电力电缆故障及探测技术分析王凯霖

电力电缆故障及探测技术分析王凯霖

王凯霖

山东智皓电力工程有限公司山东省264000

摘要：随着城市电网改造工作的开展，高压电力电缆的应用逐渐增多。为了提高电力电缆故障检修效率，保证供电可靠性，需要对出现的故障点进行快速准确探测。文章主要围绕电力电缆故障及探测技术进行分析，以供参考。

关键词：电力系统；电缆故障；探测分析

一、电力电缆故障性质

电力电缆具有安全稳定的特征，当前被广泛应用。一般来说，电力电缆多数被埋设在地下，一旦发生老化变质、机械损伤以及其他不同类型的故障，会造成线路中断，因为深埋地下，进行故障检测的时候比较困难。

二、电力电缆故障类型

一般情况下，电力电缆常见故障类型有五种。第一种是绝缘故障。导致这种故障出现的原因可能是外界环境发生变化，导致电缆线路受潮，绝缘层出现老化破损。第二种是质量问题。部分电缆在出厂的时候质量不过关，制作工艺或者制作材料上存在缺陷，导致电缆在使用过程中故障频发。第三种是机械损伤故障。部分人员在铺设电缆的时候，存在违规操作，导致电缆遭受机械损伤。第四种是过电压故障。如果电缆长期处于过电压状态，那么会加速线路老化程度，最终导致其发生故障。第五种是运行维护问题。电缆线路如果不定期进行维护，那么故障发生的频率会大大升高。

三、电力电缆故障探测流程分析

1、故障诊断

技术人员在对于电力电缆进行故障诊断的时候，首先要做的是线路故障性质分析。判断其是封闭性故障，还是闪络故障，是低阻还是高祖，是接地故障还是短路故障等，明确性质之后，在实施故障测距工作。

2、故障测距

在对电缆进行故障测距之前，首先要进行距离预估，然后借助专业测试仪器从线路一端开始测距，明确故障距离之后，能够精简故障范围，给检修人员节省故障修复时间。

3、故障点精确定位

所谓精确定位就是在完成故障点测距之后，对其中的关键故障点进行定位测试，测试结果直接关系到故障检测的准确性。

四、电力电缆故障探测技术

1、直流电桥探测技术

这种故障探测技术应用历史较长。其探测原理是，借助电缆线路长度与电阻成正比例关系的特性，结合惠斯通电桥原理，在电缆故障点两侧的电阻中引入直流电桥，检测其比值关系。然后根据测量出的比值，获取测量位置到故障位置的距离长度。如果接地电阻值较大，此时技术人员需要使用高压直流电桥。但是此种探测方式具有一定的缺陷，操作过程相对复杂，且灵敏度不是很理想，因此当前使用的比较少。

2、脉冲探测技术

这种探测技术的工作原理是，将故障电缆线路视作均匀的长线，然后使用行波理论进行故障分析，计算脉冲在电缆中需要的往返时间，判断出故障点的实际范围。由于电缆中波的实际传播速度，与电缆外层绝缘层的具体性质是有关联的，电缆本身的横截面积与导体芯线之间则没有必然联系。这种关系使得该技术得以广泛应用在电缆故障探测环节中。

（1）低压脉冲反射探测技术

这种探测技术通常被用于检测电缆线路的短路故障、短路故障或者低阻故障。检测的时候技术人员需要在电缆一端注入低压脉冲，然后脉冲会沿着线路传播到不匹配的位置点，比如线路的中间接头位置、故障点或者短路点，此时脉冲会发生反射，回到最初的检测位置，仪器会将相关数据记录下来。通过对反射脉冲的极性进行分析，能够明确电缆故障属性。一般来说，发射脉冲的极性与故障反射脉冲的极性是一致的，而发射脉冲与短路故障点的反射脉冲极性是相反的。

（2）脉冲电流探测技术

如果电缆出现闪络性故障或者高阻故障，那么此时低压脉冲线路中的故障点位置不会发生明显的反射反应，因此不能继续使用低压脉冲探测技术。此时技术人员通常会使用脉冲电流探测技术。这种技术的工作原理是使用高电压击穿故障点，然后使用相关仪器设备将故障点被击穿过程中产生的行波信号及时记录下来，通过分析行波信号在探测点与故障点之间的往返时间，来判断故障位置到探测位置的实际距离。这种探测技术可以细分为两种类型。

