電力電纜故障探測技術分析

邱雨

摘 要：在城市現代化的發展過程中，電力是關鍵因素，因此對于電力電纜故障的監測和排除，事關電力系統的運作和人民群眾的生產生活，以及城市體系的正常運轉。因此，本文將分析電纜故障原因和故障探測技術，并針對電纜故障的原因列出對應的排除方法。

關鍵詞：電力線纜;故障探測;技術分析

引言：電力電纜是城市電力系統的“經脈”，在電力系統的運作過程中起到至關重要的作用。一旦電力電纜發生故障，將會對供電系統的可靠性造成影響，甚至導致整個電力系統的癱瘓，進而影響人民群眾的生產生活。及時排除電力電纜系統中出現的故障，是維持電力系統正常運作的關鍵。

一、電纜故障原因

（一）電纜質量缺陷

由于材料選擇和程序等設計環節的問題，導致電纜存在先天性的質量缺陷;而電纜本身有時也存在諸如絕緣層摻有雜質、內半導層缺失等因材料缺陷而導致的質量問題;在運輸儲存過程中，未對電纜采取相應的保護措施，致使其受到外界因素的影響，從而引發質量問題（如受潮、擠壓等）。

除了先天設計缺陷和電纜本身的質量問題以及運輸儲存時未做相應的保護措施，電纜附件的質量問題同樣不容忽視。電纜配件在組裝和加工上的問題，以及防水膠圈的老化和絕緣附件的瑕疵等附件質量問題，都會對線纜質量造成影響。

（二）制作工藝問題

除了電纜的質量缺陷，電纜制作工藝上的問題也會對電力電纜的穩定運行造成嚴重影響。

例如：在剝除電纜外半導電層的過程中不慎破壞絕緣層、在安裝應力單元時未搭接半導電層、未對電纜采取接地措施等，都會導致電纜發生諸如絕緣擊穿等故障的發生。

除此之外，未剝離電纜終端頭外半導體層、絕緣層縫隙較大、密封性較差和地線未牢固安裝等問題，都會引發電纜故障[1]。

（三）外力機械損傷

機械損傷可分為三種，分別是施工損壞、外力破壞和自然損傷。

施工損壞，顧名思義就是在電纜施工過程中發生的損壞，如使用機械對電纜進行牽引時不慎拉傷電纜、施工環境溫度惡劣破壞電纜絕緣層等;外力破壞則是因人為因素造成的破壞，如不法分子惡意偷盜;自然損傷為非人為因素對電纜造成的損傷，例如因地震、滑坡、低溫、雷擊等自然災害和惡劣天氣對電纜造成的破壞。

（四）線纜絕緣受損

絕緣受損分為受潮和老化。由于電纜的某些部位密封性較差，電纜本身也存在質量問題，導致電纜絕緣層受潮;而電纜規格的錯誤選擇、長時間在過電壓環境下工作、電纜受熱等因素，都會導致電纜的絕緣老化。

除了受潮和老化，電纜絕緣還會受到化學腐蝕的影響，導致電纜絕緣強度降低[2]。

二、電纜故障探測技術

（一）脈沖法

脈沖法分為低壓脈沖、高壓脈沖和二次脈沖。

低壓脈沖通過微博脈沖波進行傳輸，將電纜故障位置精確檢測，其原理是在脈沖波傳輸過程中遇到故障點后出現反彈預警，而自動裝置將會在此過程中根據傳輸進程和反彈長度之間的差額進行計算，通過進程長度確定電纜故障位置。但是，低壓脈沖因信號電壓較低，僅能探測電纜故障和開路故障。

高壓脈沖法類似于低壓脈沖法，通過對高壓電纜進行高壓脈沖進而確定故障位置，但方法更為快速。由于系統傳輸的高壓脈沖較大，在故障點處易發生擊穿和放電。因故障點位置電阻較大，易發生短路和放電故障，故需要對斷路點位置進行準確定位，進而更快找出故障點。

二次脈沖法的原理是通過向電力電纜準確輸出低壓脈沖波，當低壓脈沖波到達故障點時則會自動返回，再向故障點發射高壓脈沖波，引發故障點擊穿放電，釋放出低壓脈沖波，并在故障點位置快速返回。此方法能夠更加精準探測故障點的位置。

近年來，三次脈沖法也在電纜故障的檢測逐漸得到運用。其原理是在高阻故障中通過三次脈沖發生器在故障電纜上發射高壓脈沖，將故障點徹底擊穿，并在擊穿電弧的持續時間內多次發射低壓脈沖，并維持擊穿電弧至低壓脈沖形成完整的反射波。此時，高阻故障變為低阻故障，低壓脈沖也發生明顯變化，使得波形變為更易判讀和識別的波形，以更準確地判斷故障位置。

