常见电缆故障原因分析及寻测经验的探讨

陈金山

中车戚墅堰机车有限公司生产保障公司 江苏常州 213000

伴随电缆数量的不断增多，因为受到自然灾害、外力、施工等因素的影响，导致电力电缆故障次数也有了明显的增加，如何在很短的时间里快速、准确的寻测出故障点是一个非常棘手的问题，尤其是对重要的线路或用户，长期停电将造成重大隐患或损失。因而尽快确定故障位置、恢复正常供电成为一项十分紧迫的任务。

1 电缆故障常见类型

（1）低阻故障，低阻故障主要是因为相间或相对地之间绝缘介质损伤产生的故障，导致绝缘电阻Rf 较小。一般来说，低压电力电缆以及控制电缆是低阻故障最容易出现的区域。

（2）高阻故障，高阻故障本身也是因为电缆相间或者相对地绝缘受损引起的。但是在这一故障之下，绝缘电阻Rf 较大，并且超过了10MΩ。高阻故障经常会在高压电力电缆之上占据80%，高阻故障又分为泄露性高阻和闪络性高阻二种情况。

（3）开路故障，开路故障主要是电缆的金属部分连续性被破坏，造成断线故障。如芯线似断非断、芯线某一处存在较大的线电阻及断芯等情况。在这一种故障下绝缘电阻Rf 表现出无穷大，能够达到规定的实际要求，但是因为其负载能力较差，就无法直接将工作电压传输到对应的终端[1]。一般单纯性开路故障很少见到，多数表现为低阻或高阻故障并存。

2 电力电缆故障形成的原因分析

通过对高压电缆故障进行仔细的分析，发现出现电缆故障主要是因为：第一，电缆本身的质量不达标，影响正常的使用。第二，电缆施工方式不当，导致电缆在施工环节受到不同程度的损伤。第三，因为电缆所处的环境相对特殊，电缆本身也容易受到外界环境的影响，最终留下安全隐患。第四，电缆受到外力的影响，进而引发电缆的机械损伤，其造成的事故占据电缆总事故的50%以上。第五，长期过负荷运行也是导致电缆故障的重要因素，电缆高负荷运行，电缆的温度会随之升高，尤其在炎热的夏季，电缆的温升常导致电缆薄弱处和接头处首先被击穿。第六，拙劣的接头制做也会为电缆运行埋下隐患，在潮湿的气候条件下做接头[2]，使接头封装物内混入水蒸气而达不到运行要求，久而久之往往形成闪络性故障。

3 电力电缆的故障类型诊断与性质甄别

故障性质的分析是选择测试方法的唯一依据。因此，首先要清楚电缆的故障都有哪些种类和特征。

电缆故障性质的判别不能完全以相间或相对地绝缘电阻值的大小来确定，但可通过分析它的规律性加以参考。一般情况下可以分下列几种情况判断：

测量绝缘电阻值Rg，Rg 在Ω 级时为低阻故障；Rg 在kΩ—几MΩ 时为泄漏高阻故障；Rg 在几十MΩ—几百MΩ 时为闪络高阻故障。

电缆预防试验确定故障性质。应该注意的是当用兆欧表测试相间或相对地绝缘电阻为零时往往实际的阻值应该在几kΩ左右。改用Ω 表进行测量。若阻值在Ω 级即为低阻故障，kΩ 级时为泄漏高阻故障。实际情况往往比理论数据要复杂多样，当遇到疑难故障时要冷静分析，不要盲目下结论。

4 电缆故障寻测过程与方法

4.1 电缆故障测试包括两大步骤：粗略测距和精确定点

（1）粗略测距：通过电桥法、低压脉冲法、高压闪络测量法等初步检测故障点距离，确定故障点发生的大致范围。测试方法的不同以及电缆走向及预留等因素的不同，测试结果误差也不同，一般来说误差在20 米-40 米。

（2）精确定点定位：在粗略测距的基础上，对电缆的路径走向、深度等进行详细化的进一步测试，通过对电缆的路径走向以及工作环境进行计算后，采用相应方法在故障范围内进行精确化的故障点确认。精确定点定位测试误差通常可在0．5 米范围内。

4.2 电缆故障测试方法选择

电缆故障点的精确定点是电缆故障寻测过程中最重要的环节，精确定点过程主要是通过对故障点在冲击高电压的作用下产生的一些物理现象进行捕捉和测算来实现，通过压电传感器及感应线圈采集故障点闪络放电时产生的振动声波、电磁波，经信号处理后后再传输给耳机，供人耳辨听进而对故障点进行精确定点[3]。

