電力系統電力電纜故障原因分析及查找

唐煥志

【摘要】近年來隨著電力系統持續發展電力電纜的使用范圍呈逐年遞增趨勢。電力電纜是電力系統中應用最廣泛的設備之一，因此電力電纜的安全穩定運行是與電力生產息息相關，一旦電力電纜發生故障，輕則會影響電力設備安全穩定運行，重則威脅人們的生命和財產安全。所以作為電力生產單位及時對電力電纜的故障進行排查處理是非常有必要的。

【關鍵詞】電力電纜 ?故障 ? 處理方法

一 引言

下面主要針對近年來發生在大連發電有限責任公司因電力電纜故障引發的事故進行故障原因分析及查找方法。

二 電纜故障常見的原因分析：

大連發電公司使用的電力電纜主要采用交聯聚乙烯電力電纜。具體型號包括，高壓電纜型號：ZRC-YJV-6/6、低壓電纜型號：ZRC-YJV-0.6/1，電纜的敷設方式主要是采用架空的電纜橋架形式。近年來隨著機組運行周期增加，因電纜故障原因造成機組障礙及非停事件時有發生。造成電纜損壞的原因有很多，主要與電纜具體使用環境有很大的關系。下面舉例說明電纜損壞原因：

（一）電纜外絕緣損壞

火電機組電纜故障損壞的區域主要集中在燃料系統、鍋爐主廠房等區域。在2017年冬季大連發電公司由于2#鍋爐廠房控制電纜故障造成設備誤動引發機組跳閘的事故。此次事故的原因是由于電纜表面煤粉自燃而損壞電纜絕緣層，導致電纜短路接地故障引起事故發生。

（二）電纜絕緣受潮

燃料系統由于皮帶運行期間煤粉積攢較多，定期要對電纜橋架進行清理粉末，還要對部分電纜橋架區域進行水沖洗。由于電纜使用周期較長并且部分電力電纜制造工藝十分粗糙，保護套有裂縫或者有小孔的存在，而且大連發電公司的電纜采用的是無鎧甲電纜因此保護套容易被外物弄破而穿孔，這時進行水沖洗后部分電力電纜在絕緣受潮的情況下非常容易造成接地故障。

（三）電纜機械損傷

電力電纜機械損傷的故障也較為普遍。有些機械損傷表面看起來比較輕微，而且在剛剛受到損傷的時候，并不會造成故障，但是這種情況不會一直維持下去的，隨著時間的累積必然會造成電纜的損壞。

（四）電纜絕緣介質老化變質

室外敷設的電力電纜由于受到熱脹冷縮的原因，當電纜溫度過高或過低時對電纜絕緣介質容易造成損害。另外電力電纜發生短路和接地等故障，能夠引起沖擊性負荷，從而破壞了電力電纜的絕緣介質。

三 電力電纜故障類型及查找方法

電力電纜故障的查找方法以及設備逐年的更新。由于電力電纜的故障類型不盡相同，對電力電纜進行故障檢測方法也不相同。

（一）為便于電纜的故障測尋，可將電纜故障分為以下類型：

1.漏電故障

1）電纜的絕緣水平低，出現漏電現象。

2）芯線相間或對地絕緣電阻達不到要求。

3）芯線之間或對地泄露電流過大。

2.斷線故障

電纜一相或幾相芯線斷開，或者一相導電芯線斷一部分。

3.接地故障

1）完全接地，即電纜某相芯線接地，如用搖表測量兩者之間絕緣電阻為零。

2）低電阻接地，即電纜一相或幾相芯線對地的絕緣電阻值低于 500千歐。

3）高電阻接地，即電纜一相或幾相芯線對地的絕緣電阻值在500千歐以上，甚至1兆歐以上。

4.短路故障

有完全短路、低電阻或高電阻短路;有兩相同時接地短路或兩相直接短路;有三相短路或接地。

5.閃絡性故障、混合性故障。

當電纜的電壓達到某一定值時，芯線間或芯線對地發生閃絡性擊穿;當電壓降低后，擊穿停止。在某些情況下，即使再次提高電壓時，擊穿亦不出現，經過若干時間后又會發生。這種故障有自動封閉故障點的特點。

