王賢湖，張 正，周 杰

（國網(wǎng)上海奉賢供電公司，上海 201499）

我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，各行業(yè)領(lǐng)域向前發(fā)展的同時，對電力需求也隨之提高，電能高質(zhì)量傳輸與提升電網(wǎng)系統(tǒng)運行安全性是滿足電力正常穩(wěn)定供應(yīng)的關(guān)鍵要素，而高壓電力電纜工作性能直接影響著整個電網(wǎng)系統(tǒng)運行安全，因此，重視與做好針對高壓電力電纜試驗及故障檢測顯得尤為重要，通過對其進行試驗與檢測，掌握高壓電力電纜實際耐壓效果與絕緣性能等，以此保證出廠后的高壓電力電纜均符合高壓輸電標(biāo)準(zhǔn)。如何選擇合適并正確運用高壓電力電纜試驗方法與檢測技術(shù)，是目前各相關(guān)人員需要考慮的問題。

1 導(dǎo)致高壓電力電纜故障發(fā)生的成因

高壓電力電纜是一種用于傳輸1～1 000 kv高壓電的專用電纜，自內(nèi)而外由導(dǎo)體、絕緣材料、內(nèi)部保護層、鎧裝填充料、外部絕緣等構(gòu)成。如果高壓電力電纜在應(yīng)用過程中出現(xiàn)故障，意味著電能的傳輸與分配工作大概率會受到影響。目前，已經(jīng)明確的導(dǎo)致高壓電力電纜出現(xiàn)故障的原因包括：

第一，電纜受自然作用影響導(dǎo)致性能下降。眾所周知，高壓電纜一般會布置在自然環(huán)境中，經(jīng)常會受到極端自然氣候的侵蝕。比如太陽光的長期直射，會導(dǎo)致電纜的外部絕緣受損；強烈的雨雪天氣、雷暴天氣、溫度的驟然變化等都會產(chǎn)生負(fù)面作用，最終令電纜的絕緣性能下滑。針對這種情況，除了定期巡檢、對性能已經(jīng)嚴(yán)重下滑的電纜進行更換之外，只能寄希望于電纜生產(chǎn)商能夠?qū)ふ业娇骨治g性能更加優(yōu)秀的材料。

第二，社會整體對電網(wǎng)需求的不斷提升導(dǎo)致電網(wǎng)運行穩(wěn)定度不足，最終造成電纜出現(xiàn)故障。具體而言，在我國工業(yè)用電、生活用電的需求量不斷增加的今天，盲目提高電網(wǎng)的負(fù)載率并不是一項科學(xué)的舉措——在傳統(tǒng)高壓電力電纜設(shè)備的運行壓力不斷提升的過程中，對整個電網(wǎng)造成的損耗也是顯而易見的。如果電網(wǎng)規(guī)模不能及時擴大且高壓電力電纜長時間處于高負(fù)荷的狀態(tài)，電網(wǎng)傳輸電能的效率和質(zhì)量均會下降，最終會造成資源利用率降低、安全隱患頻繁出現(xiàn)的情況。

第三，針對高壓電力電纜的施工存在瑕疵，如施工規(guī)范程度不足等，均有可能影響電纜的整體穩(wěn)定性及可靠性。山東鋼鐵日照有限公司的研究人員對高壓電力電纜施工中的常見錯誤進行了梳理，得出的結(jié)論為：一是，施工之前，技術(shù)人員對施工現(xiàn)場的環(huán)境缺少深入勘察，對高壓電力電纜及其他相關(guān)設(shè)備安裝位置的選擇不夠明確。受此影響，在安裝作業(yè)期間，現(xiàn)場的組織、規(guī)劃、管理均呈現(xiàn)出有一定的混亂性。在這樣的情況下，電纜、接頭的安裝質(zhì)量很可能無法達(dá)到預(yù)期效果。二是，在安裝工作的完成效果不佳的情況下，電纜表面有可能出現(xiàn)破損，線纜與設(shè)備之間有可能接觸不良，這些情況都會在不同程度上導(dǎo)致高壓電力電纜的日常運行處于“非正常狀態(tài)”，長此以往，電纜性能下滑的速度會加快。

