摘要：高压电缆外护套一旦破损，外护套通过大地形成通路且受到电缆回路导体及邻近电缆回路交变电场的影响，护套上的感应电势≠0，此时，电缆金属护层上将产生环流损耗，从而影响电缆的载流量。并且，因金属护层接地产生的环流将导致电缆发热，加速电缆老化，影响电缆绝缘寿命。因此对电缆外护套破损故障进行探测就显得非常必要。
关键词：高压电缆；外护套故障；探测方法
引言
对电缆线路来说，高压电缆外护套是其非常重要的组成部分之一。但是在实际的电缆线路施工操作过程中，由于一些外部因素，比如脱伤、压伤等等都会对外护套造成一定的损伤，而在运行过程中，也会由于外力破坏等原因造成电缆外护套的损坏。电缆外护套的损坏不仅会对整个电缆线路造成安全隐患，而且电缆金属套外护套的损坏影响下，会出现回路、环流的问题，导致电缆的损耗程度加大；另外，电缆外护套的破损，会加重空气和水分的流动，导致电缆金属套会在一定程度被腐蚀，从而简短金属套的使用寿命。而通过对电缆外护套故障探测，能够及时的发现造成电缆外护套自身存在的一系列安全隐患，及时对其进行科学有效的处理，不仅能够杜绝安全事故的发生，而且能够增强电缆外护套的使用期限，所以对电缆外护套故障探测方法进行研究是非常重要的。
一、高压电缆一般故障类型
第一，断线故障：在高压电缆的运行的过程中，当发生有一相或多相电缆电流不连续时，但经过测量，电缆的绝缘电阻没问题，这时很可能是电缆出现了断线故障。第二，短路故障：顾名思义指电缆发生了短路，当发生此种故障时，电缆的接地电阻值呈现不同的状态，如果接地电阻小于一百千欧，则为短路故障;若在一百千欧以外，则为短路故障。第三，接地故障：此种故障分为单相接地故障和多相接地故障，又根据发生故障时的电阻值的不同，分为低阻接地故障和高阻接地故障。第四，闪络故障：如果电缆电压过高，或高压持续时间较长，可能出现瞬间绝缘击穿的情况，就是闪络故障。第五，复合型故障：当电缆线路同时出现两种及以上的故障并存时，称为电缆的复合型故障。
二、引起电缆外护套故障的原因
由于电缆的外护套是起到一定的外界保护作用，但是电缆的外护套并没有防止白蚁侵蚀的保护作用，所以在日常的使用过程中，不可避免的会受到白蚁的侵蚀攻击，导致电缆外护套引起故障。在对高压电缆进行施工的过程中，并没有对预防白蚁作出妥善的处理，而由于其长期深埋地下，没有办法对其注射相关白蚁药物，对白蚁的日常预防做不到切实有效的防治，导致电缆外护套故障出现的绝大部分原因都是来自于白蚁的侵蚀，所以在查找电缆外护套故障的同时，要不断的加大对白蚁的清除力度，防止白蚁对电缆外护套的侵蚀。很多情况下，由于施工单位在完成工程的施工后，对泥土进行回填的时候，并没有将施工现场进行及时的清理，导致很多木板并遗留，而这些木板给白蚁建造自己的巢穴却带来了很大的便利条件，导致白蚁越来越“猖獗”，所以在电缆施工过后，一定要保证施工现场的干净整洁，尽量将木板、木屑等杂物妥善处理，保证白蚁没有能够建造巢穴的环境。
三、检测及定位方法
当高压电力电缆出现故障之后，尽快的确定故障的发生位置，保证第一时间对电缆故障进行处理，是非常重要的问题，在查找过程中，可以采用先进的检测手段，去测试故障的波形，然后对反馈的波形进行分析确定故障发生的精确位置，确定故障是否发生在接头位置，还可采取外保护套故障排除法，电缆保护层在正常使用过程中的电阻一般为零，但是在出现故障之后，保护层的电阻就会发生变化，利用此原理，对电缆的保护层进行电阻测量，利用各个阶段的电阻差值，来确定故障发生的大致范围，在大致范围得到确定后，再进行精确的检测方式确定故障发生的精确位置。由于高压电缆结构的特点，其外护套故障可采用高压电桥法来进行检测及定位。检测及定位主要由粗测定位和精测定位两步骤完成。通常电缆金属护层材料为铅或铝，与电缆线芯相比，电阻稍大，且均匀分布，因此，XP与PM之间的电阻之比等于其长度之比。结合等效电路图，在电桥平衡后，可知电缆护层粗测定位即可判断出故障点的大致位置。精测定位是基于粗测定位的基础上，在粗测定位判断出故障点的附近范围内，对故障点进行精确定位查找。采用电缆护层定位电源持续输出脉冲型电流信号，利用跨步电压法进行电压信号采集。精确定位时，定位电源持续输出脉冲电流信号，故障点附近会感应出电压信号。从电缆外护套故障点流入土壤的电流，土壤表面电位呈漏斗状分布。跨步电压指示器两只探测棒采用平行于电缆的方向，在电缆上方土壤中提取信号。通过观察跨步电压指示器指针偏转方向，寻找土壤中电势最低点或跨步电压零点，即为外护套故障点。
四、现场故障查找方法
1、磁场干扰排除
外护套故障定位过程中，检流计的平衡至关重要。但在故障电缆附近，往往运行有工频大电流的其他线路，产生较大的磁场干扰。要想有效防止干扰信号对监测的干扰，首先就需要对干扰信号的类型进行区别，然后在此基础上制定有针对性的抑制措施。目前，较为有效的一种抑制方法就是提高试验人员对干扰信号波形及其之间的区别能力，并相对全面准确的掌握高压电缆局部放电的特征与电压电流和时间规律等有关内容，尤其是局部放电的电压相位特征和电气设备局部放电效应。局部放电电压相位特征是指造成高压电缆局部放电电荷的趋向性。通常而言，许多高压电缆绝缘层发生局部放电时，放电电压的相位与零位都具有一定的特征，而许多局部放电在线监测系统就是利用这一特征来实现对高压电缆局部放电位置的监测与定位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆局部放电效应是指电压效应和时间效应，即局部放电电压会随着时间的变化而变化，即高压电缆局部放电往往会随着时间而呈现出某种共有的特征。利用这一点，也可以达到较好的在线监测效果。
