输电线路电力电缆的故障分析和探测及应对措施

摘要：随着我国经济的发展和社会现代化建设步伐的加快，工农业生产及人民生活的用电量日益增加，对电力的需求量越来越大，对电网的运行安全要求也越来越高。而作为连接各种电气设备、传输和分配电能的电力电缆，以其安全、维护工作量少，稳定性高，有利于提高电能的质量并且美化城市等优点，已经得到越来越广泛的应用。目前，10KV电力电缆所产生的故障在所有供电故障中占了相当大的比重。如何快速、准确地确定故障点位置和判断出故障类型已成为电力电缆使用和运行过程中十分关键的技术之一。

关键词：输电电缆，故障，探测技术

中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号：

一、输电线路电力电缆的故障分析

1 电力电缆故障的发生原因主要包括以下几种：

1） 机械损伤。很多故障是由于电缆安装时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。有时如果损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位才发展到铠装铅皮护套穿孔，潮气侵入而导致损伤部位彻底崩溃形成故障。

2）电缆外皮的腐蚀。电缆外皮腐蚀又分为电腐蚀和化学腐蚀两种。如果电力电缆埋设在附近有强力地下电场的地方，往往出现电缆外皮铅被腐蚀致穿的现象，导致潮气侵入，绝缘破坏。同样电缆路径有通过酸碱作业的地方或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠装和铅包大面积长距离被腐蚀，使电缆出现故障。

3）绝缘老化与变质。由于电缆绝缘持续在电、热等环境下运行因此其物理性能也会随之发生改变，导致电缆绝缘老化。造成这一现象的主要原因是：电缆线长期处于过负荷运行条件下，电缆沟自身的通风条件有限，导致电缆本体出现了发热现象，长期以往变化迅速老化。

4）过电压。过电压主要是指大气过电压和电缆内部过电压。对实际故障进行的分析表明，许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的。电缆本身的缺陷也会导致在大气过电压的情况下发生故障。

二、故障探测

电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。电缆故障性质的诊断，即确定故障的类型与严重程度，以便于测试人员对症下药，选择适当的电缆故障测距与定点方法。 电缆故障测距又叫粗测，在电缆的一端使用仪器确定故障距离。电缆故障定点又叫精测，即按照故障测距结果，根据电缆的路径走向，找出故障点的大体方位来，在一个很小的范围内，利用放电声测法或其它方法确定故障点的准确位置。

1 电缆故障性质的诊断。所谓诊断电缆故障的性质，就是指确定：故障电阻是高阻还是低阻；是闪络还是封闭性故障；是接地、短路、断线，还是它们的混合；是单相、两相，还是三相故障。可以根据故障发生时出现的现象，初步判断故障的性质。例如，运行中的电缆发生故障时，若只是给了接地信号，则有可能是单相接地的故障。继电保护过流继电器动作，出现跳闸现象，则此时可能发生了电缆两相或三相短路或接地故障，或者是发生了短路与接地混合故障。

2 电缆故障位置测距根据不同性质的故障，电缆故障的测距采用不同的方法。目前主要有电桥法和根据行波原理发展的低压脉冲反射法、脉冲电压法、脉冲电流法、二次脉冲法。电桥法测试电缆受条件限制较多，对于高阻故障无法进行测试。随着新技术的不断进步，现在现场上电桥法用得越来越少。

3 电缆故障定点分析。目前，常用的电缆精确定点的方法有声测法、音频感应法和声磁同步法。声测法主要用于高阻故障的精确定点。实际应用中，声测法常因受到电缆故障点环境因素的干扰，如振动噪声大，电缆埋设过深等，造成定点困难。电阻小于 10Zc 的低阻故障，传统的定点方法是音频感应法。音频感应法是通过人的耳朵对声音信号强弱的分辨来判断故障点的位置，对操作人员的经验要求较高。声磁同步法利用故障点放电同时产生的电磁波和声波确定故障点。通过监测接收到的磁声信号的时间差，可以估计故障点距离探头的位置，比较在电缆两侧接收到脉冲磁场的初始极性，亦可在进行故障定点的同时寻找电缆路径。

