高壓電力電纜接地故障查找技術分析

謝家鎮

（泉州億興電力工程建設有限公司石獅分公司，福建 泉州 362700）

高壓電力電纜位于城市地下位置，基于其敷設的特殊性，高壓電力電纜發生接地故障時，不太容易查找與檢修。所以，相關電力工作人員十分有必要了解高壓電力電纜發生接地故障的原因，并掌握相關的查找技術。在高壓電力電纜出現接地故障時，難夠精確地查找出相關故障點，提升高壓電力電纜的實際運行效率。

1 高壓電力電纜故障類型

1.1 短路故障

短路故障分為4種。1）一種由單相導體部位或者多相導體部位對地的絕緣產生貫穿性的高阻、低阻與金屬性故障。2）斷線故障。在高壓電力電纜的日常運行中，如果在電纜單相導體部位或者是多相導體部位出現斷線故障，將直接降低電力電纜供電的穩定性。3）閃絡故障。該故障是高壓電力電纜在超負荷運行狀態下，其自身被高電壓瞬間擊穿，然后恢復最初狀態繼續運行的故障。4）復合型故障。主要指高壓電力電纜在運行過程中，爆發了多種不同類型的故障。

2 高壓電力電纜接地故障原因

2.1 受其他施工活動的影響

高壓電力電纜一般來說都敷設于城市地下，而城市地下管道一般都較為錯綜復雜，空間也相對有限。如果在電纜鋪設完工后，電纜周邊再次開挖，進行其他施工活動，工人就非常有可能損壞電纜，引起電纜接地故障。

2.2 接地線焊接不牢固

高壓電力電纜的接頭制作其實非常便捷、簡單。但是也因此導致部分施工單位不重視焊接質量，在接地線實際焊接的過程中，經常違規操作。再加上部分技術人員焊接水平有限，擔心焊接過程中會燒壞電纜絕緣，所以私自以簡單綁扎取代焊接，這樣就很容易造成高壓電力電纜接地線和銅帶屏蔽層部位松動，埋下較大的安全隱患。

2.3 高壓電纜自身沒有接地

在諸如煤井、礦區等地質情況特殊地區，受施工條件限制，其接地網屬于電纜、低壓電纜的屏蔽層與護套的復合。在這種情況下，當高壓電纜金屬屏蔽層偶然開裂或者電纜接地線意外脫離，也會引發高壓電纜接地故障。

2.4 電纜質量不佳

對于高壓電纜來講，其銅帶屏蔽層通常為單芯和三芯，而且廠家在生產電纜時，必須采用熔焊技術或銅焊技術固定銅帶連接處，才算符合標準。但是在實際生產過程中，一些廠家還是采用錫焊制作電纜，然后搭接后再以塑料袋固定黏貼，這顯然是一種不負責任、不符標準的生產行為，也為日后高壓電纜接地故障的產生埋下了安全隱患。

3 高壓電力電纜接地故障測試方法

高壓電力電纜無論是由于外力因素還是自身原因產生接地故障，工作人員都應該精確判斷、及時檢測與維修。接地故障點測試方法包括以下3種。

低電阻接地故障。1）電纜低電阻接地故障。此類故障是指電纜的一根芯線對地的絕緣電阻低于100 kΩ，但是芯線連續性良好。所以此類故障具有隱蔽性強的特點，可采用回路定點發進行測試[1]。2）兩相短路故障。測量時將任意一根故障芯線作接地線，另一故障芯線接電橋，計算公式與測量方法和單相低電阻接地故障一樣。3）三相短路故障。測量時需借用其他并行線路或裝設臨時線路做回路。

電纜高電阻接地故障，此類故障是指導體與鋁護層或導體之間的絕緣電阻值遠低于正常電阻，但是高于100 kΩ，而芯線連續性良好。此類故障可以采用高壓電橋法進行測量。因為故障點電流大，所以需要使用高壓直流電源來保證通過故障點的電源不至于太小。

閃絡性故障。此類故障表現為各相絕緣電阻良好，導線連續性好，各故障點已封閉，可以用高電阻接地故障中一次掃描示波器法或燒穿后用其他方法測試。

4 高壓電力電纜查找技術分析

4.1 電橋法

電橋法主要以雙臂電橋原理為檢測依據，將待檢測的高壓電纜故障相與高壓電纜非故障相精確短接，形成一個封閉的連接回路，同時適時調節電橋雙臂位置具有可調節屬性的電阻器。這樣當電橋處于平衡狀態時，橋臂兩側的電阻乘積數值就會相等，然后利用電纜長度與電阻之間的正比例關系，測量出相應的故障距離。以某電站的10 kV高壓電力電纜為例，其長度值為200 m，型號為ZQ20-3×240+1×120的高壓輸電線路在運行過程中發出故障信號，自動裝置也隨之自動跳閘。相關電力人員初步斷定該段線路故障屬于斷線故障。這樣工作人員就可以依據雙臂電橋原理，利用專業的電纜故障儀科學測試輸電線路。測量結果表明故障位置在172 m處。在工作人員進行挖掘后，現場確認的實際故障位置和電橋檢測結果是一致的。

