電力電纜故障的檢測技術及其運用策略分析

王平

摘要：當前我國正處于經濟發展轉型的關鍵階段，整個社會的用電量達到了一個不可思議的龐大數字，且社會各界的用電需求也處在日益增加的狀態下。在這樣的整體環境下，電纜因可靠的性能與更低的故障率得到了廣泛應用，因此電纜在電網系統中正逐步得到普及。然而即使是電纜也可能面臨著各種故障，對其故障檢測技術的分析與檢測變得越來越重要。

關鍵詞：電力電纜;故障檢測;運用策略

引言

城市化建設進程的加速，使得電纜在電力線路建設中所占的比例與日俱增。相比之前的普通電網，電纜在可靠性、供輸電效率及穩定性上達到了全新的水平，而且還具有故障率低、空間占用率低的優勢，但由于電纜的工作環境更復雜，因此電纜面臨的故障也更麻煩、更加難以處理。這就需要深入探究電纜的故障檢測技術，并以合適的運用策略提升技術應用的有效性，進而提升電網在運行過程中的安全性。

1.電力電纜故障分析

電纜在從敷設到投入運行的過程中，任何一個階段都會面臨著不同的故障，由于故障的成因與影響范圍不同，因此不同故障表現出的特征也不同。如直埋電纜可能因為埋設位置選擇缺乏合理性，會使土壤結構的變化影響電纜原本的位置，造成電纜位移，并最終影響到電纜安全附件的性能;就敷設方式而言，排管敷設會在橫向上對電纜造成約束，這可能導致電纜出現彎曲變形的情況，最終造成電纜金屬護套產生疲勞應變;電纜在敷設時的擺放及固定時的剛性強度，也是影響電纜安全性的重要因素，剛性強度不足會導致電纜無法得到有效支撐，如果固定設備在長期承受電纜自重的情況下崩解，則會導致電纜因為重力因素影響產生形變，進而影響到電纜的使用壽命;在敷設位置不正確的情況下，電纜很可能因為受到外力因素影響出現機械損傷;即使是電纜在完全按照相應標準完成敷設之后，也可能因為道路建設、城市規劃及其他土木工程導致電纜標示樁位移或丟失，無法有效辨明電纜的位置，最終使得工程施工期間存在破壞電纜的可能。

除了因外力因素導致故障之外，電纜在運行過程中也可能因為敷設安裝因素、人為因素、自然環境因素產生運行故障[1]。通常情況下電纜的運行故障可分為接頭問題和絕緣問題兩方面，接頭問題多是因為電纜接觸不良產生的，接觸不良的電纜可能面臨鉛封漏水、密封失效以及因負荷過載導致接頭內絕緣膠膨脹，最終短路產生爆炸;絕緣問題則多是因為敷設不當或電纜長期過載運行出現，這兩種情況可能導致電纜絕緣層嚴重受潮，而如果電纜距離發熱源太近，也可能造成絕緣層老化、變質，最終影響電纜的絕緣性能。

2.電力電纜故障的檢測技術

2.1電橋檢測法

電橋法是電纜故障檢測中的常見方法，分為電阻電橋法、電容電橋法與高壓電橋法三種。

電阻電橋法是20世紀70年代以前發達國家常見的電纜故障檢測方法，在短路故障及低阻故障的檢測中表現出卓越的方便程度。電阻電橋法應用了電橋的平衡原理，是將電纜中的正常側為臂組成電橋，并使電橋達到平衡狀態，隨后測量兩側故障點中的直流電阻，按照電纜的長度與電阻值成正比的原理，來計算電纜故障點與測試端之間的距離，從而確定故障點的位置。

電容電橋法在電纜開路故障中應用的更多，電阻電橋法主要應用直流電橋臂，由于開路故障不會在直流電橋臂中產生直流回路，因此這種情況下電阻電橋法并不適用。此時就可應用以交流電為原理的電容電橋法測試電纜故障相的阻抗和正常相的阻抗[2]。由于電纜長度與電容成正比，因此可借此計算出電纜故障點的位置。

高壓電橋法是以提升直流電橋輸出電壓，通過強大的電流擊穿故障點來形成瞬間短路，這種方法具有很廣泛的應用性，能夠避免電容電橋法與電阻電橋法的局限。在電流擊穿故障點之后可通過測量故障點兩側電纜的直流電阻，來計算出電纜故障點的位置。這種方法僅僅需要確定電纜的強度，但對設備及操作的安全性有一定要求。

