摘要：电缆的应用为高压电力的输送起到了重要作用，但与此同时，电缆用量的增加也导致其故障发生状况呈现出上升趋势，威胁着电力系统的安全、稳定运行。有鉴于此，本文分析了高压电缆运行与维护过程中常见的一些故障，并对引发这些故障的因素进行了探讨，在此基础上提出了高压电缆故障防治与处理措施。
关键词：高压电缆；常见故障；排查
电缆在输电线路中将发挥电能传输的重要作用，一旦发生故障就会影响到线路运行。从结构上来看，电缆由多根线芯构成，外部有绝缘涂层、和密闭包皮。受内外部因素的影响，电缆在安装、使用的过程中可能出现绝缘性降低或发生损坏等问题，继而引发短路、开路等故障。而加强对这些故障的分析，则能更好的完成故障的判断和查找，进而为输电线路的安全运行提供保障。
1 高压电缆运行与维护中常见的故障分析
1.1 短路故障
在高压电缆中，短路故障为常见故障之一。该故障一旦发生，电路负载两端将被电阻为零线连接，从而导致电源短路。从特征上来看，发生该故障的电缆线路负载两端电压为零，所以线路流过的负载电流同样为零。而电源所在回路拥有较大电流，被称之为短路电流。由于该电流远超电源承受范围，因此容易导致电源短路，进而导致负载电阻接近零，短路线路则将成为电源负载。此时，电源会输出较大电流流过负载，进而导致电源过载，而电源端电压为零。
1.2 开路故障
开路故障同样为高压电缆常见故障，故障发生在线路负载与电源导线断开的情况下。此时，线路中无电流存在，电源为空载状态，没有负载接入。在开路状态下，电缆线路负载两端电压为零，无电流流过。而电源端电压与电动势相等，所以负载通常不会遭受危害，电源一般也不会受到损伤。
1.3 其他故障
除了发生短路和开路故障，高压电缆也会发生接地故障或闪络性故障。接地故障的发生，即为电缆一芯或多芯接地。从故障表现来看，如果线路绝缘电阻不超过10kΩ，故障应为低阻接地故障。如果线路绝缘电阻超过了10kΩ，则为高阻接地故障。而闪络性故障多发生在预防性实验中，并多存在于电缆中间接头或终端。电缆发生该故障，会在两端电压超出一定值后发生击穿，并在电压降低到一定值后恢复绝缘。
2 高压电缆常见故障的引发因素
从高压电缆线路检修经验来看，引发电缆常见故障的因素主要有三类，即外力因素，质量因素和运行因素。了解故障的发生原因，才能准确、快速的进行故障排查。
2.1 外力因素
目前，导致高压电缆出现故障的外力因素有较多。比如在电缆安装的过程中，如果人员未能正确进行安装操作，就会使电缆受到机械损伤。而人员在周围作业的过程中，也有可能导致电缆线路受到外力破坏，继而引发开路故障。但是，机械损伤往往为轻微的，可能在数月或数年后发生穿孔，进而导致电缆短路。此外，电缆故障也可能是由外界恶劣环境因素引发的。比如在电缆周围长期存在潮湿气体的情况下，其绝缘性会逐渐降低，并逐渐受到电化学腐蚀的影响，进而导致线路短路。相较于其他部分，电缆接头位置更容易受水分侵蚀，因此会出现接地或短路等故障。
2.2 质量因素
高压电缆故障的发生，与电缆本身质量不佳也有一定的关系。比如在电缆加工制造的过程中，如果其绝缘体内含有气隙，电缆的绝缘性将较差。铺设这样的电缆，线路较容易发生短路或接地等故障。此外，在电缆安装的过程中，未能采取合理的接头工艺，以至于电缆施工质量不佳，也将导致电缆发生故障。比如在电缆压接质量不佳的情况下，接头位置在电缆运行过程中将发出较多热量，从而导致电缆绝缘皮老化，进而引发短路或接地故障。
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2.3 运行因素
在输电线路长期超负荷运行的状态下，电缆也会发生故障。因为超负荷运行将导致电缆温度不断升高，如果外界自然环境同样温度较高，电缆接头或薄弱部分就会被击穿，继而导致电路发生闪络性故障。
