浅析电力电缆故障种类及查找定位方法

[摘 要]本文介绍电力电缆故障探测工作中常用的几种查找方法及其原理进行概述，说明了不同的查找方法试用于不同类型的故障，并对应用效果进行分析和比较，为生产及电力企业快速、准确地查找故障点提供了可以借鉴的方法。

[关键词]电力电缆 故障查找 故障定位 方法

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0124-01

随着城市建设的要求，电力电缆以其安全可靠、隐蔽性好等优点在城市电网建设中得到了越来越广泛的应用。但是，由于电缆大多埋于地下，与架空线路相比，故障查找比较困难。如何准确迅速地查寻电缆故障，迅速恢复供电、减少停电时间，降低负荷损失，是当今供电企业关注的重点问题。长期以来人们在实践中总结了许多故障查找的方法，一些新的方法也在不断地被探索和应用。本文针对故障性质、测寻原理方法及实际运用进行探讨。

一、电缆故障发生的原因

导致电缆发生故障的原因是多方面的，主要原因分为以下几种：

（1）机械损伤。电缆敷设安装时造成机械损伤或敷设后在电缆线路上施工造成的外力破坏而直接引起故障。

（2）设计和制做工艺不符合标准。

（3）电缆路径在有腐蚀性物质的地区附近，造成电缆的铠装和外护套被腐蚀。

（4）电缆的制造缺陷。

（5）长期过负荷运行。由于过负荷运行，电缆的温升过高，导致热击穿。

（6）绝缘受潮。主要发生在电缆中间接头或终端接头上，由于接头制作工艺不符合要求，造成水蒸气或其他杂质进入绝缘，造成局部场强过大而最终导致击穿。

二、电力电缆故障分类

1、跟据电缆故障点的绝缘电阻分类

（1）开路（断路）故障：凡是电缆绝缘电阻无穷大或虽与正常电阻的绝缘电阻值相同，但电压不能馈至用户端的故障（低压脉冲测试时故障有反射，且反射波与发射波同相）。

（2）低阻（短路）故障：凡是电缆故障点的绝缘电阻小于该电缆的特性阻抗，甚至直流电阻为零的故障均称为低阻故障或短路故障（低压脉冲测试时故障有反射，且反射波与发射波反相）。

（3）高阻故障：电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障均称为高阻故障（低压脉冲测试时故障无反射）。

2、跟据电缆故障发生的方式分类

（1）击穿故障

电缆在做预防性试验时，由于较高电压的作用，使电缆绝缘薄弱处被击穿。多为相对地的高阻故障。

（2）行击穿故障

这种故障是电缆运行在工作电压时所发生的故障，一般多为相间或相对地的故障。

3、跟据电缆故障发生的部位分类

（1）本体故障

由于外力破坏、物理化学性腐蚀、过负荷运行、自然老化等造成的电缆本体故障。

（2）接头故障

电缆中间接头、终端头等发生的故障。大多故障都为此类故障。

三、电缆故障点预定位方法及其比较

1、电桥法

电桥法是利用直流电阻与其长度成正比的关系，适用于短路故障及接地。但此方法有一定局限性，当三相低阻故障时，由于没有完好的相做比较，无法测试。如果是高阻故障，可以采用高压烧穿故障点，使得高阻故障变为低阻故障再测量。

2、低压脉冲反射法

该方法主要用于开路、接地或低阻故障查找，并可以测量电缆的长度。当电缆发生低阻故障时，故障点的等效阻抗为故障电阻与电缆特性阻抗的并联，故障电阻越小，反射波形越明显。由于测试端的等效阻抗大于电缆的特性阻抗，因此在测试端产生同极性反射脉冲；而在低阻或接地故障，由于故障电阻比电缆特性阻抗小，因此入射脉冲产生反极性脉冲传输到测试端，接收到的反极性脉冲的下降沿就对应故障点的反射波形。

当电缆发生开路故障时，故障等效阻抗为故障电阻与电缆特性阻抗的串联，开路可以认为是故障电阻无穷大，入射脉冲形成全反射，在测试端产生同极性反射脉冲，接收到同极性脉冲的上升沿对应故障点的反射波形。

3、直流高压闪络法

直流高压闪络法简称直闪法，用于检测高阻闪络故障，当把电压升到一定值时产生闪络击穿。根据取样脉冲的不同，分为电压取样直闪法和电流取样直闪法。

直闪法获得的波形简单，易于操作。但有些故障点在多次闪络放电后，导致故障点电阻下降，以致不能再用该法测试，所以在测试中要注意保存可用的波形。由于不一定每次测试都能得到故障波形，所以在试验时要注意电压是否有突然下降、直流泄露电流是否有突然增大等现象。

4、冲击高压闪络法

冲击高压闪络法用于直闪法不易测得的泄漏性高阻故障，同时也可以对闪络性高阻故障进行测试。对于泄漏性高阻故障，若采用直闪法，由于泄漏电流较大，高压试验设备的内阻分得相当一部粉电压，而电缆上施加的电压会很小，因此故障点很难形成闪络，也就得不到故障波形。冲闪法与直闪法的接线基本相同，也有脉冲电压和脉冲电流2种取样方法，不同的是在电容与电缆之间串入一球间隙。

当电容上电压达到一定数值时，球间隙被击穿，电容会对电缆放电，得到故障波形，相当于把电源电压突然加到电缆上。但是由于直闪法波形相对简单，容易获得较准确的结果，应尽量使用直闪法测试。

5、二次脉冲法

二次脉冲法适用于闪络和高阻故障。低压脉冲电压一般为20～160 V，当故障点接地电阻小于5倍电缆波阻抗时，可认为故障电缆相对于低压脉冲是开路。二次脉冲法对故障电缆先释放一个足以使故障点发生闪络的高压脉冲，同时释放第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是短路。

因此接到的低压脉冲的反射波形相当于一个线芯对地完全短路的波形。将释放高压脉冲时与未释放高压脉冲时所得到的低压脉冲波形进行叠加，两个波形会有一个发散点，这个点就是故障点的反射波形点。

四、电力电缆故障点精确定位方法

1、声测法

声测法是判断电缆故障位置的主要方法之一，多用于进行高阻、闪络性故障的测试。使用的设备与冲闪法相同，对于直接烧穿电缆护层的故障，可直接听到故障点的放电声；对于未烧穿的故障，可采用声电转换器将震动波转为电信号，然后进行放大处理，听测出最响点的位置即位故障点位置。

2、声磁同步法

在故障点实际测试中，噪声干扰会影响声测法判别的准确度。但故障点放电时，除产生产生声响还会产生高频电磁波。通过同时接收声波和电磁波方法判断故障点，即是声磁同步法，它是对声测法的改进。

3、音频感应法

当电缆发生短路故障时，由于电缆故障点电阻等于零，放电间隙被短路，如用声测法和声磁同步法测试，故障点放电声音微弱，无法定位。而音频感应法采用 lkHz左右的音频电流，在地面上用音频线圈探头接收电磁场信号，并将之送入放大器，再将信号送入耳机进行听测。

五、结论

电力电缆发生故障后，应迅速判定故障类型，可采取上述方法查找故障，精准定位故障点，提高抢修速度，减少电网异常方式运行时间，避免负荷损失。

在实际工作中，电缆的事故种类和事故原因是多种多样的。准确判断故障性质并迅速找到故障点及时处理故障，对保证安全生产进行有着重大意义。

参考文献

[1] 于景丰，赵峰.电力电缆实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[2] 韩伯峰.电缆故障闪测仪原理与电缆故障测量.陕西科学技术出版社，1993.