（国网西安供电公司电缆运检室 710032）
摘要：电缆是电力系统的重要组成部分，随着电网的长时间运行，电缆受绝缘老化、损伤等因素的影响，出现故障的概率不断上升，因此，对电力电缆故障点的检测就有着非常重要的现实意义。鉴于此，本文对配电网电力电缆故障检测与定位技术进行深入研究。
关键词：电力电缆；故障检测；定位技术
1导言
电力电缆在实际运行或试验过程中，出现的故障多种多样，表现形式也各有不同。为了快速查找和排除故障，确保电力电缆线路的安全可靠运行，故障检测技术人员必须具备和掌握故障发生原因的分析能力、故障类型判断能力、故障查寻步骤和常用方法、熟练使用故障测试定位仪器的技能等。
2电力电缆的结构
电力电缆按其内芯的数量划分，可分为单芯电缆和三芯电缆两种。不论是单芯电缆还是三芯电缆，电力电缆按其导线截面划分，又可分为各种截面的型号规格。但是，不论是单芯还是三芯电缆，也不论是哪种截面型号规格的电缆，其基本结构都是一样的，即都是由导体、绝缘层和保护层组成。其中：导体在电缆最中央，起电流电能传导的作用；绝缘层在导体和外保护层之间，起绝缘作用；保护层在最外层，起保护电缆承受一定的拉力的作用。目前应用最广泛的是由铜导体、交联聚乙烯绝缘和高密度聚乙烯材料构成的电缆。在电力系统中，高压部分，如110kV、220kV、500kV电缆常采用单芯电缆；中低压部分，如10kV和低压电缆线路采用三芯电缆。
3电缆故障产生的机理原因
3.1电缆故障的机理
3.1.1电击穿机理分析
这里高电压绝缘电缆介质中的自由电子，在碰撞中产生足够大的电场，自由电子与中性分子会产生激发的电子和游离离子，在强电场作用下新的电子和正离子的能量，和分子的相互碰撞，这个过程周而复始，电缆绝缘击穿形成导电通道，出现故障点故障电流的“雪崩”。电缆损伤时常用的试验方法，也称为破坏性试验。
3.1.2热击穿机理分析
电缆绝缘介质的介电损耗长时间保持温升，温度升高时发散热量比周围的热更快，热产生的电场的作用下，温度逐渐升高，随着温度的增加最终使周边绝缘材质焦化、裂纹和部分点熔断甚至导致电缆保护层击穿。热击穿通常发生在电缆通电时，这是由电场引发的很长一段时间。
3.2电缆故障产生的原因
3.2.1受外力破损
据行业统计，受外力破损占电缆故障的比例约为60%，一般有临时施工造成破坏，地埋电缆长期受车辆、重物等冲击作用，造成电缆下沉、龟裂、拉裂等事故。
3.2.2电缆头及耦合器质量不合格
据行业统计，占全部故障的27%，电缆头、耦合器主要指的是接头的制作质量，其中，影响其质量的重要因素有：
2）环境的选择很关键，应在干燥、没有尘土的空间制作，避免因受潮，埋下内部空气湿度大造成的故障隐患；
3）选择符合行业规范的材质，其附件不符合行业技术标准，绝缘等性能差，短时间内就会出现老化严重迹象；
4）铸件原因（裂缝、气孔、砂眼等）破坏了内部绝缘，导致绝缘水平下降。
3.2.3敷设施工质量
据行业统计，占全部故障的12%，其中，主要因素有：①电力电缆的敷设作业未按要求和规程进行；②敷设过程中，用力不当，牵引力过大，选择位置不当，造成电缆护套机械损伤，最终产生故障。
3.2.4电缆本体
据行业统计，占全部故障的3%，主要有电缆的制造工艺和电缆绝缘老化2种原因引起。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
制造工艺中存在缺陷，由于电缆线芯同纸绝缘中的浸泽剂、橡套电缆中的绝缘物等，各自膨胀系数不同，制造过程中，不可避免的产生气隙，导致绝缘性能降低。
制造过程中，绝缘层内混入杂质，或半导体层有缺陷，或线芯绞合不紧，线芯带毛刺等，都将使电场集中，而引起游离老化。
电缆长期在高压高温情况下运行，容易产生局部放电，从而引起绝缘老化现象。受电场作用，电缆内部绝缘介质中气泡发生游离，致使绝缘性能下降。电缆敷设后，长期浸泡在雨水中，经过化学物质的腐蚀，致使出现龟裂、加快老化等现象。
4电力电缆故障的检测步骤
