基于电力电缆故障检测的方法与分析

基于电力电缆故障检测的方法与分析

余云波 周鹏 黄科维

云南电网有限责任公司昆明供电局 云南昆明 650000

摘要：本文探讨了机械损伤、线路超负荷运转、端头故障等电缆故障，然后研究常用的电力电缆故障检测方法的原理和应用，最后对如何避免电力电缆的故障提出建议，希望帮助工作人员解决和控制电缆故障，维持电力系统的稳定运行。

关键词：电缆故障；原因；检测方法

引言：电力系统是维持社会运转的关键系统，因此维持电力电缆的稳定性和安全性对社会十分重要。由于电缆在运行过程中容易出现故障，因此需要做好检测工作，解决电力电缆的故障问题。

1电缆故障的原因

1.1 机械损伤

机械损伤是比较常见的电力电缆故障，出现机械损伤一般是由于在敷设过程中施工人员用力过猛，或者电路的弯折度过高，导致绝缘和线路的保护层出现破损，另外，电缆运输的过程中如果没有做好控制，使其受到物理冲击等外力的作用，也会一定程度上对电缆造成损害。

1.2 线路超负荷运转

如果电路处于正常的运转状态，并不会出现电路的故障，但是如果电路长期处在超负荷运转的状态下，线路中电流过大，电路就会出现过热的情况。如果电缆的温度过高，就会加快电缆绝缘层的老化，尤其是薄弱位置会有比较严重的损害（如图1所示）。

图1 电缆超负荷运转导致烧毁

1.3 电缆端头故障

电缆的端头是电缆线路故障的高发位置，故障发生的原因主要为两种。首先，电缆在制造时如果制造人员的技术不足、操作不精细，就容易出现电缆端头位置有杂物或者存在缝隙的情况，随着电缆的使用，高强度的电流在电缆中通过，端头中的杂物就会出现游离，从而造成树木放电的情况^[1]。其次，在电缆接口位置、中部接头位置的金属线路如果接触不良，就会导致局部电阻值升高，产生过高的感应电压，造成电缆的绝缘位置被击穿。

1.4 绝缘受潮

绝缘受潮也是电缆常见的故障因素，绝缘在受潮之后电阻值会变小，大量电流会泄露，从而引起电缆的故障。导致绝缘受潮的原因主要有三点，首先，电缆中部的接口和电缆端点没有紧密连接，不能阻隔潮气，导致绝缘体的性能下降；其次，电缆在制作过程中可能会存在质量问题，如果工人的制作水平不足，就会有电缆制作之后遗留裂纹和缝隙的情况；最后，电缆外部的保护层在运输、应用时被化学物质腐蚀、尖锐物体刺破，也容易失去保护作用，导致电缆受潮。

2 电缆故障检测方法

2.1 电桥法

电桥法是传统的电路故障检测方法，操作简便并具有良好的检测效果，因此得到了比较广泛的应用，但是由于电桥的检流计可能存在灵敏性不足的问题，只能在直流电阻相对较低故障电缆中使用，但是在进行高电阻设备、短路故障电流泄露等问题时，不能使用电桥法进行检测。

2.2 低压脉冲反射法

低压脉冲反射法的检测原理是向受损电路发射低压脉冲，脉冲沿着电路传输到故障点，由于阻抗发生改变就会导致脉冲反射回设备，通过计算脉冲发射和反射回来的时间差值，以及根据脉冲波在电缆中的传输速度，就能计算故障点到测试点的实际距离^[2]。这种方法在使用的时候比较简便，而且能获得比较直接的观察结果，能够在无法确定故障具体情况时展开检测。但是实际应用中，如果不了解电缆走向就不能对故障做出准确的计算，因此不适合应用在高阻抗或者闪络性电缆中。

