电力电缆故障的检测技术及其运用策略分析

王平

摘要：当前我国正处于经济发展转型的关键阶段，整个社会的用电量达到了一个不可思议的庞大数字，且社会各界的用电需求也处在日益增加的状态下。在这样的整体环境下，电缆因可靠的性能与更低的故障率得到了广泛应用，因此电缆在电网系统中正逐步得到普及。然而即使是电缆也可能面临着各种故障，对其故障检测技术的分析与检测变得越来越重要。

关键词：电力电缆;故障检测;运用策略

引言

城市化建设进程的加速，使得电缆在电力线路建设中所占的比例与日俱增。相比之前的普通电网，电缆在可靠性、供输电效率及稳定性上达到了全新的水平，而且还具有故障率低、空间占用率低的优势，但由于电缆的工作环境更复杂，因此电缆面临的故障也更麻烦、更加难以处理。这就需要深入探究电缆的故障检测技术，并以合适的运用策略提升技术应用的有效性，进而提升电网在运行过程中的安全性。

1.电力电缆故障分析

电缆在从敷设到投入运行的过程中，任何一个阶段都会面临着不同的故障，由于故障的成因与影响范围不同，因此不同故障表现出的特征也不同。如直埋电缆可能因为埋设位置选择缺乏合理性，会使土壤结构的变化影响电缆原本的位置，造成电缆位移，并最终影响到电缆安全附件的性能;就敷设方式而言，排管敷设会在横向上对电缆造成约束，这可能导致电缆出现弯曲变形的情况，最终造成电缆金属护套产生疲劳应变;电缆在敷设时的摆放及固定时的刚性强度，也是影响电缆安全性的重要因素，刚性强度不足会导致电缆无法得到有效支撑，如果固定设备在长期承受电缆自重的情况下崩解，则会导致电缆因为重力因素影响产生形变，进而影响到电缆的使用寿命;在敷设位置不正确的情况下，电缆很可能因为受到外力因素影响出现机械损伤;即使是电缆在完全按照相应标准完成敷设之后，也可能因为道路建设、城市规划及其他土木工程导致电缆标示桩位移或丢失，无法有效辨明电缆的位置，最终使得工程施工期间存在破坏电缆的可能。

除了因外力因素导致故障之外，电缆在运行过程中也可能因为敷设安装因素、人为因素、自然环境因素产生运行故障[1]。通常情况下电缆的运行故障可分为接头问题和绝缘问题两方面，接头问题多是因为电缆接触不良产生的，接触不良的电缆可能面临铅封漏水、密封失效以及因负荷过载导致接头内绝缘胶膨胀，最终短路产生爆炸;绝缘问题则多是因为敷设不当或电缆长期过载运行出现，这两种情况可能导致电缆绝缘层严重受潮，而如果电缆距离发热源太近，也可能造成绝缘层老化、变质，最终影响电缆的绝缘性能。

2.电力电缆故障的检测技术

2.1电桥检测法

电桥法是电缆故障检测中的常见方法，分为电阻电桥法、电容电桥法与高压电桥法三种。

电阻电桥法是20世纪70年代以前发达国家常见的电缆故障检测方法，在短路故障及低阻故障的检测中表现出卓越的方便程度。电阻电桥法应用了电桥的平衡原理，是将电缆中的正常侧为臂组成电桥，并使电桥达到平衡状态，随后测量两侧故障点中的直流电阻，按照电缆的长度与电阻值成正比的原理，来计算电缆故障点与测试端之间的距离，从而确定故障点的位置。

电容电桥法在电缆开路故障中应用的更多，电阻电桥法主要应用直流电桥臂，由于开路故障不会在直流电桥臂中产生直流回路，因此这种情况下电阻电桥法并不适用。此时就可应用以交流电为原理的电容电桥法测试电缆故障相的阻抗和正常相的阻抗[2]。由于电缆长度与电容成正比，因此可借此计算出电缆故障点的位置。

高压电桥法是以提升直流电桥输出电压，通过强大的电流击穿故障点来形成瞬间短路，这种方法具有很广泛的应用性，能够避免电容电桥法与电阻电桥法的局限。在电流击穿故障点之后可通过测量故障点两侧电缆的直流电阻，来计算出电缆故障点的位置。这种方法仅仅需要确定电缆的强度，但对设备及操作的安全性有一定要求。

