关键词：电力电缆；故障分析；检测方法
一、常见故障原因
1、绝缘和保护层受损
电缆绝缘体在煤矿等复杂地质条件下，由于长期处于高温、强电压作用下，其本身电阻会受到一定的影响，从而降低了绝缘效果。当老化的绝缘体与臭氧接触或处于高温环境，都会导致其变质。如果在电缆密集区域安装了过热电缆，会因其不通风而造成电缆过热而绝缘加速老化变质。由于电力电缆表面的保护层极易侵蚀，再加上所铺设路段附近的地下电厂具有超强的腐蚀性，会造成保护层受潮而电缆发生断裂而导致短路，这也是造成电缆发生故障的重要原因之一。
2、电缆本身的质量与操作问题
电力电缆在设计制作过程中，没有根据规范的标准来设计，同时制作时使用了劣质材料，加上不合规的操作及分布不合理的电场，这些都是造成电力故障主要的原因，而电缆自身质量问题集中表现为。制作时，电缆的绝缘部位没有包裹好或者出现破损、不平整等原因。电缆附属设备制造过程中金属表面粗糙。电缆绝缘体以及绝缘层受潮造成电力故障。电缆各零件设计达不到技术要求，容易出现泄漏。电缆铺设过程中，有关技术人员没有按照设计进行施工，在靠近电力电缆管理施工的时候忽略了容易电缆破损的问题，同时再长时间的收到侵蚀
就容易造成电力系统崩溃，这也是发生故障的一个原因，会给人们的生活和生产带去严重的影响。
3、超负荷运行
电流所具备的热效应特点，会导致电流在通过电缆的时候芯线发热，再加上电缆损耗过程中也会产生一定的热量，因此，在电缆在长期工作中会产生大量热量，造成温度不断升高，久而久之就造成绝缘的损坏，尤其是在夏季，其外部环境温度高和电缆本身温度，通常就会造成电缆发生一定的破损现象。一般超负荷运行所导致的电缆损坏主要表现为以下几点：（1）导线接点损坏；（2）电缆保护层容易出现龟裂现象；（3）保护层的绝缘部位老化加速。
4、电缆终端的制作工艺
电缆端子电晕放电主要是由于三个铁心分叉之间的距离很小以及铁心与铁心之间形成电容器的间隙，从而导致相间放电或接地放电。长期放电会损坏电缆终端。在电缆在线监测过程中，TEV瞬态电压测试仪发现电缆三指套处的电晕放电幅度高达28dB。可以判断电缆端子制造和安装过程中的不良情况，然后添加污垢，从而引起电晕放电。
二、故障的检测与排除方法
1、低脉冲反射法
低脉冲反射法由于输出信号电压小于150V，故称之为仪器测量低电阻或开路故障。如果无线电波被传输到故障点，一些信号将被反射回来。通过计算时间差，可以计算出故障。该技术可用于测量电缆低电阻故障和电缆长度测试。
2、脉冲电流法测距
由于电缆故障点电阻较大，当发生高电阻故障时，故障点的传输系数几乎为零，因此无法准确识别低压脉冲测量方法，因此有必要采用高压闪络测量来检测电缆故障点的闪络，监测。高压引起电缆故障点的闪络点，瞬间引起电路短路，故采用仪器进行故障采集和记录。由阻挡点反射的脉冲电流可以通过判断电流行波信号到两侧和故障端的时间来测量距离。电流脉冲电流法主要利用电流来防止低压侧底线直接连接高压，具有安全方便的优点。
3、二次脉冲法
一些电缆的电阻接地在更高的水平上。传统的电压检测方法不能很好地对其进行监测。第二脉冲测量方法向电缆传输低电压脉冲，当脉冲通过高电阻的故障点时，它会发生反应。当脉冲在另一端反射回来时，将记录并存储器件的波形，并计算故障点的距离。
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4、故障的排除方法
在电缆故障测距中，存在距离误差，在电缆线路图的测绘中也存在误差。根据定位结果判断故障点的位置，减少开挖工作量。如果能够进行准确的故障定位，则可以使用声音定位方法、脉冲信号产生以及声磁信号的同步接收。
5、离线测距方法
