电力电缆故障及检测技术探析

[摘 要]随着科技的飞速发展和农村电网工程的开展，电力需求也得到飞速发展，确保电力电缆安全运行显得非常重要。本文重点讨论电力电缆常见的故障及检测方法。

[关键词]电力电缆;故障;检测

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.22.063

[中图分类号]TM247 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）22-00-01

1 电力电缆的组成

电力电缆是在其绞绕的几根绝缘导电芯线外，直接包装绝缘层和内外保护层。其中内保护层是用来保护电缆的绝缘层，外保护层的构成材料主要有钢铠、麻被、外覆沥青、塑料护套等。电缆的中间接头或者终端接头通常由环氧树脂和绝缘胶制成。

2 电力电缆常见的故障分析

电缆从敷设开始直到日常运行维护，每个阶段电缆出现的故障特征不同。对于直埋电缆而言，因为电缆埋设的位置选择不正确，周围的土壤会引起电缆发生位移，导致电缆附件安全受到影响。当电缆在排管敷设时，由于横向约束引起电缆的弯曲变形问题，使其金属护套出现疲劳应变;电缆在地沟的敷设摆放不恰当，刚性固定强度不足，竖井的跨度不够，电力电缆本身的重量影响，以及斜面敷设出现滑落现象等因素均会影响电缆的使用寿命。因为电缆受到外力或敷设不正确，极易产生机械损伤故障。当电缆敷设完成后，由于道路、城市建设、绿化工程的建设等活动，电缆维护不到位，导致电缆标示桩发生位移，甚至丢失，极其容易引起电缆受到外力的伤害。

电力电缆在运行过程中可能出现的故障分析。由于自然环境的影响，电缆敷设的原因，人为因素，电缆在运行过程中通常出现的故障主要有接头问题和绝缘问题。接头问题主要是由自然因素和人为因素造成的，由于电缆接头接触不好，封铅漏水，密封失效，以及过负荷等因素引起电缆内接头的绝缘胶膨胀，导致电力电缆的接头在运行过程中发生爆炸故障。至于绝缘问题，主要是因为电缆长期过载运行，或电缆敷设不当，使电缆严重受潮或者靠近热源等因素，引起电缆的绝缘老化、受潮，变质等问题。

3 电力电缆故障测试方法介绍

电阻电桥法。在20世纪70年代以前，发达国家均采用电阻电桥法来检测电缆的故障，对于短路故障及低阻故障的测试甚为方便。所谓电阻电桥法就是根据电桥的平衡原理，将电缆的某一好相为臂组成电桥并使电桥达到平衡，以此来测量出两侧故障点的直流电阻，根据电缆的长度与其电阻值的变化成正比的关系，可以计算出电缆故障点与测试端之间的长度为：

可知，只要确定电缆的长度L，就能准确计算出故障点的距离。图1为电阻电桥法测试连线图，R1、R2为已知电阻。

电容电桥法。如果电缆发生开路时，直流电桥臂则不能形成直流回路，所以采用电阻电桥法是测量不出电缆故障点的距离。此时可用交流电源，利用电桥平衡原理测量出电缆故障相的阻抗和电缆好相的阻抗值，因为电缆被看作是“均匀的传输线”，所以其长度和电容成正比关系，可以计算出电缆故障点的长度，计算公式如下：

Lx=K×L全长

可知，只要确定电缆的长度L，就能准确计算出故障点的距离。

图1 电阻电桥法测试连线

高压电桥法。因为电力电缆的故障大部分是综合性的，往往是闪络高阻（未形成固定泄漏通道的一类故障）或者是泄露高阻（已形成固定泄漏通道的一类故障），而电容法和电阻法检测电缆的故障的局限性大，类型单一，面对上述情况无法检测。所以人们采用高压电桥法，通过将直流电桥输出电压提高的办法来击穿故障点，形成瞬间短路，一般情况下直流电压10 kV，这样测量出故障点两侧段电缆的直流电阻，计算出电缆故障点的位置，即：

可知，高压电桥法测电缆故障连线图与低压电阻电桥法相同。只要确定电缆的长度L，就能准确计算出故障点的距离。R1、R2为已知电阻。

电缆故障检测仪。通过前面的分析，我们了解到电桥法实质上只能解决电缆部分故障的测试。而电缆的故障千奇百怪，三相全坏的情况常有发生。为了解决诸多难题，同时也为了方便各种故障的测试，因此，通过西安电子科技大学（原西北电讯工程学院）和西安供电局科研人员的合作攻关，我国才有了真正意义上的电缆故障检测仪。仪器的基本原理应用了微波传输（雷达测距）理论，即脉冲法。无论低压脉冲法还是高压脉冲法均是依据微波在“均匀长线（电缆）”传输中，因其某处（故障点）特性阻抗发生变化对电波的影响来微观地分析电波相位、极性及幅度等物理量的变化，来测得电波传输到故障点的时间再计算出故障点的距离。即：

其中：v ― 电波在不同介质电缆中的传输速度。t ― 电波从始端到故障点再返回始端的时间。

4 结 语

随着科技的飞速发展和电缆的网络化的逐步推进，加之地埋电缆的运行环境的特殊性，电力电缆日常维护和故障的检测成为电力工作关键的一环，因此，我们要加强电缆的日常维护工作，熟悉电缆在日常运行中出现的故障特征，及时检测排除故障，确保安全生产。