2.2声音检测法

声音检测法是电缆故障中一种较为简单的检测方法，一般电缆在放电过程中会产生一定振动并发出声音，而电缆中的正常部分和故障部分发出的声音是不一样的，因此故障检测人员可通过检测电缆运行过程中发出的声音来判断故障产生的位置，再深入检查分析故障形成的原因，以此制定解决故障的方案。但如果电缆敷设在露天环境下，则故障位置发出的声音很容易受到外界环境的影响，因而很难通过声音分析出故障产生的位置。因此在解决这一问题时，需要故障检测人员深入分析电缆的排布与走向，通过外设扩音器放大电缆在运行过程中产生的声音，进而确定故障的位置[3]。比起其他的故障检测方法，声音检测法的操作难度很低，而且具有更广泛的测试范围，但在专业性上有着很高的要求，故障测试人员必须在具备高水准专业能力的前提下才能有效运用这种方法。

2.3电容电流检测法

电力电缆在工作状态下会使设备及线路中存留一定的对地电容，这部分電容在受到电压作用的时候会产生电容电流，而在投入使用的电力电缆及辅助设备大量增加的情况下，由此所产生的电容电流也越来越大。在这种情况下，缆线长度与电容总量之间会产生一种理论上的线性关系，而这种线性关系则是电容电流检测法得到应用的原理。电容电流检测法常被用于电缆芯线故障的检测，检测时需要分先后检测电缆头部与末端的电容电流，之后对比两种测量结果中正常芯线与故障芯线电流读数的差距，进而判断电力电缆产生故障的位置。

2.4脉冲检测法

脉冲检测法可用于检测电力电缆不同阻性（包括高中低三种）接地故障、短路及断线故障、接触不良故障和电缆高阻闪络故障等。在将声音检测法与脉冲检测法同时应用时，检测的效果会更加理想。该检测法的原理是借助脉冲发生器发出的脉冲波，这种脉冲波在遭遇电缆线节点之后会产生反射脉冲，而对反射脉冲的检测就是确定故障的关键。反射脉冲的检测会先确定其速度与时间间隔，用于判定故障发生的位置，之后对比反射脉冲波形来判断故障发生的类型，因此这种方法具有更全面的检测结果，但操作难度及设备需求也更高。

3.电力电缆故障检测技术的运用策略

结合上述不同检测技术的性能来看，单从检测的有效性而言，最理想的就是同时应用脉冲检测法与声音检测法，因为这样能够有效确定故障的位置及类型，进而为故障排除提供全面的依据。但在实际运用过程中，并非每次电缆故障检测都有高技术人才和尖端设备的支持，而普通故障检测人员很难胜任同时应用这两种检测方法的需求。因此在对电力电缆故障进行检测时，需要酌情考虑人员素质、技术能力及设备水准。如果具备技术能力较强的工作人员，但设备的配置不理想，则可应用声音检测法加以确定电缆故障;如果具备架设电桥臂或操作高压输出设备的条件，则可采用电桥检测法;如果电缆铺设面积、规模较大，而人员仅仅具备基础的电流数值测定设备，则可应用电容电流检测法来查找电力电缆中的故障位置。

结语

当前我们的社会正处于飞速发展的过程中，电缆网络化建设也得到了大力推进，电缆规模提升的同时也使得电缆故障出现的频次越来越高，相关工作也因此成为电力事业日常工作中的关键环节。针对这种情况，就需要充分强化电缆的日常维护工作，灵活根据工作环境运用多种不同的故障检测方法，来及时排除电缆中存在的故障，为电力事业的长效安全发展提供可靠保障。

参考文献

[1]李骞.电力电缆诊断检测技术的应用分析[J].通讯世界.2019，（6）：169-170.

[2]徐凯、李淑梅.电力电缆故障检测的方法与分析[J].科学技术创新.2019，（33）：143-144.

[3]蔡华波、陈达、金益迥.电力电缆的故障检测技术分析[J].集成电路应用.2020，（12）：114-115.