2、多点故障处理
当被试电缆外护套存在多点故障时，通常无法同时定位出来。检测时一般优先查找最严重的故障点，然后再逐点排查。对于同一回路三相电缆都有外护套故障时，由于没有辅助电缆，高压电桥法无法测量，此时可采用恒流源烧穿和脉冲定位法查找，效果显著。
3、穿管内故障查找
对于电缆故障点位于绝缘穿管内的护套缺陷，无法采用跨步电压法，此时可测量绝缘穿管端部电缆外护套表面的电位分布，若两端电位分布方向相反，可断定护套缺陷在绝缘穿管内。若穿管浸没于水中，可测量水中电压分布。要精确定位穿管内部故障点位置，借助穿管工具，用万用表测量管内电缆表面电位分布，负电压最大处即为故障点。
4、跨步电压平行检测
对于电缆外护套故障的查找工作，一般情况下会采用电缆故障定位来进行检测，但是由于电压测量会存在一定的误差，而且电缆总长度也由于一些外部因素的影响存在一定的误差现象，所以导致对电缆故障的定位不够准确，定位的不准确对解决故障直接造成了严重的阻碍影响。所以利用跨步电压法能够更加准确的对故障产生的位置进行定位，方便工作人员能够及时的对故障进行定位并开展有效的解决办法，保证电缆外护套不仅能够安全运行，而且能够延长其自身的使用寿命。利用跨步电压法来查找电缆外护套中的故障，需要的基本设备就是高压信号发生器、一套带有探针的电位差计或者是毫伏表都可以，具体的故障查找方法就是在电缆金属套与地之间加入高压脉冲电流，在加入高压脉冲电流之后，利用电位差计沿着电缆的所有路径进行检测和探测，这样能够将电缆的所有路径中外护套能够出现故障的地方进行严格的排查，能够及时的发现故障所在地，并给予相对应的解决措施。跨步电压法是通过在土壤中找寻电势的最低点、或者是跨步电压的零点，利用这种方法，使得跨步电压指示仪能够保持在相对来说比较敏感、并且指针摆动幅度比较大的一个点，这样才能够对电缆外护套故障的地方进行准确的位置定位。在利用跨步电压法找到电缆外护套故障的位置的时候，要立刻进行挖掘，将电缆外护套的实际情况进行检测和分析，分析出现电缆外护套故障的原因，避免之后出现类似的故障。
五、高压电缆外护套故障探测方法的具体应用
某高压电缆线路发生跳闸，经过故障巡视和测量，故障点位于长约100m的顶管内。将故障电缆拉出后发现，电缆外护套受损严重，电缆绝缘也受到损伤。翻查历史记录，2014年4月进行了一次电缆外护套绝缘电阻试验，当时电缆外护套出现破损现象，经电桥法故障定位，初步确定故障点位于顶管里，由于顶管长度较长、深度较深，普通跨步电压检测仪器无法进入顶管内部进行精确定位，也无法在地面定位，故无法确定电缆故障性质和故障点位置。电缆带故障运行一年后，最终发生跳闸。本次故障如果能在2014年4月检测时精确定位和确定故障性质，及时修复故障点，可能避免跳闸事故的发生。
2、新型电缆故障定位装置测量方法
传统跨步电压测试方法在排管敷设和顶管敷设方式中难以定位到故障点位置，主要原因有两个：脉冲电流产生的跨步电压信号无法到达地面，金属探针无法探测出信号；金属探针无法进入排管和顶管内，无法直接在管内探测跨步电压信号。原因（1）受限于土建影响，难以通过解决此问题来实现精确定位。至于原因（2），可以通过利用一种替代金属探针的装置，进入排管或顶管内探测故障点位置。电缆表面，两个探头相距1m，分别连接检流计正负极。可通过检流计指针摆动方向确定探头与故障点位置关系，利用前置高清摄像头可精确定位故障点位置，并清晰查看故障点性质。某线路停电检测，利用电桥初步定位故障点位于#4—#5接头间一段排管内，使用新型电缆故障定位装置进入排管内部，越往排管内部，检流计指针摆动幅度由大变小，当检流计指针几乎为0的时候，通过摄像头可以清晰看见排管内部有白蚁的痕迹，基本排除是外力破坏造成的故障。
结束语
当前我国对于电缆的用量以及电压的等级上正在不断增加，高压电缆外护套是电缆线路当中必不可少的一部分，不仅对电缆的安全运行有一定的影响，而且对电缆的整体使用寿命也产生一定的影响。文章研究并分析了电缆外护套故障检测及定位方法，高压电桥法可将初步查找故障点，结合跨步电压法达到精确定位。提出了将故障电缆与辅助电缆线芯短接或将故障电缆线芯接地有利于消除现场磁场干扰，平行移动探测棒至土壤中或用浸过盐水的湿毛巾包裹探测棒采集跨步电压信号等现场检测方法，提高故障定位准确度，提升检测效率。
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论文作者:李宏峰,胡建彬,谷冉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/10
标签：护套论文; 电缆论文; 故障论文; 电压论文; 高压论文; 白蚁论文; 位置论文; 《电力设备》2017年第2期论文;