2.3 二次脉冲法

二次脉冲法会使用一体化高压发生器产生冲击高压脉冲，脉冲会被引至电缆的故障区域，在确保故障点被充分刺穿的基础上，可以在故障点持续生成电弧。在使用过程中，一个触发脉冲可以在同一时刻触发二次脉冲自动触发装置的启动，使电缆检测仪器运行，使用二次脉冲自动触发装置启动后可以射出两个低压脉冲，经过二次脉冲产生设备之后会被传输到检测故障电缆上，使电缆被击穿。通过监测仪器上电缆的波形浮动特点、电弧产生后的全程反射波长，就可以区分出两个不同类型的电流波动，分别代表电缆的实际长度和故障点与检测点的距离，从而确定电缆故障点的位置。

2.4 冲击高压闪络法

电缆故障的检测方法中，很多施工人员都习惯使用冲击高压闪络法，该方法会在故障电缆开端的位置施加冲击高压作用，之后冲击高压会迅速将故障部位的电弧刺穿，并且记录下冲击故障点在刹那间的电压突跳数据信息，之后通过对数据研究，就能计算故障部位开端位置的距离，从而确定故障点的位置，并且分析故障原因和查找应对措施。

2.5 高压电桥法

高压电桥法是目前比较常用的故障检测法之一，检测原理是利用高压电桥中的恒流电源刺穿电缆的故障部位，能够在一定程度上产生比较大的电流流动，电桥整体线路两边就会有一定的点位差距，通过利用协调平衡电桥的原理，就能够通过统计得出故障点和检测点的距离，从而确定故障点的位置。在高电压恒流电源的应用中，能够帮助拓展电桥高电阻检测的范围，该方法所获得的结果比较精准，检测方式也比较便捷。并且，根据电桥法理论，电缆线路的中心线路电阻和整体电缆程度有呈比率分配的特质，这一点就使得电桥检测机制有很好的应用前景。

三、电缆故障防范对策

3.1 做好对电缆温度的监控

做好温度监控防止电缆过热，是保证电力系统稳定的重要策略。由于电力系统在运行过程中会很多大功率设备运转，所以经常会有电缆温度较高的情况。加强对电缆温度的监控，及时进行电缆功率的调节，可以避免高温导致电缆出现故障，为电力系统的运行提供足够的技术保障。除了采用传感器等设备监控，也要做好定期巡检工作，进一步降低电缆出现高温问题的几率。

3.2 电缆电流在线监测

电力电缆在工作过程中，必须要避免电流过高，避免电缆处于长期的超负荷状态^[3]。所以电网系统在运行过程中，需要做好对电网电力载荷的分配，保证每一部分的电缆所承载的电流都处在合理范围内，使电力电缆能够正常工作。所以，需要时刻进行电流的监测工作，如果出现电流值异常，就要及时进行调整或者维修。

3.3 控制电缆的电解腐蚀

电网系统中电缆的电解腐蚀是比较常见的问题，也是防范的重点。因为电缆部件容易和其他金属部件发生反应，因此需要加强对电缆表面的绝缘层进行处理，例如通过加强电缆包皮，从而有效地防止电缆周围的金属发生电解腐蚀等现象，保证电力电缆在使用过程中的安全性，提升电缆的使用寿命。

3.4 防止化学腐蚀

很多电力电缆都深埋在地下，由于地下有很多矿物质和深层水，会对电缆产生化学腐蚀，尤其是在一些偏碱性或者偏酸性的土壤中，化学腐蚀的效果明显。为此，在深埋之前要对土壤进行检测，然后根据土壤的化学特性选择适合的绝缘材料，并且在腐蚀性较强的地区采取一定的保护措施。

结束语：在电网不断发展的背景下，电力电缆已经成为电力系统中的重要组成部分，工作人员需要选择合理的方法对电缆的故障展开检测，并做好建设和管理工作，降低电缆发生故障的概率。

参考文献：

[1]徐凯，李淑梅.电力电缆故障检测的方法与分析[J].科学技术创新，2019(33):143-144.

[2]林睿.探索220kV高压电力电缆故障检测技术的应用[J].冶金管理，2019(19):78-79.

[3]王晓愚.浅析电力电缆故障诊断与监测[J].通讯世界，2019,26(01):173-174.