高压电缆故障分析及其状态检测技术江勇

高压电缆故障分析及其状态检测技术江勇

江勇

天铁集团动力厂线路车间河北省056404

摘要：随着我国经济水平和科技能力的不断提高，对我国高压电缆状态检测技术提出了更高的要求，主要体现在经济性、可操作性和有效性上。众所周知，因我国高压电缆状态检测技术存在一定的缺陷，所以我国高压电缆状态检测措施的制定受到了很大的阻碍。本文分析了高压电缆故障的原因及其状态检测技术。

关键词：高压电缆；故障；状态检测技术

高压电缆是电力系统的重要组成部分。在高压电缆的实际应用中，高压电缆故障是常见的问题。不同的原因会导致不同的故障，这些故障将影响电力系统的正常运行，从而给企业带来巨大的经济损失。因此，只有做好故障检测，运用科学的检测技术，及时发现故障，才能最大限度地减少故障造成的损失。

一、状态检测技术概述

状态检测技术是利用传感器、电子和计算机等技术，通过对电力设备的信号采集和传输、数据处理、逻辑判断，来实现对电力设备运行状态的带电测试或不间断的实时监测和诊断。为保证电力系统安全、经济和稳定运行，电力设备的故障检测诊断从以时间为基准的方式转变到以状态为基准的方式，其内容包括状态检测和故障诊断两方面：前者通过提取故障的特征信号为状态维修提供检修依据，后者则分析、处理所采集的状态信息。

二、高压电缆故障分类

1、故障位置。按故障发生的位置进行分类，主要分为电缆接头故障和电缆本体故障。在无外力破坏时，电缆接头故障出现比较频繁，当电缆受到外力破坏时，电缆本体发生故障的概率就会增大。

电缆本体作为电力电缆的主要组成部分，敷设距离长，且处于封闭空间内，所以最容易受到破坏，且故障定位也比较困难。电缆本体故障包括机械损伤、化学损伤、过电压破坏及电缆本体自身缺陷等主要方面。机械损伤主要来源于外力破坏。化学损伤和过电压破坏主要因电缆的过负荷运行，加上空间封闭、通风不足，对电缆寿命造成很大影响。电缆本体自身缺陷主要由于电缆出厂时，其绝缘层包装不合格、铠装层不合格等自身原因。

电缆接头故障在电缆故障中占很大比例。由于电缆长距离供电，必须使用中间接头进行连接。如果存在电缆接头制作工艺不良、绝缘填充剂不合格及连接松动等问题，电缆接头发生故障就会更加频繁。

2、故障性质。根据电缆故障的性质不同，大体上可将其分为3类：①开路故障，指的是因电缆出现彻底裂开或配电端的负载显著降低造成的，称其为配电端没有电流通过。②接地故障，指的是因电缆的绝缘层被损坏，使电缆和地面间的电阻显著降低。相关研究表明，当电缆的电阻降至为特征阻抗的10倍时，可认为电缆中存在接地故障。③高阻故障，相关研究表明，当电缆的电阻升至特征阻抗的10倍时，可认为电缆中存在高阻故障。为此，要采用合适的办法对其进行检查。

三、电缆发生故障的原因

1、电缆设备质量。当前，随着我国经济水平和科技能力的快速发展，我国制造高压电缆的材料和设备工艺流程日趋成熟和完善，电缆在出厂前所进行的耐压试验越来越严格，因此，由于电缆质量出现问题的机率较小。电缆质量问题一般情况下包括绝缘内出现杂质、绝缘厚度不均匀、电缆受潮、交联度不好等，若问题严重，施工后较短时间内就会发生故障，严重影响电缆长期安全稳定的运行。

2、施工过程。对电缆设计，我国主要学习国际的标准，并与具体的实施过程相结合，缺乏专业的知识素养，设计电缆的整体水平还有很大的进步空间。电缆施工特别是中间接头处要求较高的工艺流程和施工环境，但在实际施工现场，其湿度、温度、灰尘度、工作人员操作水平等往往不能达到要求。因此，即使工程完成，在较短时间内会出现故障，并且施工过程中一些细小的问题都可为电缆长期稳定的运行埋下安全隐患。

