常見電力電纜故障的處理方法探討

郭 輝

（中山火炬開發區電氣安裝工程有限公司，廣東 中山 528403）

隨著我國經濟建設的高速發展，我國的城市電網改造工作大力地開展。由于電力電纜應用成本的下降，以及電力電纜自身所具有的供電可靠性高、不受地面、空間建筑物的影響、不受惡劣氣候侵害、安全隱蔽耐用等特點，因而獲得了越來越廣泛的應用。電力電纜作為整個電力系統的重要組成部分，一旦發生故障將直接影響著整個電力系統的安全運行，并且如故障發現不及時，則可能導致火災、大規模停電等較大的事故后果。如何快速、準確地查找電纜故障，減少故障修復費用及停電損失，成為電力工程領域與研究界日益關注的問題。下面就電力電纜的常見故障的原因、故障類型和檢測辦法進行如下探討。

1 電力電纜故障常見原因

（1）機械損傷。很多故障是由于電纜安裝敷設時造成的機械損傷或安裝后靠近電纜路徑作業造成的機械損傷而直接引起的。損傷如果輕微,很可能在當時不影響正常運行,但在幾個月甚至幾年后損傷部位才發展到鎧裝或絕緣護套,造成絕緣降低,形成故障。

（2）絕緣老化變質。電纜絕緣介質內部氣隙在電場作用下產生游離使絕緣下降。當絕緣介質電離時,氣隙中產生臭氧、腐蝕絕緣,絕緣中的水分使絕緣纖維產生水解,造成絕緣下降。過熱會引起絕緣老化變0質。安裝于電纜密集地區、電纜溝及電纜隧道等,都會因本身過熱而使絕緣加速損壞。在夏季,電纜故障率高原因正在于此。

（3）化學腐蝕。電纜路徑在有酸堿作業的地區通過,或煤氣站的苯蒸汽往往造成電纜鎧裝和鉛（鋁）護套大面積長距離被腐蝕,出現麻點、開裂或穿孔,造成故障。

（4）設計和制作工藝不良。電纜中間頭、終端頭安裝工藝不良,材料選用不當,不按技術要求敷設電纜,同樣會造成電場分布不均勻,這些往往也都是形成電纜故障的重要原因。

（5）過電壓。過電壓主要是指大氣過電壓（雷擊）和電纜內部過電壓。

2 電力電纜故障類型

（1）低電阻接地或短路故障：電纜線路一相導體對地或數相導體對地或數相導體之間的絕緣電阻低于正常阻值較多，電阻值低于10Zc（Zc為電纜線路波阻抗），而導體連續性良好。常見類型有單相接地、兩相短路、兩相短路接地、三相短路接地等。

（2）高電阻接地或短路故障：與低電阻接地或短路故障相似，但區別在于接地或短路的電阻大于10Zc而芯線連接良好。常見類型有單相接地、兩相短路、二相短路接地、三相短路接地等。

（3）開路故障：電纜各相導體的絕緣電阻符合規定，但導體的連續性試驗證明有一相或數相導體不連續，或雖未斷開但工作電壓不能傳輸到終端，或雖然終端有電壓但負載能力較差。常見類型有單相斷線、兩相斷線、三相斷線。

（4）閃絡故障：低電壓時電纜絕緣良好，當電壓升高到一定值或在某一較高電壓持續一定時間后，絕緣發生瞬時擊穿現象。常見類型有單相剮絡、兩相閃絡、三相閃絡。

3 故障檢測方法

（1）經典電橋法。將被測電纜故障相與非故障相短接,電橋兩臂分別接故障相與非故障相,調節電橋兩臂上的一個可調電阻器,使電橋平衡,利用比例關系和已知的電纜長度就能得出故障距離。用低壓電橋測電纜低阻擊穿,用電容電橋測電纜開路斷線。電橋法測量結果精確,但需要完好芯線做回路,電源電壓不能加得太高。

（2）高壓脈沖法。利用傳輸線的特性阻抗發生變化時的回波現象,在電纜芯線中加上一定電壓,使其不燒穿而產生放電。放電脈沖在電纜中傳播及反射,用數字示波器測出反射脈沖的位置比例,算出故障點的位置。本法適用于高阻擊穿,但操作人員的安全受威脅,波形較難辨別。

（3）低壓脈沖法。對低阻擊穿、短路、開路故障,可在電纜芯線上施加脈沖訊號。訊號在電纜傳播及反射,用數字示波器或手提筆記本電腦虛擬示波器等測出脈沖波形而算出故障點的位置。低壓脈沖反射法的優點是簡單、直觀,不需要詳細的電纜原始資料,還可以根據反射脈沖的極性分辨故障類型。缺點是不能用于測量高阻與閃絡故障。

（4）二次脈沖法。二次脈沖法是近些年常用的測距方法之一,其原理:對故障電纜釋放一個低壓脈沖,只要故障點的接地電阻大于電纜波阻抗5倍,可以認為此時故障電纜相對于低壓脈沖是開路,那么在脈沖釋放端接收到的反射波形相當于一個芯線絕緣良好電纜的波形;對故障電纜釋放一個足以使芯線絕緣故障點發生閃絡的高壓脈沖,同時觸發釋放第二個低壓脈沖,在故障點的電弧未熄滅時,故障點相對于低壓脈沖是完全短路,那么在脈沖釋放端接收的低壓脈沖反射波形相當于一個線芯對地完全短路的波形;兩個波形對比會有明顯的發散點,這個發散點就是故障點的反射波形點。其特點是易操作、多功能,回波圖形簡易。缺點是不能用于測量高阻與閃絡故障。

（5）三次脈沖法。三次脈沖法是一種新的電纜故障點預定位方法,由于脈沖反射法發出的低壓脈沖在高阻故障點處不會發生反射,因此,此時故障點不會顯示在波形上,此時的低壓脈沖卻在測試電纜末端形成全反射,得到電纜全長的參考波形;隨后發射的脈沖沖擊可以在故障點處形成穩定的時間充分燃弧。

4 結語

電纜故障點檢測也需要技術和經驗的結合,由于電纜的隱蔽性和故障原因的多樣性,建議在電纜故障點檢測時采取以下步驟,并對所得到的波形仔細分析,特殊情況可以多次測試。

（1）測量電纜絕緣,判斷故障類型。

（2）根據故障類型選擇合適的預定位方法,從原理上分析三次脈沖法的誤差很小,而在處理絕緣進水或受潮時采用的脈沖電流法誤差偏大,應對所得波形仔細分析。

（3）電纜路徑查找,找到準確的電纜路徑可以避免精確定點時漫無目的的搜索,這也是比較耗時的過程,對于長電纜建議對已查明的電纜所在位置做好標記。

（4）精確定點時要充分考慮電纜頭處打盤而影響實地測量的準確性,對于死接地故障和線芯對內屏蔽短路故障,在發射沖擊脈沖時,可能在全電纜都會出現放電聲音,但只有在故障點處才會發生震動,在這種情況下,應沿電纜路徑擴大搜索范圍。