摘要：随着电力电缆在城市电力建设改造中的广泛应用，保障电缆线路的安全运行成为对供电系统运行的基本要求之一。由于各种原因，电力电缆线路常常会出现不同程度的故障，故障的出现会造成电网运行的异常，使供电出现中断，影响人们的正常生活。因此，电力电缆的运行质量及在故障情况下，电力电缆的故障定位及探测技术已经成为电力系统运行的一项重要技术。
关键词：电力电缆；故障分析；探测技术
1电力电缆常见故障及原因分析
1.1电力电缆敷设的施工质量
随着国家经济的发展，电力电缆敷设的任务量不断增加，部分施工未按相关规程进行，再加上在实际敷设过程中面临着很多不确定因素，由此很容易出现电缆护层和绝缘损伤，日久产生故障。
1.2外力破坏
在城市化发展的过程中，由于市政建设，工程作业频繁，很容易对电缆线路造成毁灭性的损伤；电缆敷设完成后，会受到压力、冲击力等重物作用，导致电缆下沉、铅包龟裂、中间接头拉断拉裂等事故产生。
1.3绝缘层老化变质
电缆长期在电和热的作用下其物理性能会产生变化，导致绝缘层性能下降。尤其是超负荷运行时，电缆的温度会随之升高，在炎热的夏季，电缆的温升常常导致电缆薄弱处或接头处被击穿。
1.4接头的制作质量不合格
导致接头的制作质量不合格有以下几个因素，一是接头未按工艺规程的要求进行，制作工艺不良，密封性能差；二是接头制作时，周围环境湿度较大，导致潮气侵入；三是接头材料选用不当，电缆附件不符合国家颁布的现行技术标准；四是电缆制作时，纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷，电缆接头盒铸铁件有砂眼、瓷件的机械强度不够等。
1.5绝缘介质受潮
电力电缆的接头处受本身的质量和安装质量等方面的影响，会造成结构不密封，极易造成电缆接头受潮；制造电缆包铅（或铝）时留下砂眼或裂纹等缺陷，也会使绝缘受潮。
1.6电缆过热
在电力电缆施工的过程中，需要将电缆敷设在地下，在电缆绝缘介质内部由于气隙游离，导致电力电缆的局部过热，安装在电缆密集、通风不良处的电力电缆，更容易发生电缆过热的问题，从而导致电力电缆外部绝缘介质加速老化。
2电力电缆故障类型
电力电缆故障可分为两大类型：第一类为电缆导体损伤产生的故障，一般表现为开路或断线故障；第二类为相间或相对地之间绝缘介质损伤产生的故障，这类故障一般表现为低阻、泄露性高阻和闪络性高阻三种情况。
3电力电缆故障的粗测及判断
3.1电力故障的探测方法
低压脉冲法：依据微波传输理论（雷达原理），在电缆故障相上加一脉冲信号，当电波传输到故障点时必然有部分反射回来，通过分析入射波与反射波的时间差，计算出故障点的距离。
高压脉冲法：又称高压闪络法，是指在高压的作用下使电缆故障点击穿形成闪络放电，使高阻故障转化为瞬间短路故障并产生反射法。闪络法又分为冲闪和直闪两种，若高电压是通过球间隙施加至电缆故障相，且3-5秒钟冲击一次则称作高压冲闪法。若直接将高电压施加到电缆故障相直至击穿则称作高压直闪法。
二次脉冲法：首先对故障电缆发射一个低压脉冲，脉冲在高阻的故障点由于特性阻抗变化不大，不会产生反射。脉冲在另一终端被反射回来后，仪器将这个“完好”波形存储起来。然后对故障点电缆发射一个高压脉冲，故障点被击穿，击穿瞬间变成低阻故障，此时仪器触发一个低压脉冲，低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。仪器把两次低压脉冲的波形叠加起来，交叉点的位置就是故障点位置。其特点是易操作、多功能，回波图形简易。
3.2电缆故障的判断
①当故障点电阻等于无穷大时，用低压脉冲法测量容易找到断路故障，一般来说，纯粹性断路故障不常见到，通常断路故障为相对地或相间高阻故障或者相对地或相间低阻故障并存。②当故障点电阻等于零时，用低压脉冲法测量短路故障容易找到，但实际工作中遇到这种故障很少。③当故障点电阻大于零小于100Ω时，用低压脉冲法测量容易找到低阻故障。④闪络故障可用直闪法测量，这种故障一般存在于接头内部，故障点电阻大于100Ω，但数值变化较大，每次测量不确定。⑤高阻故障可用冲闪法测量，故障点电阻大于100Ω且数值确定。
