配網電力電纜故障分析及探測

張繼偉

電力電纜在配網建設中得到越來越廣泛的應用，與此同時，電力電纜故障難以查找這一安全隱患，不僅影響著配網安全供電，也影響著人們的生活。本文針對這一隱患問題，對電力電纜故障探測的意義及產生原因進行有力分析，進一步探討電力電纜故障探測與定位的方法與要點。

【關鍵詞】電力電纜故障 探測 定位

隨著社會經濟不斷發展，對用電需求日益增加，這使國家、社會對于電網的安全問題越來越重視，對其要求也日益提高。而電力電纜作為傳輸電能的主要單元，對電網安全運行起著至關重要的作用。隨著時間的推移，配網電纜規模越來越大，早期投入運行的電纜已逐步進入老化階段，由于電纜絕緣部分產生樹枝狀老化現象以及電纜附件由于呼吸效應進潮而發生邊緣放電這一故障，也是在這一時期較為常見的，同時由于城市基礎設施、地下管網建設導致電纜被外力破壞也呈現逐年增長態勢，因此，防止電力系統意外停電，有效解決因配網電纜及其附件老化而引起的故障，是我們需要關注的問題。

1 探測電力電纜故障的意義及產生故障的原因

當電力電纜運行使用至一定年限時，其發生故障概率也會逐年增加，風險也逐年加大。由于電纜埋在地下，發生故障難以查找，若是故障測距不準確，路徑不清楚，則更是加大了查找難度，不僅耽誤大量時間，也極易造成嚴重的傷害及損失。因此，準確探測電纜故障無論對于社會生產還是人身安全都有著至關重要的意義及作用。

長期以來，電纜產生故障大致有以下幾個原因：

1.1 機械損傷

這類原因所產生的故障經常導致停電事故，較容易識別，也是最常見的故障，其故障率高達57%。

1.2 絕緣受潮

絕緣受潮所產生的故障則表現為漏電事故。由于電纜中間接頭或終端頭密封性較差或接觸不良導致進水受潮，或者由于電纜本身制造上所產生的質量問題如裂縫，絕緣外護套受到損害等問題而致使絕緣受潮，導致絕緣強度降低，出現漏電事故。這類故障發生概率約為13%。

1.3 絕緣老化或變質

由于電纜長期或過負荷使用，并經受著電和熱的雙重作用壓力，同時電荷的集膚效應以及金屬抱箍和鋼鎧的渦流損耗、介質損耗也會產生附加熱量，使電纜溫度升高，其物理性能隨著時間的推移會發生變化，導致絕緣性能降低并加速老化變質，以至絕緣被擊穿，造成嚴重的電纜故障。

2 電力電纜故障診斷的方法

2.1 確定故障性質

在對電纜所產生的故障進行探測時，首先要了解電纜故障原因、敷設環境、運行情況等，根據具體情況來確定故障性質，是接地、短路、斷線還是混合，單相還是兩相、三相故障，或者高低阻，泄露性還是閃絡性所導致的電纜故障。在確定了故障性質之后，才能根據具體情況來制定具體的方法策略。

2.2 選擇故障探測方法

（1）對開路、低阻（低于200Ω）故障如：單相低阻接地、兩相短路接地以及三相短路接地等故障常使用低壓脈沖法，選擇非故障相測出全長波形，再選擇故障相測出波形，兩者進行對比，確定故障點而進行下一步精確定位。開路故障中全長波形即為故障波形。

低壓脈沖法還可以用于測量電纜的總長度，電磁波在電纜中的波速度，還可用于識別電纜的中間接頭位置等。

（2）對高阻（大于200Ω）閃絡性、泄漏性故障常采用脈沖電流法和二次脈沖法，對于低阻故障也可采用此方法。

脈沖電流法可測量向故障電纜施加高壓后，故障點能擊穿放電的故障。

（3）直流閃絡測試法適用于閃絡型故障測試。高阻故障若使用直閃法測試，電壓會大量泄流到發生器內阻上，容易損壞高壓發生器；同時加到電纜上的電壓小，不利于擊穿故障點。對于高阻故障，需使用沖擊閃絡法，給脈沖電容充電后再用高電壓擊穿故障點放電。

（4）二次脈沖法可測量向故障電纜施加高壓使故障點擊穿放電后，放電電弧可長時間存在的故障，如：高阻泄漏型、閃絡型故障等，具有結合低壓脈沖法的波形簡單與脈沖電流法可以測量高阻故障的優點，更易于識別故障點，判斷更為簡便，現也被廣泛使用。

3 電力電纜故障探測與定位

3.1 粗測距離

在確定電纜故障性質之后，根據具體的故障性質來選擇適當的方法測試故障的距離。此項工作即為粗測距離，整個過程要求較高的效率和準確的數據，這就需要測試人員具有扎實的專業理論知識、技術水平以及豐富的實踐操作經驗。之前總結出許多粗測方法，其中低壓脈沖法與脈沖電流法是日常工作中應用最廣泛的兩種。隨著電纜生產質量不斷提高，各種新型絕緣材料在電纜中的應用，使電纜的絕緣不斷提高，增加了電纜的安全性。根據調查，電纜故障多為高阻故障，而低壓脈沖方法大多數適應于測試低阻電纜故障，當遇到長距離電纜高阻故障無法充分放電時，需要提高施加電壓、儲能電容的容量等加大沖擊電壓，增加電纜中電壓持續的時間或利用“累積效應”多次用高電壓沖擊故障電纜擊穿絕緣，降低電阻，通過高壓信號發生器電流表或電壓表擺動的幅度、儀器記錄的波形或球間隙放電的聲音等確定故障點已充分放電，再利用低壓脈沖或脈沖電流法來測試距離。

3.2 精測定點

精測定點是電纜探測過程中極為重要的一步，由于粗測的故障距離具有一定的實際偏差，因此需要精測定點來準確的確定出故障點的具體位置，有效彌補了粗測的距離誤差。最常用方法是聲磁同步接收法，即向故障電纜中施加高壓脈沖信號，使故障點放電，同時電纜周圍會產生傳播速度極快的脈沖磁場信號和傳播速度較慢的聲音信號，兩者時間差最小的位置就是故障點。極少數情況下超低電阻（即金屬性短路）故障會用到音頻信號感應法定位。探測電纜故障過程中這是必不可少的環節，只有找到精準的故障點，才能對其進行故障修復以及解決，減少不必要的損失。

4 結語

社會經濟的發展使人們對電網的安全問題要求越來越高，這在一定程度上也對電力電纜的可靠運行起到了促進和監督作用，在電子技術及多功能設備的不斷發展運用過程中，新型的電纜故障探測設備和技術降低了探測故障的成本和難度等安全問題。隨著電力電纜的廣泛使用，故障探測儀器會發揮更大的作用，電纜及其故障探測技術也會得到更大的發展。

參考文獻

[1]梅競成.配網電纜故障測試技術分析[J].環球市場，2016，33（14）：137-137.

[2]周亞玲.淺談電力電纜故障原因及檢測方法[J].科技創新導報，2016（33）：30-31.

[3]劉夢飛，隋新.電力電纜故障診斷與監測分析[J].低碳世界，2016（08）：34-35.

作者單位

冀北張家口供電公司宣化客戶服務分中心 河北省張家口市 075100