浅谈电力电缆故障定位方法

浅谈电力电缆故障定位方法

杨迪王琛孔德怀

（国网山东省电力公司威海供电公司）

摘要：社会生产生活用电量的持续增长为供电企业的输配电工作及用电管理工作带来了不小的压力。电力电缆作为输送电能的重要方式之一，承担着连接变电站与用电用户之间的桥梁作用，对影响电力电缆安全运行因素的深层次分析研究是提高其可靠性的重要手段。在电力电缆的日常使用中，常常会因为环境因素、维护不到位、线材质量等问题而出现故障，导致长时间的电力检修，影响电力系统的运行可靠性，甚至威胁到人的生命安全，给用电用户带来经济损失。文章将列举电力电缆故障出现的原因，并主要叙述几种常见的电力电缆故障定位方法，供广大研究人员参考。

关键词：电力电缆；故障分类；故障定位；新手段

0引言

为避免电力电缆受到侵蚀及人为活动的破坏，大都铺设在地下电缆管或沟里[1]，大大节约了占地面积，提升了电力电缆的抗腐蚀及抗损伤能力，也为城市建设的美观性做出了贡献。但与传统架空线路相比，电力电缆的铺设环境（地下）、设计方式（封闭紧凑式设计）和故障性质（复杂性）加大了对其故障定位和维护管理的难度，一旦出现线缆故障，如何快速、准确地定位故障点，及时排除故障隐患，成为电力企业在电力电缆使用过程中需要重点研究的问题。

1电力电缆诊断检测技术

电力电缆诊断检测技术（Powercablefaultdetection），包括电力电缆离线检测与在线监测两种技术，其能通过特殊的技术手段，实现对电力电缆的故障诊断、定位以及线缆输电过程的状态监测[2]。该技术能够迅速发现线缆故障原因及位置，为检修维护工作提供可靠的数据支持；其次，通过对电力电缆输电过程的状态监测，实现了对线缆运行情况的动态分析，进一步提高了电力系统运行可靠性。

2电力电缆故障老化机理

2.1电力电缆故障类型综述

电力电缆在正常运行或试验过程中，往往会由于温度、外部环境、机械等因素而发生绝缘老化现象，甚至还可能会发生击穿事故[3]。在上述几种诱发因素中，机械损伤为最主要的影响因素，此外，线缆故障不仅仅会发生在电力电缆导体上，还会发生在接头处。电力电缆故障及老化的诱导机理如下：

（1）机械损伤。这是导致电力电缆故障的主导因素，其主要是铺设过程受外力或自然作用力对线缆造成的损伤，从而影响线路运行可靠性；

（2）温度因素。由于线缆的长时间不间断运行，线路产生的热量不能及时排除，加上电缆管、沟的通风效果较差，从而使得电缆内部气隙游离而局部过热；

（3）绝缘受潮及老化。绝缘受潮主要是因为线缆质量存在问题，外部潮湿环境中的水分通过线缆的裂缝进入内部导体，多发生与排管和接头处；绝缘老化是因为线缆长时间运行后，其物理特性，如绝缘强度等发生了改变，出现热老化、化学老化及电气老化等现象；

（4）雷击因素。当线缆受到过电压作用时，会使线缆出现故障。

3电力电缆故障点定位方法

3.1常用故障点定位方法

3.1.1电桥法

电桥法（Bridgemethod）的基本原理是，采用双臂电桥法检测电力电缆芯线的电阻值，然后测量线缆的长度，并根据长度与电阻之间的正比关系，从而确定出电力电缆故障点位置。根据电阻类型的不同，电桥法又可分为低阻电桥、高阻电桥和电容电桥，分别能够实现对短路故障、高阻故障和开路故障的诊断监测。电桥法检测外护套接地故障的原理如下图所示。

式中，Lx为电缆长度，tx为脉冲往返时间差，v为脉冲传播速度。

低压脉冲发在应用时需要注意，脉冲波在不同介质材料中的传播速度是不同的，而且，反射脉冲极性的不同也会反应故障。

3.1.3冲闪法

冲击高压闪络测试法（Impulseflashmethod），也即“冲闪法”，适用于绝大多数闪络故障及短路、断路、低阻故障。高阻故障在电力电缆故障中占的比例非常高，大约有七成甚至以上，尤其是在预防性试验的击穿故障中，有九成为高阻故障，冲闪法具有测量结果准确、测量过程快速、设备仪器方便等优点。冲闪法根据球形间隙串联的零器件的不同又可分为电感冲闪法和电阻冲闪法，这两种方法工作原理类似，但电感冲闪法的应用范围更加广泛，特别是应用在高阻电力电缆故障检测中。电感冲闪法工作原理如下：当测试系统接通电源时，系统会对电容器进行充电，当充电电压上升到一定的数值后，就会击穿球间隙，电容器存储的电能就会通过球间隙短路电弧及小电感加到电力电缆测量端。由此产生的电压波会沿着电力电缆方向向故障点传播，故障点电离放电产生短路电弧的同时会沿电力电缆发送电压波并反射。

3.2故障点定位新技术

3.5局部放电法

局部放电法是电力电缆故障检测的重要方法之一[4]，其原理为，通过在电力电缆上施加高电压，让电缆故障点产生局部放电，并通过传感器接受放电信号，在终端处分析、处理、诊断故障类型及原因。现阶段的局部放电法传感器主要有声学探测器、超高频天线、耦合传感器[5]等。

（1）超高频天线。被测电缆接头处安置的超高频天线能够耦合电缆的局部放电信号，频带宽能达到GHZ量级，有效避开了低频噪声干扰，有很高的灵敏度。

（2）耦合传感器。通过电容、方向传感器的综合使用能够实现检测信号的耦合，通过分析信号振幅虽时间变化的规律，便可达到确定电缆局部放电位置的目的。[6]

4结语

电力电缆故障点定位的方法有很多，要综合分析多种方法的利弊，采用合适的技术手段，提高故障诊断效率和准确性，保证电网的可靠运行。

参考文献：

[1]张仲文.电力电缆故障检测及故障点定位方法探究[J].中国高新技术企业，2016，34

[2]袁燕岭.电力电缆诊断检测技术综述[J].电测与仪表，2016，11

[3]杨春宇.电力电缆故障分析与诊断技术的研究[D].大连理工大学，2013

[4]郭灿新，张丽，钱勇等.XLPE电力电缆中局部放电检测及定位技术的研究现状[J].高压电器，2009，45

[5]YOhki.Presentstageofpatrial-dischargemonitoringtechniqueinafter-layingtestsforextra-highvoltageXLPEcablelines[J]，2000

[6]DPommenrenke，TSrehl，MAro，etal.Applicationofdielectricresponsemeasurementonpowercablesystem[J].IEEETransactionsonDielectricsandElectricalInsulation，2003，10（5）