（二）電力電纜故障的查找是由三個階段組成的，電纜故障初測、故障線路路徑查找、故障精確定點。

1.電纜故障初測

1）低壓脈沖法測試

低壓脈沖測試是應用在有低阻故障的情況，例如：短路、開路等。低壓脈沖的測試方法是在電力電纜發生故障的相上施加低壓脈沖，并且脈沖會沿著電纜傳播到阻抗反常的位置，電波反射被追蹤儀接收后，追蹤儀上就能夠顯示變化，我們就可以根據測試的波形來判斷故障類型。如果是短路和終端端頭的開路的話，發射的脈沖就和反射的脈沖式一樣的，但是當短路接地和低阻時，發射的脈沖就和反射的脈沖恰好相反。

2）脈沖電壓法

脈沖電壓法是應用在高阻和閃絡故障時的，并且有90%以上的電力電纜故障都是高阻故障，高阻故障發生的主要原因是絕緣層抗電的強度減小，而故障點的阻值都很高，所以此處的電流就會比較小，但是，采用靈敏的儀表是不能夠得到故障的位置。脈沖電壓法的測量原理是：使用脈沖高壓信號或者是直流信號將電力電纜故障擊穿，之后，得到放點脈沖從故障點到測量點的一次往返時間，從而計算得到距離。

3）脈沖電流法

脈沖電流法最主要的優點是安全、波形較簡單并且接線簡單，所以，這種方法的使用時比較普遍的。其方法是施加高壓將電力電纜故障點擊穿， 再使用相應的記錄儀采集到故障被擊穿的瞬時產生的行波信號，最后，利用電流的行波信號在故障點與測量點往返時間計算出故障的距離。這種方法有兩種測量方式，沖閃法：能夠用于測量泄漏性高阻接地或短路故障，直閃法：能夠測量閃絡性及一切在直流電壓下能產生突然放電的故障。

2.故障線路路徑查找

電纜線路路徑的查找：在待測電纜上加入特定頻率的電流信號，通過接收該電流信號在電纜周圍產生的磁場信號來查找出電纜路徑和識別出被測電纜。

常用的方法：

1） 音谷法 ?2）音峰法 3）極大值法

3.故障精確定點方法

1）音頻感應法

將音頻電流通過音頻信號發生器送到發生故障的線芯內，這樣就會有音頻磁場產生，在磁場內的感應線圈就會對電勢產生感應，進而經過放大器送入耳機，工作人員通過判斷耳機里聲音的特點，就能夠精確的查找到故障點。

2）聲測法

利用直流高壓試驗設備向電容器充電、儲能，當電壓達到某一數值時，球間隙擊穿，高壓試驗設備和電容器上的能量球經球間隙向電纜故障地點放電，產生機械振動聲波，從而用定點儀確定故障點位置。

3）音頻信號法

主要用于查找金屬性短路故障，在發生金屬性短路的兩者之間加入音頻電流信號后，音頻信號接收器在故障點正上方接受到的信號會突然增強，過了故障點后音頻信號會明顯減弱或者消失，用這種方法可以找到故障點。

結語：

電力電纜故障的原因有很多，除了有其自身的質量影響還會受到運行的環境和自然條件的影響。為了確保電力電纜的正常運行，還需要現場的檢修維護人員加強維護、提高技術，這樣就能使電力系統中電力電纜經濟而且安全的運行。

參考文獻：

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【2】劉寧，劉菊梅. 《電纜故障點的測定方法》. 甘肅科技，2013，（11）

【3】任述飛，馬國民.《電力電纜的故障診斷及對策研究》. 中小企業管理與科技，2011，（15）