4电缆故障在线监测随着城网的发展，原有主要依靠定期停电后进行绝缘预防及检测电路的方法已难以满足现实的要求。近年来不少研究者提出了一些新的在线带电检测方法。

1）直流叠加法 在接地的电压互感器的中性点处加进低压直流电源（通常为 50V），使该直流电压与运行中电缆的交流电压叠加，检测通过电缆绝缘层的极微弱的直流电流，即可测得整条电缆的绝缘电阻，从而可对电缆的好坏进行判断。直流叠加法的特点是抗干扰能力较强，但难以仅靠测量电缆绝缘电阻值来预测其寿命。

2） 直流分量法 通过检测电缆芯线与屏蔽层电流中极微弱的直流成分，对电缆中某一点或某一局部存在的树枝化（水树枝、电树枝）绝缘缺陷进行劣化诊断。直流分量法测得的电流极微弱，有时也不大稳定，微小的干扰电流就会引起很大误差。可考虑采取旁路杂散电流或在杂散电流回路中串入电容将其 阻断等方法。

3） 介质损耗因数法 将加于电缆上的电压用电压互感器或分压器取出，将流过绝缘中的工频电流用电流互感器取出，然后在自动平衡回路中检测上述信号的相位差，即可测出电缆绝缘的介质损耗因数。

4）分布式光纤温度传感器 利用分布式光纤温度传感器，通过检测故障点附近温度变化情况来实现电缆故障定位。 这种检测技术成本较高，主要应用于新敷设的重要电缆。

三、改进措施

1 电力电缆设计、采购管理根据负荷情况和使用环境，严格按照规定的允许载流量进行电力电缆设计选型。电缆通道设计时，要详细勘察周围环境（包括地质污染状况），尽可能避开因为腐蚀或者别的原因所造成故障的地方，确实避不开，应强化防范措施。同时尽可能选择资信、品牌好，质量管控到位的生产厂家，充分考虑电力电缆包装、运输、装卸和仓储符合要求。

2 电力电缆施工、验收管理在电力电缆敷设前应充分做好准备工作,避免在敷设过程中发生如外护套或绝缘损伤、电缆线芯进水以及拉断线芯等情况,同时电力电缆的弯曲半径应符合规定，需注意与管道、道路、建筑物之间平行和交叉时的最小允许净距保持在规定范围内。要对施工人员加强技术培训，严格按照电缆附件施工质量要求和施工质检要求,避免因施工工艺不到位,影响电力电缆安全可靠运行。要强化电力电缆的竣工验收管理，竣工验收包括土建验收、电气验收、竣工资料和技术文件的验收三部分。其中竣工资料和技术文件的验收非常重要,原始资料的收集是将来电力电缆运行管理的必要保证。

3 电力电缆运行管理日常维护工作的重点在于提高线路供电可靠性、降低电缆事故率、缩短停电维修时间和减少维修费用支出等。

1） 加强电力电缆的巡视工作。应制定相应的监视、巡视制度，定期对电力电缆的运行进行巡视，及时发现线路故障，对于已经存在安全隐患的线路要加强巡视次数，并认真填写巡视记录。

2）防止外力对电缆造成破坏。据调查可以看到铁路、公路以及河道等位置架设的电缆线路较容易到外力的损伤，对此应加强重视。首先要要加大宣教育力度，呼吁自觉保护电网运行环境，对电力设施的破坏分子进行严厉的打击，为电力电缆的安全运行营造一个良好的环境。再次应根据需要，设置相对完善的电缆标识，减少电缆意外损坏。

3） 加强电力电缆的绝缘监督。目前电力电缆绝缘监督主要通过高压电气设备的交接试验和预防性试验以及运行情况综合分析,若发现绝缘缺陷,先摸清绝缘老化规律和发展趋势以利于及时消除存在的缺陷,保持设备良好的绝缘水平。

4）强化电力电缆的负荷监控。电力电缆的日常负荷监控是一个有效监控手段,对于一些电流重载的电缆需要对电缆进行必要的辅助测温工作, 以保证运行电缆的各项运行指标在可控范围之内。

四、结语

总之，电力电缆在电力系统中作为传输和分配电能，以及连接各种电气设备等，起着不可估量的作用，迅速、准确地确定电力电缆的故障点，不仅能提高供电可靠性，还可以减少故障修复费用及停电损失。为了更好的确保用户的用电缆故障情况及埋设环境比较复杂,、变化多，测试人员应熟悉电缆的埋设走向与环境，确切地判断出电缆故障性质，选择合适的仪器与测量方法，按照一定的程序工作，才能顺利地测出电缆故障点。