摘要：本文对电力电缆故障分析与故障点定位进行研究。本文具体分析了电力电缆故障常见故障及原因，在此基础上，对电力电缆故障定位基本方法及应用进行了论述。
关键词：电力电缆；故障；原因；故障点定位
一、电力电缆的常见故障及原因
电力电缆常见故障大致有以下几种。
1、电力电缆质量缺陷故障。电缆质量缺陷故障主要包括电缆本体和其附件的质量缺陷故障。电缆本体质量缺陷故障：电缆绝缘中存在的气泡或气隙会使电缆绝缘在运行时发生局部放电，最终致使绝缘击穿；生产电缆时，电缆绝缘受潮，致绝缘老化击穿。电缆附件质量缺陷故障：热缩与冷缩头电缆绝缘层内有气泡、杂质，或其绝缘层的厚度不均，密封涂胶处密封不严造成电缆运行故障。
2、电力电缆机械损伤故障。机械损伤类故障比较容易识别，大多造成停电事故。一般造成电缆机械损伤的原因有：市政建设误伤电缆，偷盗电缆，小动物咬伤电缆，自然现象损伤电缆，施工损伤电缆。
3、电力电缆老化变质也极易引起电缆故障，老化变质的主要原因表现在以下几点：绝缘层内部含有气泡、杂质，电缆内屏蔽层上有节疤或遗漏，电缆长期过负荷工作，电缆超期服役，油浸电缆内绝缘油干枯，外界自然条件的影响等（如电缆沟内电缆布置密集、电缆沟及电缆隧道通风不良、电缆布置在干燥管内、电缆与热力管道安设距离太近）。
4、电力电缆在恶劣天气下发生故障。这主要由雷击过电压及大雾污闪引起，多发生在电缆终端头及套管表面。
5、电力电缆过负荷故障。电缆过负荷运行会造成导体温度过高，电缆绝缘加速老化，电缆金属护套膨胀、变形及接点发热损坏等现象。它将缩短电缆使用寿命，造成电缆运行故障。
6、化学腐蚀。电缆路径在有酸碱作业的地区通过，或煤气站的苯燕汽往往造成电缆铠装和铅（铝）护套大面积长距离被腐蚀，出现麻点开裂或穿孔，造成故障。
7、设计和制作工艺不良。电缆中间头、终端头安装工艺不良，材料选用不当，不按技术要求敷设电缆，同样会造成电场分布不均匀，这些往往也都是形成电力电缆故障的重要原因。
二、电力电缆故障点定位基本方法
1、电力电缆故障点定位基本方法
电力电缆故障点定位一般分为四个步骤：确定故障性质、粗测定位（又称预定位）、探测电缆路径和精测定点（又称精确定位）。
确定故障性质：即了解故障电缆的有关情况以确定故障性质。如，是何种类型的故障、故障相别、接地电阻情况等，只有确定了故障性质才可以选择适当的测试方法对电缆故障进行具体的诊断。
粗测定位：当确定了故障电缆的故障性质以后，根据故障的性质选择适当的测试方法测出故障点到测试端或末端的距离。这项工作是电缆故障测试过程中最重要的一步，决定着电缆故障测试整个过程的效率和准确性。常用的方法有电桥法和脉冲反射法。
路径探测：这部分工作主要是依据运行图纸和现场的电缆标示找出电缆线路的实际走向，但在电缆走向不清的情况下，则需要借助于仪器进行路径探测或鉴别电缆。通常是向故障电缆的完好线芯加一个音频电流信号，然后用探测线圈沿电缆可能的走向去接收此音频信号，从而找出电缆路径或鉴别电缆。
精测定点：这是电缆故障测试工作的最后一步，也是致关重要的步骤。在粗测出故障距离并确定了故障电缆的路径以后，由于测出的故障距离有一定的误差，而且实地丈量的距离同样也存在误差，因此在精测定点前只能判断出故障点所在的大概位置，要想准确地定出故障点所在的具体位置，必须经过精测定点。精测定点一般采用在故障相上施加一个高压使其对故障点放电，然后在粗测距离附近使用仪器通过声测法确定故障点的位置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前经常使用的定点仪器是声磁同步探测仪，其基本原理是利用故障点放电时声波和电磁波传播速度的差异，通过分析接受到的时间差来确定故障点的具体位置，准确性较高，但对于金属性接地则效果不明显，需要用感应法定点。
2、电力电缆故障点定位应用实例
2018年6月25日上午6：45分，某线发生A相接地。在对该线路（架空、电缆混合线路）进行了故障特巡后，未发现异常情况。9：32分向调度申请该线转为线路检修，进行进一步的故障点查找。