3、外部原因

1）外力损伤。这种故障主要由于施工不规范引起，特别是在高速发展的城市建设中，相当一部分电缆故障都是由于机械外力损伤导致的。比如敷设安装时不规范施工，容易造成电缆的机械损伤；在直埋电缆上进行市政、土建施工也极易对运行中的电缆造成损伤。

2）绝缘受潮和化学腐蚀。绝缘受潮和化学腐蚀是电缆故障比较正统的故障原因。它和电缆周围的环境有关，定期的巡查和环境记录的统计整理，有助于减少电缆因受潮和受腐蚀而产生的故障。

3）长期过负荷运行。电缆在超负荷运行时，由于电流的热效应，负载电流会引起导体过热，而且电荷的集肤效应和钢铠的涡流损耗、绝缘介质损耗也会产生额外的热量，从而使电缆温度持续升高。长期超负荷运行时，高温将会加快绝缘的老化。

四、高压电缆的状态检测技术

1、建设自动检测系统。为了能提高对高压电缆状态检测的效率，根本内容为建设针对高压电缆系统的自动检测系统，该系统作为自动控制系统的一个分支，在系统的设计中需应用单片机及计算机系统进行状态检测。在该系统中，将设计通信系统、传感器系统、单片机、计算机检测系统等多种内容。为了能实现对故障区域的粗略定位，为后续的精确定位打下基础，在系统的架设过程中，要将高压线路进行分段处理，在不同的分段区间内设置电力检测传感器，通过通信系统将这些数据传送到控制系统中，同时通信系统的设计中，将对不同区段的电缆进行标号，控制系统发现电缆出现故障时，会发出警报，并将标号展示出来，工作人员通过对相关数据的分析，确定电缆的故障类型，提高后续检修过程的效率。

2、高压电缆配电端检测。高压电缆配电端的负载能力能反映多种信息，其中最重要的为确定该区段电缆中是否出现开路及高阻故障，所以状态检测系统中，对线路的主要检测内容为高压电缆的配电端。配电端的检测过程中，需在该区域设置传感器，以探究高压电缆配电端的负载能力，同时这些传感器要与检测系统中的通信系统建立联系，并将检测数据实时传送到控制中枢。需注意的是，由于当前高压电缆数量多，所有电路都进行实时数据检测会对系统造成很大运行压力，所以在系统设计中，可设置一定的检测时间间隔，保证系统能安全稳定运行。

3、高压电缆接头检测。由于高压电缆存在大量接头，因此对各处接头的检测会对电缆的整体运行产生较大的影响。通常，电缆发生故障时，会伴有接头处的温度等因素显著升高，因此，温度传感器是一种重要的检测方式，它能直观地检测出故障，实现对整个电缆系统的检测。

五、高压电缆故障防护措施

1、合理设计选择高压电缆。通过合理设计选择高压电缆能从一开始就把高压电缆故障风险降到最低。在架设高压电缆输电线路时，工作人员要根据地区实际用电情况来选择高压电缆，以防止高压电缆超负荷运行或高压电缆性能没有充分利用造成的资源浪费情况的发生。

2、合理选择高压电缆材料。合理选择高压电缆材料，能从源头提高高压电缆质量水平，保证高压电缆长时间稳定运行，降低高压电缆故障率，避免因高压电缆质量问题导致的事故给人民带来的人身与经济上的损失。

3、提高高压电缆制作工艺。除高压电缆的制作材料，还有一种因素也会对高压电缆质量产生直接影响，即高压电缆的制作工艺。制作工艺水平代表了高压电缆使用寿命的长短，生产厂家应引进先进的高压电缆制作工艺并对生产环境进行严格监测，避免因操作不规范及自然环境不适宜所导致的高压电缆质量下降的情况。

六、结语

综上所述，高压电缆是配电网络的基本组成设施，对电力配送网络的正常运行起着举足轻重的作用。高压电缆的运行状况直接决定着民生与工业能否正常进行，一旦高压电缆出现故障将会给国家带来巨大的经济损失。然而，由于高压电缆往往埋在地下，故障的分析判断与故障点的查找比较困难。因此，如何快速判断故障的原因及位置，尽快排除故障，恢复供电，具有非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]王传旭.高压电缆故障分析及其状态检测技术[J].电气技术，2014（09）.

[2]张源.高压电缆故障分析及检测方法研究[J].通信电源技术，2018（07）.