2 高壓電力電纜試驗方法

以檢測條件為依據(jù)，離線檢測與在線檢測是目前用于檢測高壓電力電纜故障時較為常見的兩種方法?；跀嚯姞顟B(tài)，依次排查高壓電力電纜存在故障的位置，其中介質(zhì)損耗角正切試驗、絕緣電阻試驗以及直流耐壓線路電流試驗等均是進行離線檢測時常使用的檢測方法，從檢測效果上來看，雖然檢測效率較高，但與日趨提高的社會用電需求無法給予滿足?，F(xiàn)階段我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，各行業(yè)健康發(fā)展必然離不開穩(wěn)定且安全的電力供應(yīng)，若發(fā)生大規(guī)模停電等問題，不僅會對居民日常生活造成影響，也直接關(guān)系著區(qū)域經(jīng)濟正常發(fā)展。在線檢測試驗方法類型較多，其能夠滿足各種環(huán)境下高壓電力電纜試驗要求，可以根據(jù)實際情況選擇合適的試驗方法，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，消除風(fēng)險隱患，保證高壓電力電纜良好工作性能。

2.1 例行試驗

2.1.1 導(dǎo)體直流電阻

對直流電阻產(chǎn)生影響的因素主要涉及到以下幾點：（1）導(dǎo)體材質(zhì)。當(dāng)導(dǎo)體材質(zhì)不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，將對導(dǎo)體電阻帶來不同程度上的影響，確保導(dǎo)體材質(zhì)純度非常必要；（2）導(dǎo)體截面。直流電阻大小與導(dǎo)體截面積有著密切的關(guān)聯(lián)性，基于長度與材質(zhì)相同條件下，導(dǎo)體截面積越大，導(dǎo)體直流電阻也會隨之增大。電纜外徑不變，當(dāng)導(dǎo)體截面積增大時，必然會使原有絕緣層厚度減小，隨著時間推移，將會直接影響高壓電力電纜的絕緣性能。通常情況下，以20 ℃的環(huán)境條件為標(biāo)準(zhǔn)，對導(dǎo)體直流電阻進行測定，例如，測定16 mm2截面直徑的電力電纜的直流電阻時，由于內(nèi)部導(dǎo)體材質(zhì)不同，其直流電阻也有著一定差異，銅制與鋁制電纜是目前比較常見的導(dǎo)體材質(zhì)，該測定條件下，二者直流電阻分別為1.15 Ω/m（銅制）、1.91 Ω/m（鋁制）。

2.1.2 交流電壓試驗

為了確保高壓電力電纜能夠在電網(wǎng)運行過程中減少故障發(fā)生以及保持穩(wěn)定的使用狀態(tài)，則需要確認(rèn)高壓電力電纜對交流電壓是否具備良好的適應(yīng)性。通常情況下，應(yīng)在整盤電纜上進行試驗，通過相應(yīng)試驗掌握高壓電力電纜的實際耐壓效果，進而避免出廠的電力電纜未達(dá)到高壓輸電標(biāo)準(zhǔn)這一情況出現(xiàn)。例如，基于交流狀態(tài)下開展試驗的過程中，逐漸增加電壓，相關(guān)人員需要觀察隨著電壓增加的同時，是否存在電纜絕緣層被擊穿情況，若達(dá)到要求電壓增加限值后，持續(xù)時間30 min，在測試期間內(nèi)電纜絕緣層保持完好，可以確定該類型電纜符合高壓輸電標(biāo)準(zhǔn)。減少電纜絕緣層被擊穿情況出現(xiàn)，有利于更好地保障高壓輸電安全。

2.1.3 局部放電試驗

通過運用局部放電試驗法對高壓電力電纜的絕緣性進行測定，掌握電纜是否存在異常放電情況，以此保證被投入使用中的高壓電力電纜具備良好的絕緣性能。在進行放電檢測時，若檢測結(jié)果與電纜局部放電標(biāo)準(zhǔn)要求相一致，則說明該類型高壓電力電纜能夠被使用在輸電系統(tǒng)中。

2.2 抽樣試驗

2.2.1 交流耐壓試驗

選擇某一段高壓電力電纜對其進行抽樣檢測，確認(rèn)短距離的高壓電力電纜耐壓效果是否達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。基于高壓試驗條件設(shè)定，在試驗期間，將交流電壓逐漸增加至臨界限值，該過程持續(xù)時間不低于4 h，同時觀察高壓電力電纜是否存在擊穿現(xiàn)象；若在規(guī)定要求的時間內(nèi)無擊穿現(xiàn)象出現(xiàn)，則說明該類型高壓電力電纜的耐壓標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到規(guī)定要求。

