【摘 要】本文闡述了電纜故障產(chǎn)生的原因，故障的類型，提出電力電纜故障查找的應(yīng)對技術(shù)措施，可為電纜運(yùn)行維護(hù)部門提供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】電力電纜;故障;查找

1、前言

隨著電力電纜成本的下降和城市電網(wǎng)改造工作的開展，電纜以其送電可靠性高、受地面建筑物和天氣影響小、占地少、安全隱蔽等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是隨著電網(wǎng)規(guī)模的增大、電纜數(shù)量的增多及運(yùn)行時(shí)間的延長，電纜故障變得越來越頻繁。一旦電纜發(fā)生故障，由于其隱蔽性，查找的過程將十分困難和繁瑣。若不能快速、準(zhǔn)確地定位故障，將會給正常的供電帶來極大的影響。因此如何快速和準(zhǔn)確地查找電力電纜故障，成為亟待解決的問題。

2、電力電纜故障產(chǎn)生的原因

電力電纜的故障原因可大致歸納如下：①絕緣老化變質(zhì)。電纜絕緣長期在電磁作用下工作，要受到伴隨電磁作用而來的化學(xué)、熱和機(jī)械作用，從而使介質(zhì)發(fā)生物理化學(xué)變化，使介質(zhì)的絕緣下降。②過熱。電纜絕緣內(nèi)部氣隙游離造成局部過熱，使絕緣炭化。另外，電纜過負(fù)荷產(chǎn)生過熱，安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、穿于干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等，都會因本身過熱而使絕緣加速損壞。③機(jī)械損傷。如挖掘等外力造成的損傷。④護(hù)層的腐蝕。因受土壤內(nèi)酸、堿和雜散電流的影響，埋地電纜的鉛或鋁包將遭到腐蝕而損壞。⑤絕緣受潮。中間接頭或終端頭在結(jié)構(gòu)上不密封或安裝質(zhì)量不好而造成絕緣受潮。⑥過電壓。過電壓主要指大氣過電壓和內(nèi)過電壓，許多戶外終端接頭的故障是由大氣過電壓引起的，電纜本身的缺陷也會導(dǎo)致在大氣過電壓的情況下發(fā)生故障。⑦材料缺陷。電纜制造的問題，電纜附件制造上的缺陷和對絕緣材料的維護(hù)管理不善等都可能使電纜發(fā)生故障。⑧設(shè)計(jì)和制作的工藝問題。

3、電力電纜故障的分類

電纜故障從形式上可分為串聯(lián)與并聯(lián)故障。串聯(lián)故障是指電纜一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體（包括鉛、鋁外皮）斷開。通常在電纜至少一個(gè)導(dǎo)體斷路之前，串聯(lián)故障是不容易發(fā)現(xiàn)的。并聯(lián)故障是指導(dǎo)體對外皮或?qū)w之間的絕緣下降，不能承受正常運(yùn)行電壓。實(shí)際的故障組合形式是很多的，幾種可能性較大的故障形式是一相對地、兩相對地和一相斷線并接地。

電纜故障定義為：無損壞故障、開路故障、短路故障。而電纜故障分為:開路故障、低阻故障和高阻故障三種類型。下面對這一分類法作一簡單介紹：①開路故障。若電纜相間或相對地絕緣電阻達(dá)到所要求的規(guī)范值，但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端；或雖終端有電壓，但負(fù)載能力較差。這是開路故障的特例。②低阻故障。電纜相間或相對地絕緣受損，其絕緣電阻小到能用低壓脈沖法測量的一類故障。③高阻故障。電纜相間或相對地絕緣損壞，其絕緣電阻較大，不能用低壓脈沖法測量的一類故障，它是相對于低阻故障而言的。包括泄漏性高阻故障和閃絡(luò)性高阻故障二種類型。

4、電纜故障測距方法分析

根據(jù)不同性質(zhì)的故障，電纜故障的測距采用不同的方法。目前主要有電橋法和根據(jù)行波原理發(fā)展的低壓脈沖反射法、脈沖電壓法、脈沖電流法、二次脈沖法。電橋法測試電纜受條件限制較多，對于高阻故障無法進(jìn)行測試。隨著新技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在現(xiàn)場上電橋法用得越來越少。

4.1低壓脈沖反射法。通過計(jì)量發(fā)射脈沖和故障點(diǎn)反射脈沖之間的時(shí)間差△t來測取故障距離。若設(shè)脈沖電波在電纜中的傳播速度為v，則電纜故障距離S可由下式計(jì)算：S=0.5v△t。低壓脈沖反射法適于測定電纜的低阻和開路故障，也可用于校對電纜的全長和顯示電纜中間接頭的位置，還可用于測定電纜的波傳播速度，測量準(zhǔn)確率較高，應(yīng)用較廣。