4.2 直閃法

直閃法是直流高壓閃絡檢測法的一種簡稱，它在測量閃絡擊穿故障方面很有成效。在具體的檢測過程中，它借助專業的高壓電力電纜故障檢測儀器，在故障電阻值偏高，電阻通道又真正形成前，將不斷升高的電纜直流電壓施加到正在被檢測的高壓電纜上。這樣當電壓達到特定數值后，電纜故障點就會被高壓負荷擊穿，形成電纜閃絡。而后通過閃絡弧的影響，使相應的電壓發生短路與開反射。這樣在故障點與輸入端之間的多次反射下，電能就會被完全消耗[2]。

4.3 沖閃法

沖閃法又稱沖擊高壓閃絡法，它的測試范圍很廣，適用很多高壓電纜閃絡故障測試。它除了在電纜和電容器間增加了一個圓球形狀的放電間外，應用方法與直流高壓閃絡法大致相似。當電容充電后，電壓上升到特定數值，圓球形狀的放電就會發生擊穿放電現象。而電纜線路在獲得一個瞬時高壓后，如果該瞬時高壓比故障位置的臨界擊穿電壓值還要高，相應的故障位置就會隨之產生擊穿放電現象，電流電壓信號瞬時傳送至兩端位置。工作人員在接收到該信號時，就可測量故障長度。沖閃法的信號取樣方法較多，最常見的是電流取樣法和電壓取樣法（如圖1所示），特別是電壓取樣法，抗干擾性強，測試準確[3]，所以應用也較為廣泛。

圖1 沖閃（電壓取樣）線路圖

4.4 低壓脈沖法

低壓脈沖法主要用于高壓電纜短故障、斷路故障與低阻故障的測試。除此之外，它還可以測量電纜長度與電磁波的傳播速率。而且通過低壓脈沖測試法，工作人員還可以精確區分出高壓電纜的接頭部位、終端位置以及中間位置等。在具體的測試中，工作人員需要將一低壓脈沖提前注入高壓電纜，然后該脈沖在電纜內傳播過程中遇到短路點、中間接頭以及故障點時，就會產生相應的脈沖反射，之后反射信號將傳播至測量點，測量儀就會隨之將其精準記錄下來。低壓脈沖法原理簡單，不需要高壓脈沖發生儀器，所以比較容易實現，而且此種方法只需要知道脈沖在電纜內的傳播速度，就可以將低壓脈沖采集過來的波形在液晶顯示屏上顯示出來，進而掌握電纜內部各個接頭情況。但是如果遇到高阻故障和閃絡性故障時，低壓脈沖的反射脈沖很小，不易探測，所以不適用2種故障。

4.5 聲波法

聲波法一般應用于閃絡接地故障與高阻型接地故障中，它主要利用高壓脈沖發生器完成故障點測試。在具體測試過程中，工作人員需要將高壓脈沖發射至相應的高壓電力電纜中，當高壓脈沖傳送至故障點后，就會釋放出巨大能量瞬間擊穿接地點，同時發出短暫的聲響。然后安置好的拾音器會將聲響隨之擴大，這樣工作人員就能夠精準地判斷出高壓電纜的接地故障點。

4.6 電纜燒穿法

電纜燒穿法主要是借助專業的電纜燒穿儀器，將高壓小電流發射到相應的高壓故障電纜中，從而使高壓電纜持續處于短路發熱狀態。這樣電纜外部絕緣層就會在高熱作用下出現老化與碳化現象，工作人員可以隨即精確找出相關的電纜故障點了。以某高壓電纜2019年發生的跳閘故障為例，其故障位置在電纜C相。為了及時查找出該故障點，工作人員需要先通過低壓脈沖法測試該高壓電纜，測量出該高壓電纜總長度值為1.754 km，這與記載的電纜資料非常一致。因為該次電纜故障性質屬于高阻故障，所以工作人員通過脈沖檢測并不能精確測試出其故障點。這時就需要工作人員及時采用電纜燒穿測試法，將高壓故障電纜的C相高熱燒穿，然后把相應的殘壓電流值科學控制在預定范圍，這樣工作人員就可以認真觀察實際的電壓泄漏狀況與殘壓電流數值，最終確定該高阻故障的故障位置是電纜C相。

5 結語

總之，高壓電力電纜的應用在不影響城市環境美觀的同時，也因為其地下輸電的優勢，極大地方便了城市居民的用電生活。但是，高壓電力電纜故障查找卻是一件難度較高的事情，針對不同的故障類型，檢修人員所采取的故障排查技術與方法也不同。這就要求相關電力工作人員在實踐查找過程中，充分結合自身豐富的查找經驗，適時靈活轉換故障查找技術。只有這樣才能快速、精準地查找到相關故障點，有效避免相關電力安全事故的發生。