根据不同性质的故障特性选择合适的定点方法尤为重要，可以避免走弯路，防止故障寻测过程中发生次生事故。

故障类型 测试方法开路、低阻故障 低压脉冲法泄漏高阻故障 高压冲闪法闪络高阻故障 高压直闪法

在寻测电缆故障的之前，首先要确认电缆安装环境和操作条件以及故障类型及故障性质，比如单相、三相故障，高阻或低阻故障等，从而针对特定情况制定特定的方法和策略。

图1 低压脉冲法原理图

常用的测试方法有低压脉冲法、高压冲闪法、高压直闪法。

低压脉冲法是依据微波传输理论（雷达原理），在电缆故障相上加一脉冲信号，当电波传输到故障点时必然有部分反射回来，通过分析入射波与反射波的时间差，计算出故障点的距离。由于输出的信号电压低（通常为150V）很安全，因此，被称作低压脉冲法。此方法可用来测量电缆的低阻故障、开路故障以及电缆长度测试。这种方法的明显优势在于它易于操作，可以产生清晰的脉冲信号，不需要与电缆相关的任何数据，并且不会对电缆造成重大损坏。但是也存在明显的缺点，其应用范围相对有限，并且如果发生接地故障，则传输波的衰减将增加，从而使得无法有效地检测故障，查找和定位的效果不太明显，尤其是在以闪络形式出现故障的情况下。

高压冲闪法是高电压通过球间隙施加至电缆故障相，且3-5秒钟冲击一次，使电缆故障点击穿形成闪络放电，使高阻故障转化为瞬间短路故障并产生反射波。通过采集反射波进行分析，计算出故障点的距离。测试泄漏性高阻抗故障时，大量电压会泄漏到发生器的内部电阻中，从而更容易损坏高压发生器。施加到电缆的电压很小，不利于故障点的查找和定位。因此，此方法主要用来测量泄漏性高阻故障。

高压直闪法，直接将高电压施加到电缆故障相直至故障点击穿形成闪络放电并产生反射波的方法。对于闪络性高阻故障，未形成固定泄漏通道，没有损害泄露电压损害仪器的风险，因此，该方法主要用来测量闪络性高阻故障。

5 针对我公司电缆运行现状的分析及故障寻测经验

电力电缆的敷设受环境制约很大，我公司是百年老厂，电缆敷设方式和环境复杂多样，电缆故障寻测过程中有以下几种情况值得注意：

5.1 接头故障的定点

我公司在用电缆系统中，以往发生故障为封闭性故障，多发生在电缆中间接头和终始端头上。在这种情况下只能根据经验及测试中出现的一些现象，来判断故障点的大概位置，然后再精确定点。如果是接头故障，粗测时可能出现下面一些现象：

在进行冲闪测试或预防试验时，若高压侧泄漏电流>15mA 时，故障点已闪络放电，但闪测仪出现的波形较乱，故障点的绝缘电阻在冲击高压的作用下，几乎稳定不变；或者当加冲击电压后，球隙放电时断时续，起弧并伴有电缆头发热。根据这些现象，可判断出故障点的位置。

对于始端头及其附近的电缆故障，把球隙移至终端，可以有效消除球隙闪络声音干扰；对于中间接头在电缆加冲击电压时产生振动声波传的较远且无最大响声，声音也比较小，则判断该中间头良好，否则判定中间接头的故障。

5.2 沟道电缆故障的定点

我公司目前绝大多数高低压电缆是沟道敷设，省去了路径确认的麻烦，但却增加了精确定点的难度。故障点产生的振动声音首先沿沟道向两边扩散，若从沟道正上方定点听到的声音有一个小区段，并且因为能量的扩散，能听到的声音很小或根本无法听到声音。因此，对声音较明显的故障点，可用定点仪细心判别，对因放电声音小而无法听到的故障点，在粗测准确的前提下，从电缆终始端两头同时丈量，结合点（或区域）即为故障点位置，掀开盖板观察。

总而言之，在电力电缆的使用中，针对电力电缆故障进行合理有效的定位是保障其安全运行的基础所在。考虑到电缆故障发生的具体类型，综合环境以及相对应的技术分析，就可以采取合理有效的寻测和定位方法，实现故障发生位置的测距以及对应的定位处理，让故障定位变得快速、准确、方便，同时避免停电以及修复带来的经济损失，最终提高供电的稳定性。