4电力电缆故障测距方法
4.1电桥法
电桥法的原理是利用双臂电桥来测量电力电缆线路从起始端到故障点的线路阻值，然后根据电阻率得出故障点距起始端的距离；或者是先测出电缆故障段的压降和全长的压降，二者的比值乘以电缆的总长度就是故障距离。电桥法主要包括直流电桥法、直流电阻法和压降比较法。电桥法只能用于测量低阻故障，且不能是断线故障。
4.2低压脉冲法
低压脉冲法探测电缆故障是由脉冲发生器向电缆中输入低压脉冲信号，脉冲波沿电缆线芯传播，当遇到电缆中阻抗不匹配的点，如：短路点、开路点、低阻故障点和电缆接头等，脉冲信号就会产生反射，此时，示波器就会记录下脉冲波从发射到反射回来的时间差，就可以计算出故障点的距离，计算公式如下：
式中：
L——从测试端到电缆故障点的距离，单位m；
t——脉冲发射到反射回来的时间间隔，单位；
v——脉冲在电缆线芯中传播的速度，一般为160m/。
4.3二次脉冲法
二次脉冲法是通过高压脉冲发生器给存在高阻故障或闪络性故障的电缆施加高压脉冲，让电缆的高阻故障点发生击穿燃弧，由于弧光电阻很小，在燃弧期间原本的高阻故障就瞬间变成了低阻短路故障。此时，在测试端加入测量用的低压脉冲，记录下此时低压脉冲反射波形（称为带电弧波形），可明显观察到故障点的低阻反射脉冲；在故障点熄弧后，再向故障电缆注入低压脉冲，记录下此时低压脉冲的反射波形（称为无电弧波形），此时由于故障点恢复成高阻，所以低压脉冲信号在故障点无反射或者反射信号很小。此时将带电弧波形和无电弧波形相比较，波形明显分歧的点就是故障点。
5电力电缆故障定点方法
5.1声磁同步法
声磁同步法是利用高压脉冲发生器对故障电缆施加高压脉冲，此时在电缆周围就会产生脉冲磁场信号，此外故障点还会有放电声，声音和脉冲磁场在介质中传播的速度不同，此时用探测仪的探头接收故障点的声信号和脉冲磁场信号，同时计算出二者的时间差，同时沿电缆敷设方向不断移动探测器探头，时间差最小点就是电缆故障点。
5.2音频信号法
音频信号法主要用来探测电缆的走向。在电缆两相间或者相和金属护层间（在对端短路的情况下）加入一个音频电流信号，用音频信号接收器接收这个音频电流产生的音频磁场信号，就能知道电缆的敷设路径；在电缆中有金属性短路故障时，对端就不需要短路，在发生金属性短路的两者间加入音频电流信号后，接收器在故障点上方接收到的信号会突然增强，过了故障点就会明显减弱，信号明显增强的点就是故障点。
5.3声测法
声测法是通过听故障点的放电声音信号或看故障点的放电声音信号所转换成的其他信号来查找故障点的方法。测试时，利用高压试验设备向故障线芯放电。由于故障点具有一定的故障电阻，在放电过程中，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。在粗测位置的附近用拾音器反复听测，振动最大、声音最大处就是电缆故障点的位置。
结语
电力电缆运行环境特殊，常会因为内外界因素的影响而出现故障，影响电力系统安全可靠的运行。当电力电缆发生故障时，要从故障产生的原因和性质出发，结合实际情况选择合适的检测方法，快速精确地找出故障点，并采取措施及时修复。
参考文献
[1]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，2010（1）.
[2]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，2011（3）.
论文作者:孟昭阳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/26
标签：故障论文; 脉冲论文; 电缆论文; 电力电缆论文; 低压论文; 信号论文; 反射论文; 《电力设备》2017年第28期论文;