2.2.2 熱延伸試驗

放熱現(xiàn)象是高壓電力電纜在輸電過程中使用時較常出現(xiàn)的一種情況，放熱現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，將對高壓電力電纜的機械性能造成一定影響，因此，需要通過開展熱延伸試驗確認(rèn)高壓電力電纜的機械性能是否達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。熱延伸試驗流程如下：（1）設(shè)定試驗環(huán)境溫度，將試驗樣品放置在200 ℃的烤箱中進行加熱，并根據(jù)要求在樣品上懸掛一定重量的物品，加熱時間持續(xù)10 min；（2）待完成加熱后，在室溫環(huán)境下取出試驗樣品，等待其自然冷卻，當(dāng)樣品溫度與室溫相同后，再測定試驗電纜長度。電纜試驗前后，其長度相同，表示電纜無延長現(xiàn)象出現(xiàn)，即使輸電過程中受到高溫影響，也不會破壞電纜的熱延伸性能。高壓電力電纜的熱延伸性能若被破壞，必然導(dǎo)致絕緣層交聯(lián)度降低，將無法保證此時的高壓電力電纜能夠在輸電過程中正常使用。

2.3 型式試驗

開展型式試驗?zāi)康氖钦莆针娎|設(shè)計質(zhì)量，確認(rèn)電纜設(shè)計指標(biāo)是否符合高壓輸電標(biāo)準(zhǔn)，以此來保證高壓電力電纜良好工作性能。由于該試驗方法將對電纜造成一定破壞，要求相關(guān)人員必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求進行操作，確保一次性完成檢測試驗，避免對高壓電力電纜造成二次破壞。型式試驗方法類型主要包括以下幾項：（1）局部放電試驗。與上述交流電壓試驗方法與試驗要求相一致，選擇短電纜進行試驗；（2）彎曲放電試驗。對短電纜先進行彎曲處理，再進行相應(yīng)試驗，電纜線芯數(shù)直接決定其彎曲程度；（3）加熱放電試驗。一般情況下，在輸電過程中，高壓電力電纜將會產(chǎn)生一定熱量，若超過自身耐熱值將會影響其絕緣性能。因此，需要通過利用加熱放電試驗掌握高壓電力電纜的局部放電量是否與規(guī)定要求相一致。各項型式試驗方法的檢驗要求及標(biāo)準(zhǔn)同上。

2.4 鑒定試驗

針對高壓電力電纜的鑒定試驗，主要包括兩個方面：一是，振蕩電壓試驗。在實際試驗的過程中，先進行電纜通電處理，待電纜通電后達(dá)到規(guī)定要求電壓標(biāo)準(zhǔn)后，再進行放電處理。若高壓電力電纜自身有問題存在，在通電期間必然會出現(xiàn)被擊穿情況。該試驗方法的原理是，電感線圈集中放電，致使高壓電力電纜的電壓瞬間增大，將直接危害使用過程中的電纜。因此，通過對其開展振蕩電壓試驗，發(fā)現(xiàn)威脅高壓電力電纜正常使用的風(fēng)險因素，有效規(guī)避潛在風(fēng)險隱患，確保輸電過程中的高壓電力電纜始終保持良好工作性能。

二是，諧振電壓試驗。該試驗方法主要測定電纜各項指標(biāo)，如耐壓程度；在實際試驗過程中，根據(jù)試驗要求設(shè)定對應(yīng)回路頻率，回路時有一定諧振產(chǎn)生，在此基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前電壓值開展耐壓試驗，確認(rèn)高壓電力電纜的耐壓標(biāo)準(zhǔn)是否達(dá)到規(guī)定要求。因諧振電壓試驗開展涉及到設(shè)備類型較多，且試驗方法發(fā)展成熟度較高，可以充分滿足試驗各項要求；但要注重相關(guān)設(shè)備選擇以及技術(shù)操作規(guī)范，避免由于獲得的試驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確而影響對高壓電力電纜性能及存在問題的判斷。

3 高壓電力電纜檢測技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)上文所述可知，高壓電力電纜的性能能否保持正常，在很大程度上決定電網(wǎng)運行是否會出現(xiàn)問題?；诖耍娏挝槐仨毑捎煤线m的技術(shù)，對高壓電力電纜進行檢測。常用的方法如下：

