电力电缆故障分析与故障点定位研究李敏

电力电缆故障分析与故障点定位研究李敏

李敏

（国网晋城供电公司山西晋城048000）

摘要：现阶段，随着社会的不断地发展与进步，电力设施的发展也越来越完善。重视电力电缆故障分析与故障点定位研究，有利于优化电力电缆长期使用中的工作性能，促使电力生产计划得以深入推进。因此，供电企业发展过程中为了降低电力系统的运行风险，保持电力电缆良好的运行工况，则需要加强其故障分析，且在丰富的实践经验、技术措施等要素的共同支持下，做好其故障点定位研究工作，使得电力电缆运行中可能存在的安全隐患得以及时消除，保持电力生产成本良好经济性，并增强电力电缆良好的实践应用效果。

关键词：电力电缆故障分析；故障点定位；研究

引言

随着社会经济不断发展，对用电需求日益增加，这使国家、社会对于电网的安全问题越来越重视，对其要求也日益提高。而电力电缆作为传输电能的主要单元，对电网安全运行起着至关重要的作用。随着时间的推移，配网电缆规模越来越大，早期投入运行的电缆已逐步进入老化阶段，由于电缆绝缘部分产生树枝状老化现象以及电缆附件由于呼吸效应进潮而发生边缘放电这一故障，也是在这一时期较为常见的，同时由于城市基础设施、地下管网建设导致电缆被外力破坏也呈现逐年增长态势，因此，防止电力系统意外停电，有效解决因配网电缆及其附件老化而引起的故障，是我们需要关注的问题。

1电力电缆故障分析

1.1电力电缆绝缘性下降

电力电缆在运行的过程中由于电流较大的缘故会使得电力电缆产生发热现象，电力电缆在受到电缆发热以及化学及机械的作用下会使得电力电缆的绝缘介质产生较为明显的物理或是化学变化，从而使得电力电缆的绝缘介质的绝缘性大幅下降，影响电力电缆的安全使用。同时在电力电缆的使用过程中，由于周边环境的水分含量较高或是电力电缆的中间接头因密封性不好而导致电力电缆受潮都会造成电力电缆的绝缘性的下降。在电力电缆的生产过程中如电缆包铅时留有砂眼或是裂纹等缺陷都会使得电力电缆的受潮几率大幅增加。

1.2机械损伤

机械损伤是电力电缆常见的故障之一，容易造成电缆的绝缘层损坏，给维修工作带来一定的不便，因此需要特别注意。引起电缆机械损伤的原因有很多，施工期间的损坏，电缆一般都是铺设在地下，在铺设时，需要施工人员把电缆拉到指定的地方，再进行掩埋工作，在拉的过程中，由于电缆比较长，容易造成电缆的损坏。直接外力损伤，电缆铺设完成后，由于其在地下，隐蔽性比较高，电缆附近施工等容易对电缆造成损坏。自然灾害造成的损坏，近年来，土地沉降、地震等自然灾害频发，自然灾害首先就是破坏电力电缆，影响电力工作的正常进行

1.3电缆本身质量和操作问题

电力电缆在设计时没有按照规范标准进行，在制作中使用劣质材料，不合理的电场分布和违规操作是造成电力故障的主要原因，电缆本身质量问题主要表现在：电缆在制作时的绝缘部位包裹出现破损或不平整等问题，电缆附属设备在制造中出现电缆金属表面粗糙；电缆零件设计达不到技术要求发生的泄露问题；电缆绝缘体和绝缘层受潮造成的电力电缆故障。在铺设电力电缆工程作业中，相关操作人员未按照规定施工，靠近电力电缆管线进行施工容易造成电力电缆破损；加上长时间的电力电缆线路收到侵蚀后电缆出现故障，导致电力崩溃，成为电缆发生故障的原因，给人们的生产生活造成严重影响。