（1）故障确认：该段电缆从35kV某变电站至该线路52#塔，将电缆与架空线解开后，在该变电站侧用5000V绝缘电阻表对电缆进行测试：A相绝缘电阻为0MΩ，用万用表测试，绝缘电阻为115Ω；B相绝缘电阻为10MΩ，偏低；C相绝缘电阻为10000MΩ，正常。确定为电缆低阻故障。
（2）路径确认：故障电缆无运行图纸，但现场路径标志清晰，电缆走向明确。
（3）粗测定位：使用电缆测试车测定（波速取89m/μs）：电缆全长1085m，A相故障点位于距该变电站687米处。
（4）精测定位：由于该电缆投运时间较长，且曾经发生过故障，为避免高压试验的冲击电压造成故障的扩大，没有尝试以B相电缆作为测试对象。但A相电缆是低阻接地（金属性短路），精确定位时的放电声音很轻，使用声磁同步法，故障点的确定十分困难。
（5）特殊方法定位：该线路电缆规格为YJV22-26/35 3×120，2013年2月投运。在2015年7月曾发生过故障，经询问当事人，故障点均为中间头，虽是大雨天气，但因为已造成供电中断，为尽快恢复供电，在不得已的情况下只好搭了个工棚冒雨抢修。修复时采用两套冷缩中间接头（另一路采用两套绕包中间接头）当中嵌一段电缆的方式。根据这一情况，考虑到当时的天气因素，中间接头是故障的第一怀疑对象，而且预定位点也在中间接头附近，因此在经过电缆识别并做好安全措施的情况下，切除了这两套中间接头。经绝缘测试，故障点并不在中间接头，而是在切断点靠变电所端约32米处。当晚23：00，通过开挖并在32米处将电缆开断，故障点消除（B相绝缘电阻也恢复正常），因此确定为电缆本体故障。故障电缆暴露后，外表无明显损伤、无击穿点。26日凌晨3：30分，故障电缆修复完毕。
（6）故障分析：故障发生后，在对该变电站的查看时发现，其主变35kV真空开关（手车）的下桩头侧装有“过电压吸收装置”（RC吸收器），且A相电阻器已烧毁。从现场情况看，电阻器的烧毁是因为长时间流过较大电流所致，如果是电缆先发生单相接地故障，则作为负荷端的RC吸收器上不会流过故障电流。因此，极有可能是因为电容器损坏导致一个较大的电容电流形成，将电阻器烧毁，在电阻烧断的瞬间产生一个过电压，将电缆本体上的薄弱点击穿而导致电缆故障的发生。
7月2日，对故障电缆进行了解剖。电缆外护层上未发现明显破损点，剥开外护套和钢带后，才在距离切断位置约27米处的内护层上发现一个烧穿的小洞；剥开内护层，故障点暴露，约有10cm长的绝缘层被烧坏，导线未断股，且铜芯烧熔现象不明显，整段铜芯呈灯笼装膨胀。结合线芯内有明显水分和铜屏蔽变色的情况分析，认为是线芯内水分因受热引起了铜芯膨胀。在解剖前辨别故障相时发现，除了故障相的绝缘电阻为0MΩ以外，还有一相的绝缘电阻仅有0.3MΩ（即B相）。因此，我们对这一相电缆也进行了解剖：内护套、铜屏蔽上均无损伤痕迹；剥除铜屏蔽后，才在外半导体屏蔽层上找到了一个如绿豆粒般的小孔；剥除半导体，在绝缘层上发现一个比绿豆稍大、呈三角形状的小孔，其深度已达导体屏蔽层，但小孔处未形成明显的放电通道。分析认为，这是一个因电压升高而即将形成电缆绝缘贯穿性故障的临界状态的情形。7月8日，在某电缆专业单位实验室对该线线故障电缆的样品做了进一步的检查：绝缘层的螺旋切片和绝缘层透明检查。结果在非故障相段（B相电缆）发现有明显的“水树”和杂质存在的现象，在故障相也同样找到了“水树”的存在。
（7）小结：对电缆故障诊断而言，这次的测试工作也不成功。对于电缆金属性短路故障，单靠声磁同步法进行精测定位是难以达到理想的效果的，应使用跨步电压定点法或音频巡测法作为辅助手段。
三、结束语
随着人们对电力的日益依赖，对于电缆的故障问题分析也越来重视。只有将电力电缆的故障进行准确的分析，采取科学的方法进行排查，在现实工作中才能够更加轻松的进行故障定点修复操作，也就能够更加及时地将故障修复完毕，使电路尽早恢复畅通。
参考文献：
[1]电力电缆故障点定位的原理及方法.中国化工仪器.2017.06
论文作者:任建新
论文发表刊物:《河南电力》2018年21期
论文发表时间:2019/5/21
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