第一，脈沖檢測法。該方法的原理為：如果懷疑電網(wǎng)中的某段電纜疑似出現(xiàn)了開路故障或是低阻故障，則檢修人員可以基于脈沖信號發(fā)出設(shè)備，向該段電纜發(fā)射一個脈沖信號（該信號必須是低壓信號）。針對該信號在電纜中運行過程中表現(xiàn)出的信息，基于相關(guān)參數(shù)，能夠測量出該信號從發(fā)出位置到故障（可能）出現(xiàn)點之間的距離、時間。在此基礎(chǔ)上，檢測人員還應(yīng)注重對參數(shù)變化情況進行分析，最終確定該脈沖信號具體的反射及折射形式。對多項測量結(jié)果進行綜合考慮，實現(xiàn)對故障點位置的確定。

第二，二次脈沖檢測法。這種方法同樣適用于檢測疑似開路故障或低阻故障。除此之外，如果檢測人員懷疑電網(wǎng)中出現(xiàn)了閃絡(luò)性故障以及高阻故障時，該方法依然適用。具體的原理為：檢測人員可以使用高壓發(fā)生器，人為制造“閃絡(luò)”現(xiàn)象。檢測人員的關(guān)注重點應(yīng)該集中在以下方面：當(dāng)閃絡(luò)出現(xiàn)在故障點位置時，在起弧及滅弧的一瞬間，必定會發(fā)出低壓脈沖。檢測人員可以進行多次檢測，對多次檢測結(jié)果對應(yīng)的波形圖進行詳細(xì)對照，最終便可以確定故障的具體位置。

第三，萬用表檢測方法。該方法是一種基礎(chǔ)檢測法，原理在中學(xué)物理課本中有詳細(xì)介紹——根據(jù)萬用表電阻檢測結(jié)果，判斷電纜故障發(fā)生位置。

第四，電橋檢測技術(shù)。具體原理為：鏈接方式為短接，之后在電力電纜的起始端與鏈接單臂電橋的前路。通過此種方法，檢測人員能夠檢測出所測量線路段的電阻值。之后將該值與正常值進行對比，如果發(fā)現(xiàn)偏差較大（電阻值明顯提升），意味著檢測段出現(xiàn)故障。確定故障發(fā)生的大概位置之后，檢測人員需要進一步圍繞高壓電力電纜的長度進行綜合分析，最終精準(zhǔn)計算出故障的具體點位。

第五，直閃法。這種方法一般應(yīng)用于檢測因擊穿而引發(fā)的電纜故障。需要注意，多種因素都可能導(dǎo)致電纜被擊穿。比如電纜本身存在質(zhì)量問題、安裝過程存在瑕疵等導(dǎo)致電纜未能處于最佳工況等。一旦出現(xiàn)擊穿，可以理解為電纜出現(xiàn)了短路故障時，故障范圍內(nèi)電纜電路中的電阻值必然的大幅度增加。不僅如此，如果自然出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，故障電纜在極短時間內(nèi)會迅速釋放較大的電流脈沖波。在這種脈沖波的作用下，電纜與故障點之間會出現(xiàn)一種反射效應(yīng)。針對這種情況，要求檢測人員首先圍繞電纜預(yù)設(shè)端口進行全面測試，獲得精準(zhǔn)的電磁波信息。在此基礎(chǔ)上，檢測人員還需對波形圖中的“時間”參數(shù)進行對照分析，對比不同時間段波形的變化情況，最終實現(xiàn)對故障具體位置的確定?？傮w而言，直閃法是一種檢測效率和檢測精準(zhǔn)程度均較高的檢測方法，可在電纜故障檢測工作中廣泛應(yīng)用。而為了進一步提高電纜故障檢測準(zhǔn)確性，檢測人員可采用多種方法進行檢測，對多種檢測結(jié)果進行綜合考量，盡量避免出現(xiàn)疏漏。

4 結(jié)束語

綜上所述，電能安全穩(wěn)定供應(yīng)是支撐各行業(yè)良好發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展也有著直接影響。其中高壓電力電纜是應(yīng)用于輸電工程中的關(guān)鍵電能傳輸載體，由于受到外界各方面因素干擾，致使高壓電力電纜故障高頻率發(fā)生，極大威脅了電網(wǎng)系統(tǒng)安全運行。因此，需要選擇合適的試驗方法與檢測技術(shù)對高壓電力電纜故障及實際工作性能進行測定，便于及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，消除風(fēng)險隱患，從而為電網(wǎng)系統(tǒng)高效率運行以及安全傳輸電能提供基礎(chǔ)保障。