2电力电缆故障点定位措施

2.1低阻故障测量方法

使用电桥法最初的最典型的电缆故障检测方法。用电桥法确定电缆故障时所使用的电桥是电压为恒定E的，成品电桥。由于电压已经确定不会改变，所以电流的大小只取决于电缆接地故障电阻阻值r。电桥法对于那些故障电阻阻值较小的故障点的测定非常准确；但是，如果故障点的电阻阻值过大，远大于电源电压E，则会造成所测出的故障点不准确。因为桥电源电压将会在测量该电阻时损失大的一部分，导致电流过小，电流表无法检测出来，从而造成最终的测量误差增大。因为电桥法十分简便，在操作过程中接线不复杂，所以容易掌握这种方法，在加上电桥法使用时间较长，所以成为了一种典型的确定故障点的方法。为了继续使用这种经典的方法需要解决电桥法中因故障电阻阻值过大而导致的电流过小，对最终测量造成影响甚至出现错误的问题，需要提高电桥的电压E，或者增加电流表测量过程中的灵敏度，使用精确度更小的电流表，这样可以一定程度上减少误差。但是，改进的这两个措施的成效是有限的。提高电流计灵敏度的方法是通常将直流放大器安装在电流计的前面，但高增益放大器零点上下浮动问题严重。增加电源电压却会对电桥和人员的安全产生一定的影响。因为当电源电压上升到一定值时，故障接地电阻r经常在这时表现出在极不稳定的问题，如果故障电阻突然被破坏，则会造成电流过大，直接烧毁电流表和电桥系统，甚至可能对工作人员的安全产生威胁。综上可以看出，使用电桥法确定故障位置还是有较大的局限性。根据统计数据，我们发现，可以用电桥法直接确定故障点的故障占总故障的不到40%。剩下的60%故障则需要使用烧穿法。这个方法对常充油电缆很有效。而如今使用最多的方法是科学技术含量较高的低压脉冲法。其原理是向电缆线发射低压脉冲，观察遇到的特性阻抗是否匹配，以检测故障反射的位置。经证实，这种方法成功率最高。

2.2精测定点

精测定点是电缆探测过程中极为重要的一步，由于粗测的故障距离具有一定的实际偏差，因此需要精测定点来准确的确定出故障点的具体位置，有效弥补了粗测的距离误差。最常用方法是声磁同步接收法，即向故障电缆中施加高压脉冲信号，使故障点放电，同时电缆周围会产生传播速度极快的脉冲磁场信号和传播速度较慢的声音信号，两者时间差最小的位置就是故障点。极少数情况下超低电阻（即金属性短路）故障会用到音频信号感应法定位。探测电缆故障过程中这是必不可少的环节，只有找到精准的故障点，才能对其进行故障修复以及解决，减少不必要的损失。

2.3脉冲电流法测距

由于电缆故障点的电阻较大，当发生高阻故障时，故障点的发射系数几乎为零，低压脉冲测量法无法准确辨别，因此需要通过高压闪络测量法监测；高电压促使电缆故障点闪络放点，会瞬间造成电路短路，采用仪器采集记录故障点反射的脉冲电流波，依靠判断电流行波信号在侧两端和故障端两端往返的时间测算距离，脉冲电流法主要使用现行电流防止在低压侧底线旁边，不直接链接高压，因此具有安全方便的优点。

2.4二次脉冲法

某些电缆电阻较高并且进行了接地处理，传统电压检测法不能进行很好的检测，二次脉冲测量法应运而生，脉冲经过对电缆发射低压脉冲，脉冲经过电阻率高的故障结点时没有反应，这时再发射高压脉冲。脉冲在另一终端被反射回来后，仪器将这个完好的波形存储起来，然后对故障点电缆发射一个高压脉冲，故障点被击穿，击穿瞬间变成低阻故障，此时仪器触发一个低压脉冲，低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。

结语

综上所述，就目前的情况来看，我国的电力电缆在运行中还存在很多问题，如机械损伤、化学损伤以及超负荷运作等。相关施工以及单位一定要引起重视，发现电缆故障后要认真分析原因，并针对性地采取有效的措施，确保我国电力电缆的正常运行。

参考文献：

[1]龚道华.电力电缆故障分析与故障点定位[J].低碳世界，2016，（35）：95-96.

[2]翟浩.电力电缆故障在线监测及预警系统的研究[D].东南大学，2016，（03）：08-20.

[3]高嵩.电力电缆故障点检测的研究[D].哈尔滨理工大学，2016，（03）：12-23.

[4]崔晋军.电力电缆故障定位方法研究及在线检测装置实现[D].华北电力大学，2015，（06）：12-22.

[5]黄嘉盛.基于光纤传感技术的电力电缆故障点定位的研究[D].华南理工大学，2015，（10）：05-18.

[6]高晓欣.电力电缆故障分析与探测[D].山东大学，2016，（10）：06-21.