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【技术】浅谈电力电缆的常见故障及查找

鹏锐技术

2019-12-31

导读：目前，由于我国城市化进程加快，电力电网发展迅速同时也促进了电力电缆的快速发展。在我市，随着三线入地工程的推进

目前，由于我国城市化进程加快，电力电网发展迅速同时也促进了电力电缆的快速发展。在我市，随着三线入地工程的推进，城区供电主网路基本由电缆构成，但由于电力电缆敷设通道的隐蔽性 (敷设在电缆隧道、电缆沟、管中或直埋于地下)，给故障的查找带来了很大的难度，所以电力电缆一旦出现故障，如果缺乏相应的故障查找设备和必要的技术手段，就无法及时确定故障点。所以，能否快速找到故障点，对电缆线路快速恢复供电十分重要。

1.电力电缆发生故障的几种原因及类型

电缆故障点的查找与测量是快速恢复电力供应的有力保障，但是往往因为电缆线路通道较为隐蔽、或是运行维护单位的设备台账资料不完善以及受故障查找设备的局限，使电缆故障的查找非常困难。尤其是在狂风、暴雨等恶劣天气中，给电缆故障的查找、抢修带来了很大不便。了解电缆故障的原因，对于减少电缆抢修的时间，快速准确地判定出故障点是十分重要的。电缆发生故障的原因是多方面的，常见的几种主要原因包括：

(1)机械性损伤

一些故障由于电缆安装敷设时意外造成的机械损伤引起：另一些故障因安装时靠近电缆路径作业而造成机械损伤直接引起。

(2)电缆绝缘老化变质。

有的电缆因年代久远出现老化，使得绝缘介质内部存在气隙，因电场作用下出现游离造成绝缘性能下降。

(3)过电压

过电压指的是电缆内部过电压和大气过电压(如雷击)。根据实际故障所进行的分析数据表明，大多数户外终端头电缆事故是遭受大气过电压引起的。

(4)外部化学腐蚀

电缆线路途经存在酸碱作业的地区，或受到煤气站苯蒸汽的侵蚀，这些成分往往导致铅(铝)护套、电缆铠装等在长距离中受到大面积被腐蚀，出现麻点甚至开裂、穿孔，造成故障。

(5)电缆最初设计及制作工艺低下

设计未合理考虑电场的分布，电缆接头制作工艺低下，未按要求铺设电缆等，都是导致电缆出现故障的重要因素。

2.电力电缆故障类型

根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为低阻、高阻、开路与闪络性故障。

(1)低电阻接地或短路故障：电缆线路一一相导体对地或数棚导体对地或数相导体之间的绝缘电阻低于正常阻值较多，电阻值低于 1OΩ ，而导体连续性良好。常见类型有单相接地、两相短路、两相短路接地、三相短路接地等。

(2)高电阻接地或短路故障：与低电阻接地或短路故障相似，但区别在于接地或短路的电阻大于 1OΩ 而芯线连接良好。常见类型有单相接地、两相短路、三相短路接地、二相短路接地等。

(3)开路故障：电缆各相导体的绝缘电阻符合规定，但导体的连续性试验证明有一相或数相导体不连续，或虽未断开但工作电压不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载能力较差。常见类型有单相断线、两相断线、三相断线。

(4)闪络故障：低电压时电缆绝缘良好，当电压升高到一定值或在某一较高电压持续一定时间后，绝缘发生瞬时击穿现象。常见类型有单相闪络、两相闪络、三相闪络。

3.电力电缆故障查找和分析

离线电缆故障的查找通常包括诊断、测距、定点三个阶段。通过故障诊断，可以有效地确定故障具体类型与严重程度，一般有电缆故障测距、故障定点两种方法。本课题主要研究故障测距即故障离线粗测方法。实际上，电力电缆故障测距的方法有数十种，目前离线粗测方法主要包括以下几类。

(1)驻波法：根据微法传输原理，通过监测传输线路的驻波谐振现象，对产生故障的电缆进行测距。本法主要适用于测量低阻以及开路故障。

(2)高流电压脉冲法：工作原理为利用传输线的特性阻抗发生变化时产生回波现象，通过在电缆芯线中加上一定量的高流电压，在保证其不被烧穿的前提下发生放电。本法适用于各种故障，尤其适用于高阻击穿。但是本法危险性较大，技术含量高，操作人员的安全容易受到威胁，而且电流波形较难辨别。

(3)低压脉冲反射法：主要是在电缆芯线上施加脉冲讯号，适用于低阻击穿、电缆短路、开路故障问题的解决，低压脉冲法的优点是简单、直观，可以通过反射脉冲的极性来分辨电缆故障的类型，而且不需要电缆原始详细资料，但其缺点是无法用于测量高阻和闪络故障。

(4)二次脉冲法：工作原理为将不大于 20—160V 的低压脉冲作用于电缆，对故障电缆先释放一个足以使线芯绝缘故障点发生闪络的高压脉冲，同时触发释放第 2 个低压脉冲，在故障点的电弧未熄灭时，故障点相对于低压脉冲而言是完全短路。

(5)闪络法：利用故障点瞬间放电产生多次反射波完成故障排查，使得高电压作用进行故障点的放电。具体有冲击高压闪络测量法(冲闪法)、直流高压闪络测量法(直闪法)，两种方法相比，直闪法的波形更为简单、易丁理解，准确度比较高：闪络法适用范围要更广一些，但其缺点是波形相对比较复杂，辨别难度比较大，准确度不高。

(6) 经典电桥法：经典电桥法通过将被测电缆故障与 1F 故障相短接，电桥两臂分别与故障点和非故障点相连接，并调节电桥两臂上的可调电阻器，使电桥实现平衡，在此基础上，利用比例关系和已知的电缆长度，就能得出故障距离。本法测量结果较为精准，使用范围广泛，缺点是需要完好的芯线做网路，注意电源电压不能加得太高

(7)烧穿故障点法：烧穿故障点法的操作方法是先将直流负高压输入设备，然后对高阻故障点进行处理，使故障点产生电弧放电。在此基础上：实现绝缘介质碳化。由丁碳化连接点为低电阻，直接促使高阻故障转化为低阻故障。然后再应用低压脉冲法就可以测出故障点。烧穿故障点法主要适用于高阻障碍，尤其是油纸绝缘电缆。

目前，在城市电网建设中越来越多的许多使用电缆线路，这就使得的电网系统一旦发生电缆故障，要想准确找到、排除电缆线路的故障是十分不容易的。然而，伴随着功能多样、操作简便、效果优良的检测设备推陈出新，使得探测电缆故障的高额成本不断降低，同时不断缩短因查找电缆故障带来的不可避免的长时间停电，大大方便了故障的排除。

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