林正飞
广东圣辉电力工程有限公司
摘要：电力电缆是电力系统中的重要组成部分，对于电力系统的安全、稳定可靠运行，具有举足轻重的意义。然而，电力电缆故障是电力系统中的常见故障。本文主要探讨电力电缆常见故障及处理方法。
关键词：电缆故障；排查步骤；方法
1 电缆的常见故障
电缆故障按故障发生在电缆内部结构部位可分为主绝缘故障和金属护套故障；按故障发生在电缆线路位置不同则有本体故障和接头故障；按故障性质分类则包括短路和开路故障，高压电缆的绝大多数故障都是绝缘损伤和缺陷导致，且以短路故障最为常见，短路故障按故障电阻值大小可分为低阻故障、高阻故障和闪络性故障。
低阻故障：电缆相对地绝缘损坏，其绝缘电阻不到特性阻抗值，可以利用低压脉冲法测量。发生低阻故障时，绝缘电阻小于10Z0（Z0电缆波阻抗，一般小于40Ω）。短路故障是低阻故障的特例。
高阻故障：与低阻故障相比，它的绝缘电阻较大，一般大于10Z0，不能使用低压脉冲法测量。
闪络性故障：故障点没有形成电阻通道，只有放电间隙或闪络性表面，此时故障即为闪络性故障。闪络性故障的阻值为无穷大，降压后绝缘可自行恢复。
据统计，电力电缆有60%以上的故障是高阻故障及闪络性故障，而在预防性试验中发生电缆击穿的故障90%以上是高阻故障及闪络性故障。
2 电缆故障排查步骤
2.1电力电缆故障性质的确定
电力电缆发生故障以后，首先必须确定故障的性质，然后才能确定进行故障的预定位的方法，预定位方法选择不当不仅会拖延故障测寻的时间，而且还会损坏测试仪器。
故障性质的确定，就是指判断故障电阻是高阻还是低阻；是闪络性故障还是封闭性故障；是接地、短路、断线故障；是单相、两相，还是三相故障。根据故障发生时出现的现象，可以初步判断故障的性质。如果通过上述判断还不能完全将故障的性质确定下来，还必须测量绝缘电阻和进行“导通试验”。有时为了弄清故障点的击穿电压，还要进行直流耐压试验，即确定故障的性质。
2. 2 电缆故障预定位
（1）低压脉冲法。该方法适用于低阻故障。应用需达测距原理观察故障点反射脉冲与发射脉冲，依据测出的电波传输时间差来计算故障点的距离。如果发射脉冲和反射脉冲相同，表明故障为断路，如果相反，表明故障属于短路接地或低阻故障。此种方法可弥补电桥法不适用于三相个坏的情况，但不能检测高阻和闪络性故障。（2）闪络法。对于高阻故障，由于故障点电阻较大，反射系数几近于零，用低压脉冲法测量时，故障点的发射脉冲很小或不存在，此时宜采取闪络法进行测量。在电缆的一端加上直流高压，当电压达到某一值时，电缆被击穿而形成短路电弧，使故障点电压瞬间突变到零，产生一个与所加直流负高压极性相反的正突跳电压波在故障点与测量点之间来回反射。（3）电桥法该方法包含电阻电桥法、高压电桥法及电容电桥法。其中，电阻电桥法是一个使用了几十年的传统方法，针对短路故障及低阻故障的检测十分有效。电容电桥法适用于电缆开（断）路故障。针对前两者不适用于高阻定位的局限，高压电桥法可适用于高阻电缆击穿事故的检测。
2.3 电缆故障精确定位法
2.3.1跨步电压法
目前常用的方法主要有跨步电压法和音频定位法，都是在故障电缆测试端的金属护套通过测试信号，然后通过采集放电信号来对故障点进行精确定位。下面就工程实践中较常用的跨步电压法和音频定位法做简单介绍。
跨步电压法是目前工程实践中应用最广和精度最准的定位方法，其原理如图1。
图1 跨步电压法原理图
1）利用跨步电压法测寻特殊电缆主绝缘故障
在特殊的情况下，利用跨步电压法也可对电缆主绝缘故障进行精确定位。
对于 110kV 高压电缆单相接地故障，特别是金属性接地故障，只要电缆裸露在外面，都可以用跨步电压法测寻故障点。如图7所示。
图2 跨步电压法测量电缆主绝缘故障
测寻的方法是：在故障相与金属护套之间，接上可调的直流电源。该电源能使故障点流过一定的电流。然后，在粗测所得的故障点位置附近，选相互间约距 500mm 的两点，轻轻撬破一小块钢带（只要露出一点铅皮即可），擦净露出的两小点铅皮上的沥清。上述工作完毕后，接通直流电源，直流电流由故障芯线流到故障点，再由故障点经电缆铅皮与大地同时向电缆两个终端流去。即流经铅皮的电流从故障点处分开，向两个相反方向流出（见图2中，I 和 I’）。此时，将检流计测试端两表笔接好，牢记“+”、“–”表笔的极性。然后，用表笔测出铅皮的电位，并使检流计的指针向正（负）向偏转。此后，只要正负表笔不调换，测铅皮跨步电位时，若两表笔均在故障点之前，检流计的指针始终向正（负）向偏转；若两表笔均在故障点之后，检流计的指针则向负（正）向偏转；若故障点在两表笔之间，则检流计的指针应在零位。据此，便可测出故障点的位置。
3.2 音频定位法
当无法在干燥地面和水泥路面感应信号时，可采用音频法对电缆外护套故障点进行定位。其原理如图3所示，用音频信号发生器在测试端向电缆金属外护套通入音频信号，另一端接地，使用音频接收器的电压探头，沿电缆路径方向移动，在故障点处接收到音频信号最弱，根据此特点，即可找到故障点。
图3 音频法定位原理图
电缆外护套性能的好坏，直接影响电缆线路运行状况。电缆外护套一旦发生故障，将会极大影响电缆线路的运行寿命，甚至在短期内造成电缆线路的报废，因此，对于电缆外护套应该给予高度的重视。综上所述，对于电缆外护套的研究应该从最开始的制造材料入手，杜绝先天缺陷，在随后的使用过程中，一要防止由于工作不规范造成的人为伤害；二要做好运行过程中的预防工作；三则要在故障发生的早期积极对故障进行排除与修复，避免早期故障进一步发展扩大，尽可能将各项损失降到最低。
4 电缆故障预防措施
当运行中的电缆发生外护套故障，必须采用先进的测试设备，选择最适当的方法，尽最大可能提高测寻效率。对于电缆外护套故障，应从根本上对电缆最初的选型和安装开始，采用系统工程实践的方法，实行全过程控制。应该采用先进的敷设方法和严格控制施工环境，避免电缆受到大的侧压力和硬物的损伤，提高电缆敷设质量。
5 结束语
综上所诉，只有掌握了电缆故障处理的正确方法，并在实践中不断总结，积累经验，按照有序的故障处理步骤，才能及时、准确地找到故障位置，并开展电力抢修工作，从而保障电力系统的安全运行。
论文作者:林正飞
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：故障论文; 电缆论文; 护套论文; 电压论文; 电桥论文; 方法论文; 脉冲论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;