電力電纜故障查尋探測研究

汪昊銘 陽麗

隨著經濟的迅速發展，城市的美化，城市地下架設了大量的電力電纜。由于電纜產品質量、電纜絕緣受潮及老化變質、外力和機械破壞損傷、化學腐蝕、螞蟻咬食等因素，電力電纜可能發生故障。電力電纜地下化導致電力電纜例行檢查、提前預防故障，以及發生故障時測量診斷變得困難，地下電纜一旦發生故障，若無法快速找尋故障位置及時排除故障修復，勢必造成停電的重大經濟損失。因此，如何檢測地下電力電纜的性能狀態與電纜故障查尋探測，是電力企業管理者與現場維護技術人員共同關注和需要解決的問題。

電力電纜;故障查尋;探測

各項電力電纜故障并不是同一種類，在未對其進行明確劃分的情況下，故障診斷和檢測過程中會出現一系列問題。從時間角度進行劃分，電力電纜故障主要分為運行故障和試驗故障，在電力電纜運行過程中，會因故障問題運行不當，試驗過程中還會因電纜絕緣問題出現故障;從故障部位的角度進行劃分，需要對電纜中的重要部位進行分類，如本體、中間頭、戶內頭、戶外頭是常見的故障發生部位。在電力電纜運行過程中，造成故障的原因不僅有人為因素，還有自然環境、絕緣老化和腐蝕等，這就需要根據責任的不同進行劃分，短路、開路、接地和其他情況下，都需要確定故障的性質，才能夠有效地處理這些故障，減少損失。

（一）電橋法

電橋法是在電橋平衡時，電橋臂電阻的乘積相等，電纜長度與電阻成正比的原理進行測試的。被測電纜的故障相連接到非故障相，故障相和非故障相連接到橋臂上。調整橋臂上的可調電阻器，使橋保持水平，利用比例關系和已知的電纜長度就能得出故障距離。

（二）聲音檢測法

聲音檢測法是電纜故障檢測中的一種簡單方法，其主要是根據電力電纜放電過程中發出的聲音，故障檢測人員可以根據放電過程中的聲音對故障位置進行判斷，以此為基礎制定故障的解決方案。電力電纜敷設在明處時，放電過程中發出的聲音相對較小，極易受外界影響，這就難以利用聲音判斷故障位置。為了有效地改善這一問題，故障檢測人員需要深入分析電纜線的實際走向，利用擴音器放大聲音，以此確定故障位置。這種檢測方法操作比較簡單、測試范圍廣，但具有很強的專業性，需要由專業人員進行操作。

（三）電容電流檢測法

當電力電纜處于工作狀態時，系統中的線路和設備都會存在一定的對地電容，并在電壓作用下產生電容電流，隨著電力電纜敷設的不斷增加和電力設備的大量投入運轉，電容電流也會越來越大。以電力電纜而言，這樣就會在纜線的長度和電容量之間發生一種關系，理論上這是一種線性關系，而電容電流檢測方法所依據的正是這一原理。在應用電容電流檢測方法時，最常見的是對電纜中芯線故障的檢測。檢測中首先需對電纜頭部的電容電流進行測試，然后再對電纜末端的電容電流進行測試，最后對測試結果中正常芯線和故障芯線的電流進行比對，從中判定電力電纜故障的部位。

（四）阻抗法

使用阻抗法進行故障定位的前提是線路參數已知，并且測量點與故障點之間的阻抗可以測量或計算，并且電纜線路的參數必須均勻分布。在此前提下，故障距離的確定可以通過特定的方程計算而出。

電橋法是阻抗法的一種，在電纜故障定位技術發展初期應用最多的即是電橋法。采用電橋法進行故障定位時，忽略電纜線路的分布參數影響將電纜當作集中參數進行處理，因此在相同時刻下，電纜任何一點的電流大小相等，且不存在相位偏差，電纜的本體電阻與電纜長度呈正比關系。進行故障定位前，應將故障相一端與非故障相一端相連，電橋兩臂分別接在故障相與非故障相的另一端，然后調節電橋上的變阻器使得電橋平衡，電橋平衡時電流計指針為0。電橋平衡后利用簡單分壓關系和已知電纜長度即可求出故障點與觀測點的距離。對于低阻類型電纜擊穿，一般用低壓電橋，而對于斷線擊穿，則采用電容電橋。電橋法測量結果準確，但需要完好的非故障相作為測量回路，此外，試驗電壓不能過高。

