法的信号取样方法较多，最常见的是电流取样法和电压取样法（如图1所示），特别是电压取样法，抗干扰性强，测试准确[3]，所以应用也较为广泛。

图1 冲闪（电压取样）线路图

4.4 低压脉冲法

低压脉冲法主要用于高压电缆短故障、断路故障与低阻故障的测试。除此之外，它还可以测量电缆长度与电磁波的传播速率。而且通过低压脉冲测试法，工作人员还可以精确区分出高压电缆的接头部位、终端位置以及中间位置等。在具体的测试中，工作人员需要将一低压脉冲提前注入高压电缆，然后该脉冲在电缆内传播过程中遇到短路点、中间接头以及故障点时，就会产生相应的脉冲反射，之后反射信号将传播至测量点，测量仪就会随之将其精准记录下来。低压脉冲法原理简单，不需要高压脉冲发生仪器，所以比较容易实现，而且此种方法只需要知道脉冲在电缆内的传播速度，就可以将低压脉冲采集过来的波形在液晶显示屏上显示出来，进而掌握电缆内部各个接头情况。但是如果遇到高阻故障和闪络性故障时，低压脉冲的反射脉冲很小，不易探测，所以不适用2种故障。

4.5 声波法

声波法一般应用于闪络接地故障与高阻型接地故障中，它主要利用高压脉冲发生器完成故障点测试。在具体测试过程中，工作人员需要将高压脉冲发射至相应的高压电力电缆中，当高压脉冲传送至故障点后，就会释放出巨大能量瞬间击穿接地点，同时发出短暂的声响。然后安置好的拾音器会将声响随之扩大，这样工作人员就能够精准地判断出高压电缆的接地故障点。

4.6 电缆烧穿法

电缆烧穿法主要是借助专业的电缆烧穿仪器，将高压小电流发射到相应的高压故障电缆中，从而使高压电缆持续处于短路发热状态。这样电缆外部绝缘层就会在高热作用下出现老化与碳化现象，工作人员可以随即精确找出相关的电缆故障点了。以某高压电缆2019年发生的跳闸故障为例，其故障位置在电缆C相。为了及时查找出该故障点，工作人员需要先通过低压脉冲法测试该高压电缆，测量出该高压电缆总长度值为1.754 km，这与记载的电缆资料非常一致。因为该次电缆故障性质属于高阻故障，所以工作人员通过脉冲检测并不能精确测试出其故障点。这时就需要工作人员及时采用电缆烧穿测试法，将高压故障电缆的C相高热烧穿，然后把相应的残压电流值科学控制在预定范围，这样工作人员就可以认真观察实际的电压泄漏状况与残压电流数值，最终确定该高阻故障的故障位置是电缆C相。

5 结语

总之，高压电力电缆的应用在不影响城市环境美观的同时，也因为其地下输电的优势，极大地方便了城市居民的用电生活。但是，高压电力电缆故障查找却是一件难度较高的事情，针对不同的故障类型，检修人员所采取的故障排查技术与方法也不同。这就要求相关电力工作人员在实践查找过程中，充分结合自身丰富的查找经验，适时灵活转换故障查找技术。只有这样才能快速、精准地查找到相关故障点，有效避免相关电力安全事故的发生。