3 高压电缆故障排查和防治方法
3.1 故障探测
在高压电缆发生故障后，还要从整个输电网中完成故障线路的查找。就目前来看，常用的故障探测方法包含电桥法、跨步电压法等。而电桥法又分为电阻电桥法和电容电桥法，前者可利用电阻与电缆长成正比的原理进行电缆端部和故障点距离的测定，后者可利用电容与电缆长的关系完成故障距离测定。采用电阻电桥法，需先对电缆端部与故障点间的电阻大小进行测点，然后根据电阻完成距离的推算。但如果电路出现短路故障，就无法使用直流电桥测量，因此还要利用电容电桥法。采用跨步电压法，则能对低压电缆故障进行定向分析。具体来讲，就是利用沿线产生的“跨步”电压脉冲对故障方向进行确定。因为，低压电缆90%以上都为护层破损状态，所以可以通过在电缆一段施加周期性脉冲信号对故障点方位进行快速查找。此外，也可以利用行波波头检测设备对电缆故障进行检测，从而根据波头到变电站的位置实现故障定位。
3.2 故障定位
在初步判断故障大致方位后，还要完成电缆故障的精确定位，以便使故障得到及时排除。而在故障定位方面，可以采用冲击放点声测法、音频法、红外热像技术、高频感应法等多种方法。采用冲击放电声测法，还要在确定故障距离的基础上对电缆施加冲击高压，从而使电缆故障点位置发生闪络放电。由于闪络放电将发出声音，所以利用定点仪探头进行测听，就可以确定故障点位置。采用音频法，还要对电缆芯间流动电流磁通相位差进行确定。根据故障点的磁通变化情况，则能抓住故障点磁通变化规律，以确定故障点的位置。相较于以上两种方法，红外热像技术采用了更加先进的科学技术。该技术利用了电缆过载后线芯升温的原理，利用红外热像仪对电缆表面进行扫描，以获得其表面温度场分布图像。而利用数学模型完成反演计算，则能实现非接触的故障探测。采用高频感应法，与音频法相类似，需要向电缆施加高频电流，然后利用探头进行电缆周围的高频电磁场接收，从而完成故障点判断。但是，采用该方法更容易获得信号源，并且获得的信号也拥有更强的抗干扰能力，因此具有更好的定位效果。
3.3 故障防治
在高压电缆故障防治方面，还要通过加强电缆巡视加强故障的预防和处理。具体来讲，就是要结合电缆铺设环境进行巡视计划的制定，以确保电缆安全运行。比如针对在桥梁或隧道等环境中铺设的电缆，还要结合季节特征和工程特点加强巡视。针对桥梁上的电缆，还要确认桥墩段电缆的张紧程度，并检查电缆是否发生锈蚀。而在巡查的过程中，还要对路面进行查看，确认路面是否被挖掘和线路标桩完整与否。为加强电缆线路防护，还要做好电缆绝缘监测工作，并定期对电缆进行预防性实验和维护。针对存在缺陷的电缆设备，还要实施重点防护。一旦发现电缆故障，还要完成故障位置的迅速查找，并采取有效措施进行故障的处理，进而使电缆故障带来的后果得到减小。而除了加强电缆线路的运维管理，还要加强线路施工管理，确保线路施工选用质量合格的电缆材料，并严格按照有关要求进行施工建设。此外，还应增强电缆防水性，并实现对电缆外套拉伤和损伤等情况的防护。
4 结语
输电线路中大量电缆的使用，也为电缆故障的发生提供了更多可能，针对这一情况，还要加强高压电缆的运行与维护工作，积极对电缆常见故障及其引发因素进行分析，以便有效进行故障的排查和防治，进而使输电线路运行的安全性和可靠性得到保证。
参考文献：
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[3]陈子豪.信息化背景下高压电力电缆故障原因分析与试验方法[J].内燃机与配件，2018（3）.
论文作者:黄海斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/12
标签：电缆论文; 故障论文; 高压论文; 发生论文; 线路论文; 负载论文; 电桥论文; 《电力设备》2018年第5期论文;