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摘要：电力系统能否安全运行，和电力电缆具有密切的关系。如果电力电缆发生故障，电力系统就不能顺利运行。而目前的大形势下，一旦造成断电停电的现象，国民经济就会遭受损失，如果不能够及时排查故障所在地，及时解决问题，造成长时间停电的现象，那么整个经济损失是十分巨大的。因此，如何快速准确地在整个电网中判断出故障点，已然成为世界上所有国家在电力工程领域的专家们争相研究的热点问题。本文主要介绍了在几种不同情况下，其相应的故障排除法，降低故障的发生率，减少经济损失。
关键词：电缆故障；测试技术；应用
引言：
近年来，我国经济水平快速提高，电缆电网的数量和密度也越来越大。电缆数量增多和长时间的工作环境，导致故障频率增加。由于电缆线路的隐蔽性很强，测试设备和技术有限等原因，电缆故障检测的效率很难提升。因此，如何有效地进行电缆故障检测，确保电力供应的安全性，是电力电缆运营管理的重要内容。
一、电力电缆应用优势与弊端
在供电企业中电力电缆的应用主要具有以下优势：
（1）较高的适用性：即在电力线路布设中，由于电力电缆分布电容相对较大，机械强度相对较高，且不同材料的载流量存在差异性，能够满足不同环境下的使用需求，有效提升电能分配与传输质量。
（2）较强的安全性：电力电缆配有绝缘保护层，在使用过程中能够降低外界环境对电能分配与传输产生的影响。加之，随着电力电缆行业的高速发展，电力电缆性能得到不断强化，其安全性、节能性得到提升，保证了电能传输的稳定性、可靠性。
（3）耐久性与美观性：电力电缆低下埋藏技术的应用，降低了电力电缆应用对人们日常生活的影响， 实现地上空间节约的同时，增强了环境美观性。同时耐火线缆、低烟无卤电缆、防老鼠电缆、耐温/耐磨线缆等产品的产生，提升了电缆应用的广泛性与耐久性。
在供电企业中， 电力线路电流电力故障是影响电力系统安全与稳定运行的关键因素，通常情况下，导致电力电缆产生故障的因素主要表现在以下几个层面：
（1）机械损伤：该问题多发生在电力电缆安装与使用过程中。例如，电力电缆安装过程中，由于用力过猛，使电缆出现损坏；在电力电缆使用过程中，电缆附件的建筑施工、行车荷载等也将对电缆造成不利影响，使其受外力作用出现损坏；土地沉降、大风、泥石流等自然灾害的发生，易导致电缆出现接头断裂、松动、导体拉断等问题。
（2）绝缘受潮与老化变质：导致该问题产生的原因有很多， 如电缆在长期使用过程中金属护套发生腐蚀形成穿孔问题或被外物破坏，使电缆受潮产生故障；由于电力电缆安装操作失误，导致接头盒或终端盒进水；在电场或温度的影响下，电缆绝缘介质中气隙出现游离，从而降低电缆绝缘性或是局部绝缘介质发生碳化损坏。
（3）材料质量缺陷：该问题普遍存在于电缆绝缘材料、电缆附件以及电缆铅铝护层上。如电缆绝缘材料绝缘性能无法满足实际需求或绝缘材料管理不当出现损坏、受潮问题；电缆附件（铸铁件、瓷件等）不符合相关标准；电缆铅铝护层破裂、褶皱等。
（4）工艺缺陷：在电力电缆设计与生产制造过程中，由于设计不科学（如缺乏防水设计、为考虑电场对电缆的影响）或使用的制造工艺粗糙（不符合规定技术要求）导致电缆应用过程中产生故障，影响电力线路安全与稳定运行。
（5）过电压与绝缘物流失：通常情况下，电力电缆在大气过电压作用下可能发生绝缘层击穿现象， 从而引发电力电缆故障。与此同时，在电缆铺设过程中，因电杆所在位置的影响，浸纸绝缘电缆会出现高低落差，使绝缘油产生变化，降低电缆绝缘性能力，引发电力电缆故障。
二、电力电缆故障性质分析
