電力電纜故障分析與檢測技術研究

李 鵬

（鄭州供電公司，河南鄭州 450003）

0 引言

隨著我國經濟社會的快速發展，社會對電力能源的需求與日俱增，電力能源供應呈現直線遞增趨勢。為此，我國針對社會生產生活的實際需要，不斷加強電力網絡建設，其中電力電纜的使用量大幅增加。從城市長期發展的角度來看，電力電纜一般選擇地下掩埋的方式鋪設，以節約城市的公共空間，并達到美觀實用的效果[1]。然而，受電力電纜設計、材料、管理等諸多因素影響，各種故障問題也頻繁發生，給社會生產生活帶來了極大制約和影響。尤其是現階段正值電力能源發展上升期，如何進一步優化電力電纜安全水平，采用更為先進的檢測技術，增強檢測的精準度和整體效力，已經成為行業重點研究的課題，這對于經濟及產業發展也至關重要。

1 電力電纜安全事故回顧

根據電力電纜的規劃設計，以及相關的安裝標準要求，城市大部分電力電纜選擇地下埋設方式。由于其施工技術簡單、經濟、環保，能夠利用地下良好的散熱性，降低外部環境急劇變化對電力電纜產生的影響，有助于延長其使用壽命和降低管理的難度。然而，電力電纜相關的安全事故也時有發生，如2016 年3 月樂園甲乙線35 kV 線路電纜起火，并且迅速蔓延，導致B 相電纜外護套燒毀，線芯熔斷。根據現場勘驗，電纜中間頭與兩端恒力彈簧完好，電纜頭兩端外護套向兩端收縮，使外半導裸露。后經研究分析發現，該段電力電纜線路老化嚴重，并且多次發生接地、短路等故障，使該線路絕緣性能下降，長期處于亞健康運行狀態，如不加緊處理并全面檢測，勢必引發更大的安全事故。

2 引發電力電纜故障的常見影響因素

2.1 電力電纜接頭因素

在電力電纜的設計中，為了滿足不同區域、線路的電力能源輸送需求，通常會設置一定數量的接頭。同時，在電力電纜的生產制造環節，也會預留相應的接頭以便于施工作業。而在實際的使用過程中，由于電力電纜的接頭存在故障隱患，當接頭絕緣層受到不同程度損壞時，各電力電纜之間會產生連接問題，加之絕緣密封不到位，都會成為誘發電力電纜故障的直接因素。即便在短期內不會出現明顯故障表現，但久而久之其絕緣性能下降速度將顯著快于正常接頭，且受周邊復雜外部環境的影響，必然會成為故障的主要誘因。

2.2 電力電纜腐蝕因素

電力電纜的性能參數來看，出于對電力電纜應用安全性的考慮，其外部會設置相應的保護層，有利于抵御外部潮濕環境對金屬材料的腐蝕。但由于大部分電力電纜為地下埋設，除了周邊潮濕環境影響之外，往往還會涉及諸多的化學物質，這些物質長期與電力電纜接觸后，會加速電力電纜保護層的老化，使外部保護層性能大幅下降，一旦面對高負荷的電力需求時，會使電力電纜難以承受，從而導致短路、火災、爆炸等安全事故。由此可見，電力電纜腐蝕故障已成為必須重視的問題。

2.3 電力電纜材料因素

目前，電力電纜多以銅芯電纜為優先選擇，利用銅的高導電性和低損耗性，能夠為城市電力能源輸送提供良好保障。但由于電力電纜規模的大幅增加，在材料的應用上也出現了參差不齊的現象，部分施工單位為追求經濟利益，往往會忽視對電力電纜材料的控制，缺少必要的技術檢測環節，導致部分材料以次充好，無法滿足長期使用的要求。在材料的采購環節，也會缺少對電纜品質的比較，導致部分劣質電纜流入市場。

2.4 電力電纜工藝因素

伴隨現代材料技術的發展，電力電纜的生產工藝已經日益成熟，但仍然無法杜絕一些工藝缺陷，如在生產制造的過程中，對于管理機制把控不嚴，使電力電纜出現設計或技術缺陷。其中，包括生產管理標準缺乏、生產人員專業不強等，均可以使其在生產工藝環節出現隱患，如果被應用于實際的工程建設之中，必然會產生嚴重的后果，縮短電力電纜的使用壽命。

3 電力電纜故障檢測技術應用分析

3.1 測聲檢測技術

該檢測技術屬于一種較為常用且簡便的技術方法，主要是利用直流耐壓測試設備，通過絕緣物質向電纜芯線進行有序放電，當達到相應的電壓強度時，檢測其火花產生時的聲音頻率[2]。這種方法的優勢在于，可以打破傳統的觀察限制，只要符合測聲檢測的范圍，均可以采取這種方式，尤其對地下埋設的電力電纜具有良好的適用性，通過助聽設備對聲音變化的判斷，以此來快速確定電力電纜故障部位，極大地降低了故障檢測的成本和時間，快速實現對故障線路的維護工作。