（二）電橋法

電橋法分為直流電橋法和平衡電橋法。

直流電橋法在電力行業有著廣泛應用，其根據電橋原理將電纜接地故障點兩側的環線通過短路引入電橋，通過測得比值和電纜全場獲得測量段至故障點距離，進而定位故障點。

平衡電橋法是在電橋平衡時根據電阻與長度比之間的比值測定故障點位置，主要用于短路、低阻接地、外護套引發的故障的檢測，但無法檢測三相電路低阻故障，且并非所有故障都可通過平衡電橋法進行檢測。

除此以外，在電阻較大的地方可使用高壓直流電橋，但實際工作中并不常用。

（三）高壓閃絡法

高壓閃絡法適用于高阻閃絡性故障，因電壓在進行該故障實驗的過程中通常會達到上萬伏特的高壓，故需在實驗過程中更換接線時應切斷電源，對間距和間隙進行適當調整，確保電容器和電纜線能完全充分放電，并注意地線的連接，嚴格遵守相關的規章制度，確保實驗安全。

在完成實驗后，還需通過低壓脈沖法進行測試。由于測試過程中的電壓較高，需分開高電壓測試設備與閃光燈的功率，確保閃光燈與高壓線路之間擁有足夠的距離，避免短路。

（四）示波器檢測法

電纜的故障可通過示波器測量電壓的方式進行檢測。通過不同的波形表現，示波器可對電纜的短路和斷路進行檢測，并可對納秒級別的信號進行捕獲，不存在檢測盲區。

三、故障排除方法

（一）電纜質量把關

在電纜的設計環節，應對其進行嚴格把關，以杜絕先天設計造成的質量缺陷;同時，要對電纜的質量進行檢查，尤其是對絕緣層材料的選擇，不可出現褶皺和破裂;在運輸儲存時，需對電纜做好保護措施，以防止電纜因受潮等外界因素的影響從而對質量造成影響;在附件的組裝、加工等環節做好把關，并注意電纜附件是否存在質量缺陷。

（二）注意制作工藝

首先要對制作工藝做出規范。不規范的制作工藝，會導致電纜質量受到影響，例如：電纜過熱導致絕緣層老化，進而燒毀電纜，或因熱縮頭烤制技術不合標準而導致絕緣層強度降低。

在對制作工藝做出規范后，需要對各個環節進行檢查，以確保在生產過程中線纜的質量。在規范的電纜制作過程中，任何一個環節發生問題，都會影響電纜的質量，對其在實際工作中的表現造成影響，進而對用電安全造成威脅。

（三）加強防護措施

對于電纜的保護，先要注意施工安全，避免線纜在施工過程中遭遇損壞;此外，要加強外力防控，并對人為破壞的因素做出預防和遏制。

在雷雨多發的地區，要對線纜做好防雷措施，通過在變壓器上方加裝高壓側避雷器，以降低在遭受雷擊時的導線電感。在進行防雷措施時，不可使用傳統避雷器，因為傳統避雷器會對電路造成直接影響，在維護過程中也會影響到電流在線路中的傳輸，無法真正起到防雷作用。

（四）留意電纜絕緣

電纜的絕緣要注意防潮，避免絕緣層受潮影響絕緣性;同時還要對電纜的運行環境進行檢查。

電纜在受潮后，其絕緣性能因水的導電性而下降，進而引發漏電事故;而高溫環境和線纜過電壓工作等較為惡劣的環境也會加速電纜絕緣層的老化。當電纜絕緣層發生異常，需進行及時維修，避免增加電纜的發熱量和耗電量[3]。

結論：電力電纜的運行狀況是電力系統能否正常運作的關鍵，一旦電纜發生故障，則會對供電系統造成影響，進而影響人民的正常生活。因此，要通過電纜故障的探測技術及時查出電纜故障，查出電纜故障的原因，并針對故障原因對其進行排除，進而維持電力系統的正常運轉，使得人民生產生活得到保障。

參考文獻：

[1]袁俊亮.電力電纜故障探測技術分析與應用[J].電力系統裝備，2018（11）：130-131.

[2]寧玉成.高壓電力電纜故障分析及探測技術研究[J].大科技，2020（35）：46-47.

[3]紀建民.電力電纜故障分析及探測技術[J].建筑工程技術與設計，2021（11）：360.