由于电力电缆具有供电可靠、不占地面和空间、受各种自然灾害影响较小等优点，使在现代电网供电系统中，电缆的使用数量急剧上升。与此同时，电缆的故障几率也随之增加，这给电力管理部门带来很多困扰，也给电网的安全运行提出了更大的挑战，因此迅速准确地判断故障点的位置，对保证供电线路的及时修复和恢复供电有着重要意义。电缆故障的探测方法取决于故障的性质，探测工作的第一步就是判明故障的性质。电缆故障的性质可分如下几种。
1)接地故障，即一芯或多芯接地。
2)短路故障，即两芯或三芯短路。
3)断线故障，即一芯或多芯被故障电流烧断或外力破坏断开。
4)闪络性故障，即当所加电压达到某一值时，绝缘被击穿，而当电压低于某一值时，绝缘又恢复。
5)混合故障即同时具有两种和两种以上性质的故障。另外，高阻与闪络性故障的区分不是绝对的，它与高压试验设备的容量或试验设备的内阻等因素有关。而在各种建设飞速发展的今天，外力破坏成为电力电缆故障的主要原因之一。
一般在测定电缆故障类型时，首先用2500V以上兆欧表测量绝缘电阻，对电缆进行直流耐压试验以鉴定电缆是否有故障。泄露电流可能出现的情况有:①泄露电流变化很大。②泄露电流值随试验电压的升高而急剧上升。③泄露电流值随时间延长有上升的现象。
三、电力电缆故障测试方法
探测电缆故障的方法一直是个研究课题，在国内外已采用不少方法，各有特点和局限性，归纳起来有三种:原始的分割探测法;仪器探测法;ECAD法(即电子性能表征和诊断系统)。这种系统是用一个PC驱动数据探测系统，测量各种电气性能和提供时间范畴反射仪(TDＲ)图像。它可以和历史资料相比较，并且通过TDＲ容易探测到故障的程度和地点。电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电缆故障的测试一般分为两个过程:即故障电缆故障点距离的测试;故障点定点的测试。故障电缆故障点距离的测试即测距方法有三种:回路电桥平衡法;低压脉冲反射法;闪络法。闪络法又可分为直流高压闪络法和冲击高压闪络法两种。故障点定点的测试方法有感应法和声测法两种。电缆故障类型有多种，如何根据故障类型采用合理的测寻故障方法并迅速确定电缆故障点，具有重要意义。在计算机广泛应用的今天，电缆故障探测技术也面貌一新，并进行了智能化发展。现就探测电缆故障的主要步骤进行逐一详解。
3.1测距
电缆故障测距，又叫粗测，在电缆的一端使用仪器确定故障距离，现场上常用的故障测距方法有古典直流电桥法与脉冲法。
3.1.1直流电桥法
回路电桥平衡法是使用直流电桥对电缆故障进行测距的一种方法，简称电桥法，现场人员有把Ｒf＜100kΩ的故障称为低阻故障的习惯，主要是因为传统的电桥法可以测量这类故障。电桥法对于短距离电缆故障的测距，准确度相当高，因此，目前还在使用。基于电缆沿线均匀，电缆长度与缆芯电阻成正比，并根据惠斯登电桥的原理，将电缆短路接地、故障点两侧的环线电阻引入直流电桥，测量其比值。由测得的比值和电缆全长，可获得测量端到故障点的距离。
使用电桥法对电缆单相接地故障测距原理是先在电缆的另一端，将电缆的故障相和正常相的电缆导体用不小于电缆截面的导线跨接。然后在一端将故障相的电缆导体接在电桥的另一端子上。使用电桥法对电缆两相短路或两相短路并接地，故障进行测距时，需要有一个非故障导体和故障导体一起形成一个环，当电桥平衡时便可得到故障点的距离。
3.1.2脉冲法
1)低压脉冲反射法。低压脉冲反射法探测电缆故障是由仪器的脉冲发生器发出一个脉冲波，通过引线把脉冲波送到电缆的故障相上，脉冲波沿电缆的线芯传播，当传播到故障点时，由于故障点电缆的波阻发生变化，因而有一脉冲信号被反射回来，用示波器在测试端记录下从发送脉冲和反射脉冲之间的时间间隔，即可算出测试端距故障点的距离。开路与低阻故障可用低压脉冲反射法，低压脉冲反射法的先进之处在于使现场测得的故障波形得到大大简化，将复杂的高压冲击闪络波形变成了非常容易判读的类似于低压脉冲法的短路故障波形。降低了对操作人员的技术要求和经验要求，极大地提高了现场故障的判断准确率，达到快速准确测试电缆故障的目的。