電橋法故障定位原理簡單，測量精度較高，但只適用幾種特定類型的故障，對于高阻故障，電橋法失效。由于施加電壓較低，在高阻故障下，電橋中流過的電流很小，對電流計的測量精度提出了很高的要求，當精度不夠時則容易造成定位不準。此外，使用電橋法需要提前獲知電纜的詳細參數，這對于工程實踐來說往往具有較高的難度，因此隨著新技術的不斷發展，電橋法逐漸在電纜故障診斷中淡出了舞臺。

（五）低壓脈沖法

低壓脈沖法主要指的是通過改變電力電纜結構中發射脈沖和反脈沖的時間差，通過儀器進行記錄，對相同特性的圖形進行分析比較，或者針對同一根電纜正常相所獲取的特征圖形進行分析比較。該方法主要對電力電纜機組故障、短路或者斷路故障等進行探測具有明顯效果。通過該方法能夠有效測量電纜實際長度，而且能夠明確區分出中間頭和終端頭。

精確識別反射脈沖的具體極性后，能夠最終判斷故障性質。例如，通過比較發現反射脈沖與發射脈沖實際的極性保持一致，就可以判斷電力電纜故障為斷路;如果兩種脈沖的極性相反，可以判斷電力電纜故障為短路。

（六）直流高壓閃絡法

當高壓試驗設備的電壓升高到一定值時，會發生閃絡擊穿。儲能電容器由電壓互感器和高壓試驗變壓器充電，電容器串聯電阻與電纜連接形成電路。此外，線性電流耦合器與電路耦合以檢測信號。當電容器電壓升高到一定值時，電纜的故障點被高壓擊穿，形成短路。

當故障點電壓迅速接近零時，電路電弧產生浪涌電壓，以及突波電流。電纜一端檢測電流脈沖可以在測量端和故障點之間的一次來回行程中獲得故障距離。

（一）加大安全檢查力度

對于那些電纜容易受到破壞的地段，相關部門要增加檢查次數。對電力電纜的故障原因進行分析可以看出外力破壞是產生故障的主要原因，所以電纜在進行運行時，就要求相關部門對那些特殊地段增加檢查次數，要實時掌握電纜的運行情況，如果發現電纜出現質量問題就要對其進行及時的維修，防止其出現更大的故障，從而影響該地區的用電情況。

（二）完善線路維修制度

電力電纜線路故障的出現會對電力運輸產生一定的影響，在處理電力電纜線路故障時需要完善線路維修制度。線路維修人員需要掌握線路維修的知識點，了解不同類型線路故障的特點，這樣才能在出現故障時準確了解故障的類型以及原因，從而采取相應的維護手段。完善線路維修制度需要定期對電力電纜進行檢查，對檢查中發現的問題進行及時的處理，減少故障的出現。完善線路維修制度需要加快技術的研發，如遠紅外成像技術，運用技術對線路進行檢測，這樣可以減少維修人員的工作量。

（三）設置危險點辨識

對于那些非常重要的位置要設置危險點辨識。電力電纜在運行過程中有些位置是非常危險的，如果對其進行不科學的處理，就有可能造成非常嚴重的破壞，所以就要求相關單位在這些位置指定專人進行監護，以及定期檢查，確保這些位置的電纜能夠正常的運行。另外，還要在危險位置安裝相關警示牌，對來往的行人起到一定程度上的提醒作用，使其對電纜的危險位置充分重視。

綜上所述，在科學技術的快速發展中，電力電纜網絡化進程日益推進，而地埋電纜運行環境相對比較特殊，電力電纜日常維護和故障檢測逐漸成為電力企業中的關鍵工作。因此，電力技術人員需要做好電纜維護工作，深入分析電纜日常運行過程中的故障特點，及時地排除其中的故障，為電力運行的安全性提供支持，推動電力企業的進一步發展。

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