电力电缆故障测寻技术探析

电力电缆故障测寻技术探析

孙文伟

中铁武汉电气化局集团上海电气有限公司 上海市青浦区 201799

摘要：电力电缆是当前常用的输电方式之一，但是在运行中可能会发生一些故障。由于电力电缆常埋藏于地下，因此在故障查找和修复上难度较大。如果重要用户或路段发生电力电缆故障，将会影响正常工作，同时电力电缆具有隐蔽性的特点，给维修造成了不便。所以，采取有效措施快速准确的定位故障，有着很高的必要性。在电力电缆故障测寻技术中，将粗测和精测相结合，准确探寻故障点路径及深度，及时发现故障位置，进而快速修复以恢复供电。

关键词：电力电缆；故障；测寻技术

前言：在经济建设及城市发展当中，对于电力能源的需求量日益增大，对输电系统的可靠性和安全性也提出了更高的要求。在这样的背景下，电力电缆正在逐渐取代架空电线，成为主要的电力输送渠道。电力电缆在供电方面可靠性更高，不受气候、建筑等外界因素的影响，具有较高的安全性，因而应用范围日益扩大。不过，电力电缆在运行中也容易出现一些故障，由于负荷、时间等因素，导致各类故障不断发生。而针对深埋地下的电力电缆，在故障测寻技术方面也有着更高的要求。

一、电力电缆故障的发生原因

在电力电缆的运行中，受到很多因素的影响，都可能发生故障问题。例如机械损伤、电缆外皮损坏、长期超负荷运行等。在电力电缆安装施工过程中，如果造成了电缆的机械性破坏，或是由于地势改变等问题造成电缆变形或损坏，都可能引起故障发生。电力电缆长时间在地下埋藏，受到氧气、水分或其他酸碱性物质的影响，可能会逐渐腐蚀电缆外壁，进而引起电缆破坏^[1]。或是电缆埋藏位置凹凸不平，有尖锐石子等杂物，也可能造成外皮、绝缘破损，进而引发故障。此外，如果电力电缆长时间高负荷运行，电缆温度长期处于较高水平，可能加速绝缘层老化，进而发生绝缘故障。

二、电力电缆故障的测寻流程

（一）故障测寻步骤

在电力电缆故障测寻过程中，要对电缆基本情况加以了解，包括封装方式、介质、电压等级等。应用脉冲法，对电缆进行校正，分析电缆三相波形，明确低阻或开路故障等类型。再用电桥法、低压脉冲法、高压闪络法、直流闪络法等合适的技术进行故障粗测，确定电缆深度、路径，最后通过精测技术，实现对故障的精确定位，分析总结相应结果。

（二）故障性质判定

在电力电缆故障测寻中，为了保证测试方法的准确性，需要对故障性质准确判定。电力电缆故障主要可分为两类，分别是绝缘介质的损伤和导体的损伤。在绝缘介质损伤中，包括回路高阻故障、闪络高阻故障、低阻故障等；在导体损伤中，包括地线损伤、芯线损伤等。在具体测量中，可对相应参数进行测量，进而对损伤性质加以明确。

三、电力电缆故障的测寻技术

（一）电桥法

在电桥法故障测寻中，根据电桥原理图连接，使电缆故障相和非故障相发生短接。电桥两臂分别和故障相、非故障相连接。测试人员通过对两臂可调变阻器进行调节，达到电桥平衡状态。再根据比例关系计算，得出故障的实际距离。该技术操作便捷、简单，能达到较高的精确度。不过电源电压比较有限，因此对于三相短路、闪络性故障、高阻抗故障等方面并不适用。

（二）低压脉冲法

低压脉冲法故障测寻技术中，应用的技术原理在于，通过发射脉冲信号，使其在中间接头、短路点、T接头、终端开路等位置形成反射，而不同位置对发射脉冲的反射程度均有不同^[2]。通过研究表明，抗阻失配点的性质，将会对反射波形产生主要的影响，同时可根据反射波形位置，确定阻抗失配点与起始端的距离。所以，在测算实际距离的过程中，应掌握脉冲速度，对完好电力电缆测量中从头到尾的时间加以确定，进而明确查找故障点具体位置。

（三）高压闪络法

高压闪络法故障测寻技术的运行当中，使电力电缆故障点受到高压击穿作用，形成闪络放电的现象，可将高阻故障瞬间演变为短路故障，同时可发生反射现象。在这一过程中，能够通过处理分析反射波的波形数据，掌握故障点的实际距离。在闪络法的实际应用中，可以分成冲闪和直闪两种类型，高压电经过球间隙，向故障位置施加作用，确保每次冲击的时间在3-5秒以内，这就属于高压闪冲法。而如果将高压直接向故障位置施加，则属于高压直闪法。

（四）直流闪络法

直流闪络法故障测寻技术在闪络性故障中应用比较多，在该技术的应用当中，如果故障点没有形成电阻通道，或是电阻值非常高，当电压上升到一定水平后，就会引起闪络故障。因此，利用该技术的原理在于，电力电缆故障点受到直流高压瞬间击穿，在故障点出现闪络现象，通过测量端波形分析，能够对测量端到故障点的距离计算获取。有研究显示，电力电缆故障中，有一部分能够采取直流闪络法测寻，尤其是对于预防性试验中的电力电缆故障，都可借助该技术测寻。该技术在高电压下瞬时击穿的闪络故障中能够广泛适用，此类故障特点在于波形简单、读数精确度高、容易理解

^[3]。不过也存在一定的弊端，如果反复闪络放电，可能造成故障点电阻降低，形成炭阻通道，因而对该方法不再适用。如果故障点电阻水平较低，应用直闪法容易造成电流泄漏的情况，电压通过电力电缆向设备内阻转移，引起电力电缆电压不足，在故障点无法形成闪络。这种情况下还需采取冲击高压闪络法处理。在该技术的应用当中，重点在于对故障电缆是否击穿放电加以判断，如果经验不足，可能会误认为只要球间隙放电即可将故障点击穿。这种观点比较片面，球间隙是否被击穿，与间隙距离、电压幅值等有直接关系，如果距离越大，通过球间隙向电缆上施加的电压就会越高，而间隙击穿需要的电压也更高。电缆故障点能否被击穿，主要取决于故障点电压是否能超过临界击穿电压。如果电缆冲击高压比故障点击穿电压低，同时球间隙较小，就难以发生击穿现象，则不适用于该技术。

结论：电力电缆是当前电力系统中的一个重要的组成部分，直接关系到电能输送的稳定性和可靠性。而在电力电缆运行当中，受到一些因素的影响，可能会发生故障问题，导致供电不稳或供电中断的情况，对正常用电造成了不利的影响。基于电力电缆的特殊性，应当重点关注故障测寻工作，采取有效的技术方法，快速准确的查明故障点，进而迅速排除故障。

参考文献：

[1]张伟,李翀,庞伶琦,等.装有T型接头的高压电缆故障测寻方法研究[J].光纤与电缆及其应用技术,2018,14(3):123-124.

[2]王林,陈乙媚.浅谈10kV及以下电力电缆故障点寻测方法[J].建筑工程技术与设计,2017,40(29):1904-1904.

[3]卢岩.35kV及以下电力电缆故障点测寻方法研究[J].电子元器件与信息技术,2020,4(2):205-207.