4.2脈沖電壓法。又稱閃測法，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的用于測量高阻與閃絡(luò)性故障的方法。該方法首先將電纜故障點(diǎn)在直流高壓（直閃法）或沖擊高壓（沖閃法）信號下?lián)舸?，然后記錄下放電脈沖在測量點(diǎn)與故障點(diǎn)往返一次所需的時(shí)間，再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度，就可算出故障點(diǎn)的距離。該方法測試速度快，波形清晰易判。但其接線復(fù)雜，高壓過大時(shí)對人和儀器有危險(xiǎn)。

4.3脈沖電流法。這是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一種測試方法，以安全、可靠、接線簡單等優(yōu)點(diǎn)顯示了強(qiáng)大的生命力。它與脈沖電壓法大致相同，區(qū)別只在于：脈沖電流法是通過一線性電流藕合器來測量電纜故障擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流脈沖信號。脈沖電流法也包括直閃法和沖閃法兩種類型。直閃法用于測量閃絡(luò)性高阻故障；而沖閃法主要用于測量泄漏性高阻故障，也可測量閃絡(luò)性高阻故障。直閃法測量線路中包括：電流耦合器、調(diào)壓器、高壓試驗(yàn)變壓器、整流硅堆、儲能電容。測量時(shí)，調(diào)整儀器從0開始給電纜加直流電壓，當(dāng)電壓升到一定值時(shí)，故障點(diǎn)閃絡(luò)放電，線性電流耦合器輸出第一個(gè)電流脈沖。放電脈沖到達(dá)故障點(diǎn)后又被反射，折回到儀器端。這一過程不斷進(jìn)行，直到放電過程結(jié)束，則故障點(diǎn)到測量端的距離可由此計(jì)算出來。沖閃法測量線路中則有一球間隙，用以改變加到電纜上的沖擊電壓高低和放電間隔時(shí)間。測量時(shí)從0調(diào)節(jié)T，當(dāng)電壓增加到某一值時(shí)，球間隙G擊穿，使電容對電纜芯線放電。當(dāng)電壓信號幅值大于故障點(diǎn)臨界擊穿電壓，則高壓信號沿電纜行進(jìn)到故障點(diǎn)一定的時(shí)間后，故障點(diǎn)電離，擊穿放電。閃測儀將記錄到相應(yīng)的波形，則故障點(diǎn)到測量端的距離可由此計(jì)算出，△t表示相鄰兩個(gè)同極性脈沖（第一個(gè)脈沖除外，因?yàn)楣收宵c(diǎn)擊穿有延時(shí)）的時(shí)間差。

4.4二次脈沖法。20世紀(jì)90年代，國外發(fā)明二次脈沖法。它先用高壓脈沖將故障點(diǎn)擊穿，在故障點(diǎn)起弧后熄弧前，由測試儀器向電纜耦合注入一低壓脈沖。此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處（電弧的電阻值很低）發(fā)生短路反射，并記憶在儀器中。電弧熄滅后，測量儀器復(fù)發(fā)一測量脈沖通過故障處直達(dá)電纜末端并發(fā)生開路反射，比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點(diǎn)（擊穿點(diǎn)）位置。二次脈沖法使得電纜高阻故障的測試變得十分簡單，是目前電力電纜故障離線測試最先進(jìn)的基礎(chǔ)測試方法。

5、電纜故障定點(diǎn)方法分析

目前，常用的電纜精確定點(diǎn)的方法有聲測法、音頻感應(yīng)法和聲磁同步法。聲測法主要用于高阻故障的精確定點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，聲測法常因受到電纜故障點(diǎn)環(huán)境因素的干擾，如振動(dòng)噪聲大，電纜埋設(shè)過深等，造成定點(diǎn)困難。電阻小于10Ω的低阻故障，傳統(tǒng)的定點(diǎn)方法是音頻感應(yīng)法。音頻感應(yīng)法是通過人的耳朵對聲音信號強(qiáng)弱的分辨來判斷故障點(diǎn)的位置，對操作人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高。聲磁同步法利用故障點(diǎn)放電同時(shí)產(chǎn)生的電磁波和聲波確定故障點(diǎn)。通過監(jiān)測接收到的磁聲信號的時(shí)間差，可以估計(jì)故障點(diǎn)距離探頭的位置，比較在電纜兩側(cè)接收到脈沖磁場的初始極性，亦可在進(jìn)行故障定點(diǎn)的同時(shí)尋找電纜路徑。

6、結(jié)語

總體而言，電力電纜的故障查找在理論上和工程實(shí)踐方面都還需要我們繼續(xù)深入發(fā)現(xiàn)和解決各項(xiàng)技術(shù)問題，尤其重要的是做到故障的防范措施。要嚴(yán)把試驗(yàn)和驗(yàn)收關(guān)，按相關(guān)技術(shù)指標(biāo)對新裝電力電纜進(jìn)行試驗(yàn)、驗(yàn)收；加強(qiáng)電力電纜巡視檢查；利用電力電纜在線監(jiān)測裝置來實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)中電纜的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)等，力爭將電纜故障的發(fā)生幾率降低至最低限，確保電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

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