当电力电缆发生故障后，有一套完整、适用的步骤能使检测人员在比较短的时间里找到故障点。电缆故障点测寻步骤大致可以分为：（1）确定电缆的故障性质，即使用绝缘电阻表分别测量线芯对地绝缘电阻和相间绝缘电阻或在电缆远端将三相短路，在近端用万用表测量相间导体电阻判断故障的性质是确定是接地、短路、断线，还是它们的混合；是单相、两相，还是三相故障；是高阻、低阻，还是闪络性故障；（2）对故障电缆进行粗略的检测定位，方法是在电缆的一端使用仪器确定电缆故障点距离。常用方法有电桥法、波反射法；（3）找寻故障电缆的敷设路径，粗略检测到故障点后，我们就要探测电力电缆的路径，找出故障电缆的敷设路径和埋设深度，其常用的仪器是管线路径仪；（4）对故障电缆进行精确的定位，检测技术人员根据电缆故障预定位的结果，在电缆故障点附近，通过仪器和设备对电缆故障点的位置进行精确定位。基本方法是跨步电压法和声测定点法。
5电力电缆故障检测与定位技术方法
根据电缆故障的产生原理，对其进行故障点预测是处理故障的关键步骤，本文对配电网电力电缆故障检测与定位技术，进行深入分析：
5.1低压脉冲反射法
低压脉冲反射法，可以对低阻接地和开路故障进行精准快速地识别和定位，并且能够有效地测试电缆全长和电波在电缆中的传播速度。当电缆出现开路故障时，故障等效阻抗为故障电阻和电缆特性阻抗串联，此时开路中的故障电阻表现为无穷大，通过接入低压脉冲测试仪器脉冲信号形成全反射，测试端会收到同极性的脉冲反射信号，接收到同极性的脉冲上升沿与故障点的发射波形恰好相对应。
5.2高压闪络法
高压闪络测试法适用于测试电缆的高阻故障，例如：高阻泄漏故障和高阻闪络性故障。电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障，均称为高阻故障，电力电缆的绝大部分故障都属于高阻故障，高阻故障又分为高阻泄漏性故障和高阻闪络性故障。直流高压闪络法适用于测试高阻闪络故障，检测波形简单，容易理解。用低脉冲法是无法对高阻故障进行测试的，因为，故障点等效阻抗几乎等于电缆特性阻抗，所以其反射系数几乎为零，无法进行正常测试。
5.3冲击高压闪络法
冲击高压闪络法与直流高压闪络都属于高压闪络的范畴，因此，试验电路非常相似，而冲击高压闪络法更适用于测试大部分闪络故障。冲击高压闪络法，只需要在充电电容器与电缆之间增加一个球型放电间隙。
检测过程中，首先对充电电容充电，当电压充满后，此时球型放电间隙会击穿放电，电力电缆会得到一个瞬时高压，如果电压高于故障点的临界击穿电压时，故障点会击穿放电，并且将电流电压信号向两端传播。此时，检测仪器捕捉到该信号后就可以进行故障定位。与直闪法相比较，冲闪法波形比较复杂，辨别难度较大，准确度虽然较低，但是适用范围比直流高压闪络法更广。
结束语
电力电缆故障探测是一项技术性与经验性比较强的工作，要全面掌握电缆故障测试技术并拥有丰富的测试经验，需长期的一线工作经验的积累和不断地与同行进行技术交流，同时企业也应关心培养这类专业人才。论述了电力电缆故障分析诊断以及如何选择测试方法，有助于提高电力电缆故障测试技术水平。
参考文献：
[1]田书,尚鹏辉,寿好俊.基于EEMD的电缆故障测距方法仿真研究[J].测控技术,2016,(11):36-39+43.
[2]李玲,李康康,吴洁.电力电缆故障探测技术分析与应用[J].山东工业技术,2016,(22):157.
[3]蔡京.电力电缆故障判断检测技术与预防技术措施[J].建材与装饰,2016,(42):205-206.
[4]袁燕岭,李世松,董杰,高俊福,黄松岭,赵伟.电力电缆诊断检测技术综述[J].电测与仪表,2016,(11):1-7.
论文作者:荣融,宋蕴娴
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：故障论文; 电缆论文; 电力电缆论文; 高压论文; 测试论文; 电场论文; 脉冲论文; 《电力设备》2017年第14期论文;