2.2聲音檢測法

聲音檢測法是電纜故障中一種較為簡單的檢測方法，一般電纜在放電過程中會產生一定振動并發出聲音，而電纜中的正常部分和故障部分發出的聲音是不一樣的，因此故障檢測人員可通過檢測電纜運行過程中發出的聲音來判斷故障產生的位置，再深入檢查分析故障形成的原因，以此制定解決故障的方案。但如果電纜敷設在露天環境下，則故障位置發出的聲音很容易受到外界環境的影響，因而很難通過聲音分析出故障產生的位置。因此在解決這一問題時，需要故障檢測人員深入分析電纜的排布與走向，通過外設擴音器放大電纜在運行過程中產生的聲音，進而確定故障的位置[3]。比起其他的故障檢測方法，聲音檢測法的操作難度很低，而且具有更廣泛的測試范圍，但在專業性上有著很高的要求，故障測試人員必須在具備高水準專業能力的前提下才能有效運用這種方法。

2.3電容電流檢測法

電力電纜在工作狀態下會使設備及線路中存留一定的對地電容，這部分電容在受到電壓作用的時候會產生電容電流，而在投入使用的電力電纜及輔助設備大量增加的情況下，由此所產生的電容電流也越來越大。在這種情況下，纜線長度與電容總量之間會產生一種理論上的線性關系，而這種線性關系則是電容電流檢測法得到應用的原理。電容電流檢測法常被用于電纜芯線故障的檢測，檢測時需要分先后檢測電纜頭部與末端的電容電流，之后對比兩種測量結果中正常芯線與故障芯線電流讀數的差距，進而判斷電力電纜產生故障的位置。

2.4脈沖檢測法

脈沖檢測法可用于檢測電力電纜不同阻性（包括高中低三種）接地故障、短路及斷線故障、接觸不良故障和電纜高阻閃絡故障等。在將聲音檢測法與脈沖檢測法同時應用時，檢測的效果會更加理想。該檢測法的原理是借助脈沖發生器發出的脈沖波，這種脈沖波在遭遇電纜線節點之后會產生反射脈沖，而對反射脈沖的檢測就是確定故障的關鍵。反射脈沖的檢測會先確定其速度與時間間隔，用于判定故障發生的位置，之后對比反射脈沖波形來判斷故障發生的類型，因此這種方法具有更全面的檢測結果，但操作難度及設備需求也更高。

3.電力電纜故障檢測技術的運用策略

結合上述不同檢測技術的性能來看，單從檢測的有效性而言，最理想的就是同時應用脈沖檢測法與聲音檢測法，因為這樣能夠有效確定故障的位置及類型，進而為故障排除提供全面的依據。但在實際運用過程中，并非每次電纜故障檢測都有高技術人才和尖端設備的支持，而普通故障檢測人員很難勝任同時應用這兩種檢測方法的需求。因此在對電力電纜故障進行檢測時，需要酌情考慮人員素質、技術能力及設備水準。如果具備技術能力較強的工作人員，但設備的配置不理想，則可應用聲音檢測法加以確定電纜故障;如果具備架設電橋臂或操作高壓輸出設備的條件，則可采用電橋檢測法;如果電纜鋪設面積、規模較大，而人員僅僅具備基礎的電流數值測定設備，則可應用電容電流檢測法來查找電力電纜中的故障位置。

結語

當前我們的社會正處于飛速發展的過程中，電纜網絡化建設也得到了大力推進，電纜規模提升的同時也使得電纜故障出現的頻次越來越高，相關工作也因此成為電力事業日常工作中的關鍵環節。針對這種情況，就需要充分強化電纜的日常維護工作，靈活根據工作環境運用多種不同的故障檢測方法，來及時排除電纜中存在的故障，為電力事業的長效安全發展提供可靠保障。

參考文獻

[1]李騫.電力電纜診斷檢測技術的應用分析[J].通訊世界.2019，（6）：169-170.

[2]徐凱、李淑梅.電力電纜故障檢測的方法與分析[J].科學技術創新.2019，（33）：143-144.

[3]蔡華波、陳達、金益迥.電力電纜的故障檢測技術分析[J].集成電路應用.2020，（12）：114-115.