2)闪络法。闪络法的基本原理与低压脉冲法相似，是利用电波在电缆内传播时在故障点产生反射的原理，记下电波在故障电缆测试端的故障点之间往返一次的时间，再根据波速来计算电缆故障点位置。据统计，高阻及闪络性故障约占整个电缆故障总数的90%。高阻故障要用冲击闪络法，而闪络性故障可用直流闪络法测试。实际现场上是通过试验方法区分高阻与闪络性故障的。
3.2定点
电缆故障定点，又叫精测，即按照故障测距结果，根据电缆的路径走向，找出故障点的大体方位来。在一个很小的范围内，利用放电声测法、感应法或其他方法确定故障点的准确位置。
3.2.1声测法
声测法是目前电缆故障测试中应用最为广泛而又最简便的一种方法。95%以上的电缆故障都是用此方法进行定点，很少发生判断错误。
声测法是利用直流高压试验设备向电容器充电、储能，当电压达到某一数值时，经过放电间隙向故障线芯放电。由于故障点具有一定的故障电阻，在电容器放电过程中，此故障电阻相当于一个放电间隙，在放电时将产生机械振动。根据粗测时所确定的位置，用拾音器在故障点附近反复听测，找到地面振动最大、声音最大处，即为实际电缆故障点位置。
3.2.2感应法
当电缆芯通过音频电流时，其周围产生一个相同频率的交变磁场，这时，若在电缆附近放一个线圈，线圈中因电磁感应而产生一个音频电势，用音频信号放大器将此信号放大后送入耳机或电表，则耳机中将出现停电音频信号，电表也将有所指示。若将线圈沿着电缆线路移动，则可根据声音和电表指示变化，来判断电缆故障点的位置。这种方法称之为感应法。其特点是接收器可用一平板与大地作电容耦合，便于持续地寻找，较为适用混凝土或沥青路面。目前较少用感应法进行电缆故障的定点，这主要是它只适应于听测低阻相间短路故障和在特殊情况下听测低阻接地故障。但在电缆故障的测量中，广泛地作为辅助方法来应用。
近年来，我国也开发了不少新的电缆故障探测仪，如KＲCL－V型探测仪，它由测闪仪、路径仪、定点仪组成，采用单片机高速信号处理技术，利用脉冲反射原理来探测故障，用于探测电缆短路，断路和各种低阻、高阻故障并精确定位其误差精度也很高。
四、供电企业应用中电缆故障测试技术控制要点
在应用电力电缆故障测试技术时，应注意以下要点：①做好故障测试技术应用准备工作，对电力电缆长度、预留情况、工作电压、电力接头情况等具有全面、准确的了解；②根据电力电缆实际情况科学选择故障预定位检测技术探寻故障电缆故障位置，保证故障定位的准确性，用以实现故障测试质量，提升故障检修效率； ③对影响预定位误差的因素具有全面的了解，知道仪器误差、波速误差等对故障测试结果的影响。从而确保所应用仪器质量符合有关规定，规范技术应用行为，提升工作人员操作质量，实现各种误差的有效控制。例如，针对波速误差，需以电缆长度为衡量标准，缩短误差与准确数值之间存在的差距；④注重波形的准确获取。在此过程中，当电缆一段无法获取波形时， 可通过加大燃弧电流或更换测量端点的方法进行处理； 针对过长的电缆可通过适当增加触发时间或提高冲击电压的举措进行处理。
结束语：
电网运行中，电缆是非常关键的部分，电缆发生故障会直接影响整个电力系统的安全性、稳定性。电力电缆故障测试技术是当前电力工程领域中研究的热点问题之一，但是面我国电力电缆故障检测技术有待进一步的提高，需要不断加大科技投入，研发新技术，提高配电可靠性，为社会经济发展提供重要保障。
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论文作者:安戈
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/30
标签：故障论文; 电缆论文; 电力电缆论文; 电桥论文; 脉冲论文; 测试论文; 方法论文; 《防护工程》2019年第4期论文;