（1）阻抗法。阻抗法是指在选取测量端后，通过测量、计算测量端到故障点的阻抗，根据线路参数列出故障点方程并对其进行求解，最终得到故障距离。阻抗法一般建立线路的集中参数模型，所以原理较为简单且容易使用。阻抗法的实现一般通过经典电桥法，较为简单，精度较高，但存在适用范围小的缺点。伴随着在线故障测距等技术的发展，阻抗法与行波法相比，劣势愈发明显。
（2）行波法。行波法是通过测量行波传播的时间来获得故障位置的方法。它一般包括低压脉冲反射法、脉冲电压法、脉冲电流法以及二次脉冲法。低压脉冲反射法简单直观且不依赖于电缆资料，但不能测量高阻故障和闪络故障。脉冲电压法测试速度快，但脉冲电流法对试验仪器和人员更加安全，且脉冲电流信号更易辨认。二次脉冲法测量精度高，但仪器更复杂且测试时间长，对二次脉冲进行控制难度更大。
6、在线测距方法
在线测距是指将传统测距原理与计算机技术结合。现提出的计算机技术主要是地理信息系统，即通过在地理信息系统中录入电缆的原始资料，在故障测距时将测量结果连接上地理信息系统来确定故障点的具体位置。在线测距方法是电缆故障测距的必然发展趋向，需要完善电缆资料信息与计算机软硬件作为基础。
7、精测定点
7.1声测定点法
声测法定点是国内目前使用最广泛的定点方法。它通过给故障电缆施加高幅度冲击电压使故障点出现闪络放电，从而产生较大的放电声传至地表，以实现故障点的精准定位。在实际测量过程中，由于无法排除环境噪声会给定点带来困难，提出了声磁同步法对其进行改进。当地振波信号与电磁波能达成同步，则此处为故障点。
7.2音频定点法
当电缆发生相间或相对地短路时，声测定点法无法完成定点，此时可采用音频定点法。音频定点法是通过分析故障点前后电缆两芯线里的电流所产生的磁通变化规律来实现故障点的精准确定。但是，实际应用中，由于音频定点法的结果影响因素众多，实现该方法存在一定难度。
7.3声磁传播时间测量定点法
上面两种方法在运用到实际测量时，受限于最强信号的判断，准确度与可操作性大打折扣，于是提出了声磁传播时间测量定点法。该方法在冲击脉冲放电的同时，在电缆铺设路径所处地面测量声波从故障点到测量点的传播时间，用声波和电磁波传播时间差反映声波的实际传播时间。最后，通过式（1）计算得到故障点的位置：
S=V声·T声≈V声·(T声-T电磁)（1）
该方法是目前较理想的精测定点方法，可以避免环境噪声干扰较大等原因造成的听觉判断误差，较前两种定点方法优势显著。
结束语
电力电缆故障是由多种原因引起的。除了电缆本身的质量和施工质量外，还与后期的维护和运行环境有直接的关系。为了保证电缆的安全和正常运行，应加强对电缆制造、施工和运行环节中的危险因素的控制，并在一定程度上降低故障发生率。电力电缆作为电力传输和各种电气设备的连接，在电力系统中起着一定的作用。电力电缆故障点的准确确定不仅可以提高供电可靠性，而且可以有效地降低故障维修成本和停电损失。另外，针对电力电缆运行中出现的故障，应根据原因采取相应的措施，以避免故障造成的严重后果，特别是防止电缆故障引起的火灾的发生。只有选择合适的仪器和测量方法，按照一定的程序工作，才能顺利地检测出电缆的故障。
参考文献
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[2]陈秋,孙正凯,王伟.10kV配网电缆故障分析及防范措施[J].重庆电力高等专科学校学报,2011,16(06):76-78.
[3]鲍永胜.电力电缆局部放电在先检测与故障诊断[D].北京：北京交通大学，2012.
论文作者:阎嵩豪
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：电缆论文; 故障论文; 脉冲论文; 测量论文; 方法论文; 电流论文; 电力电缆论文; 《当代电力文化》2019年13期论文;