首先是直流高压闪络探测技术。这种技术通常被应用在闪络击穿故障的探测。发生此类故障的时候，电缆故障点位置的电阻值非常高。通过调查可以得知，在预防性实验中，此类故障发生频率较高。技术人员进行故障检测时，如果电缆线路中的电压到达某一数值，故障位置被击穿，会产生放电脉冲，此时探测设备会记录脉冲在故障点和探测位置的往返时间，根据时间得出故障点范围。

第二种为冲击高压闪络探测技术。如果电缆线路故障点位置上的电阻值不是很高，此时会泄露较大的直流电流，线路中的电压基本都降到探测设备的内电阻当中，此时电缆上的电压值较小，故障点位置不能形成闪络，因此这时必须使用高压闪络探测技术进行故障检测，这种方式又可以冲闪检测法。在检测期间需要使用调节升压器，升压器逐渐加大电容器中的电压值，当其达到一定程度的时候，会击穿球形间隙，此时电容对电缆线路放电，脉冲信号会加到线路中，故障点被击穿放电，产生脉冲电流波形，进而判断出故障位置距离探测点的实际距离。

3、二次脉冲探测技术

这种探测技术结合了冲击脉冲技术和低压脉冲反射技术中的优势，先利用直流高压，将故障点位置击穿。一般来说，电缆闪络通道中的低阻状态会持续一段时间，在此期间，应该发射低压脉冲，然后检测其往返时间间隔，得出故障点准确范围。这种探测方式也存在一些缺陷，例如在探测期间，电缆故障位置的电阻值需要控制在很低的状态，如果此时故障位置的绝缘层严重受潮，那么会延长击穿过程，此时电阻值下降较慢，探测时间会被拉长。此外，电缆故障位置处于低阻维持状态的时候，维持时间并不确定，因此会增大二次施加低压脉冲的难度，导致整个探测过程相对复杂。这种方式的应用时间相对较短，还有部分技术细节有待被逐渐完善。

五、电力电缆故障精确定点技术

1、声磁信号同步接收定点技术

在使用这种技术进行故障定点时，需要借助两种仪器设备，一种为高压信号发生器装置，一种为声磁信号同步测试仪。这两种设备相结合，能够用于电力电缆闪络故障或者高阻故障的精确定位。与此同时还能准确探测电缆线路的路径。在电缆中施加高压信号的时候，故障位置会放电，此时电缆绝缘层与大地形成回路，会产生环形电流，这种环流会形成一种脉冲磁场。一般来说，电缆中故障点放电产生的脉冲磁场与普通环境的电磁干扰相比，要更强，因此定点仪器能够准确检测出磁场信号的位置。通过对磁场的波形进行识别，同时排除周边环境中的磁场以及噪声等对定点造成的干扰，反复重复探测过程，即可确定故障位置。

2、音频感应定点技术

音频感应测试需测试仪与音频信号发生器配合，可以迅速地寻找电缆路径，进行电缆辩识、深度测量。应用音频感应法定点探测时，用1kHz的音频信号发生器向待测电缆通入音频电流，发出电磁波；然后，在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号，并将之送入放大器进行放大；而后，再将放大后的信号送入耳机或指示仪表，根据耳机中声响的强弱或指示仪表指示值的大小而定出故障点。

结语：随着对电缆应用的广泛应用，可以将多种测量方法混合使用来测量线路的故障点，就故障的具体问题进行具体分析，根据电缆的故障类型，电缆的敷设特点以及电缆所处的环境等因素综合考虑，选择合适的测量方法，采用合适的方法来进行故障的测距和定点工作，缩减电力电缆故障处理时间，提高用电可靠性，大大减少了停电的损失。

参考文献：

[1]李国信，张晓滨，高永涛.电力电缆测试方法与波形分析[J].中原工学院学报，2017（6）.

[2]熊元新，刘兵.基于行波的电力电缆故障测距方法[J].高电压技术，2018（1）．

[3]李明华，闫春江，严璋.高压电缆故障测距及定位方法[J].高压电器，2017（3）.