3.2 紅外熱像檢測技術

根據電流在電力電纜中的傳導原理可知，當電力電纜承受較大負荷的電力傳輸時，其內部會產生一定的熱量，電力電纜的溫度也會隨之上升，可以利用紅外熱像檢測技術對電纜故障進行分析，即通過專用紅外熱像設備對電力電纜溫度進行檢測，當發現其溫度值異常時，則可以確定其故障部位，從而快速判斷故障位置以進行維修[3]。該檢測技術具有良好的安全性和可靠性，屬于當前檢測技術中的常用手段。

3.3 高壓電橋檢測技術

高壓電橋檢測技術是利用恒流電源擊穿電纜故障位置。其故障的判斷要素為當電橋電源流動性大時，會使線路兩端出現電位差值，并利用所檢測的數據進行分析和計算，以此來判斷故障點的距離差。該檢測技術在實際應用中具有不俗的表現，它可以擴展電橋高阻檢測的范疇，使電力電纜的故障部位被精準確定，使電力電纜維修的效率大幅提升。

3.4 二次脈沖檢測技術

二次脈沖檢測技術是通過向故障電纜發送高強度脈沖，使電纜故障位置被擊穿來增加故障位置電弧時間[4]。在此時間點內可對二次脈沖觸發器和電纜檢測設備進行引發，利用一系列的脈沖檢測，通過檢測設備對其電壓波動形態特征，以及電弧反射波長度進行判斷分析，實現對各類故障數據的統計和計算，使電力電纜的故障部位得到確定。

3.5 低壓脈沖檢測技術

電力電纜短路現象是常見的故障類型之一，為實現對電纜故障問題的高效判斷，可以采用低壓脈沖檢測技術判斷電纜的低阻故障問題。在疑似故障位置利用相關設備釋放低壓脈沖，使之能夠被順利傳送至阻抗點，再結合電波反射所呈現的變化，對波型進行全方位測算，從而更加精準地判斷故障形式或位置。如發現發射脈沖與反射脈沖呈相反狀態，則表明電纜存在低阻和短路故障，反之則表明存在終端端頭短路故障。

4 優化電力電纜故障防范的具體措施

4.1 加強電力電纜施工水平

電力電纜涉及到社會電力能源安全，必須要選擇專業化的施工技術及團隊，全面確保電力電纜工程的整體質量，絕不能容許任何潛在的安全風險。據以往電力電纜事故分析，大部分電力故障往往是在施工階段形成的，一旦產生故障問題，不僅會增加維修的經濟成本和時間成本，還會對社會生產生活帶來不利影響。為避免各類電力電纜故障的頻繁發生，應當加強對施工環節的管理，加強施工人員的專業培訓工作，保證相關技術人員持證上崗，及時對工程質量進行檢驗，相關專業設備的應用必須科學合理，滿足電力電纜工程建設的要求。在驗收階段要充分檢測，確保其運行質量和安全性。

4.2 注重電力電纜材料管控

保證材料安全是電力電纜安全運行的基礎，從各類電力運行故障中發現，絕緣保護層故障屬于高發故障。受電力電纜材料質量的影響，電纜保護層極易產生破損、腐蝕、斷裂、擠壓等情況，同時還包括設計、工藝、性能參數等影響，使電力電纜的使用壽命大幅縮短，當面對相對惡劣的運行環境時，極易產生運行故障。為此，在實際管理中要加強材料管控，從采購、運輸、施工、驗收等環節，充分把好電力電纜的材料關，設置不同環節的技術性能檢測機制，保證電力電纜材料的閉環管理，讓不符合國家安全標準和技術要求的材料無法被應用于實際工程之中，保證電力電纜的長期安全運行。

4.3 引入電力電纜智能檢測

在科技水平快速發展的時代，要充分借助現代科技優勢，加強對電力電纜故障的分析與管理，尤其是在大規模的應用背景下，要采取智能化的管控措施，建立智能化電力設施設備管理平臺，實施全方位、遠程化的管理。比如，在各個電力電纜的關鍵部位設置傳感設備，實時收集電力電纜及相關設備的運行信息，再將相關信號反饋至控制中心，完成對其運行情況的監測分析，一旦發現異常數據及時處理，可大幅降低發生嚴重故障的概率[5]。針對日常的電力電纜維護，在建立規范化管理制度的同時，可以引入先進的智能檢測技術，通過各類先進設備對電力電纜絕緣、連接、溫度等信息進行檢測，快速判斷潛在的故障點和故障類型，從而提前實施處置維護，避免電力故障的產生。

5 結語

為實現電力能源的持續供應，必然要解決好電力電纜方面的故障問題，采取科學有效的手段避免故障風險。尤其要關注電力電纜的施工環節、材料應用、技術檢測等方面，切實挖掘潛在的風險因素，使電力電纜故障防患于未然，全面提升電力系統的運行效率，保證安全性和穩定性，創造出更大的經濟和社會效益。