高压电缆故障分析及定位

高压电缆故障分析及定位

赵康

（浙江大有实业有限公司综合能源服务分公司浙江省杭州市310000）

摘要：本文简单介绍了日常电力运行过程中电力电缆所发生的一些故障类型以及造成这些故障的相关原因，并针对这些运行过程中的所遇到的故障类型提出必须的预防性试验规程，同时本文针对我国现在所能够侦测电缆故障位置的现状与技术条件，着重探讨分析故障定位中电缆的相关参数水平，总结日常电力电缆运行工况中容易出现的相关电缆故障状况，并以此可以更加精确的进行电缆故障的定位（包括预定位和精准定位），从而试总结最为直接可靠的故障定位方式。

关键词：电缆故障；绝缘检测；常规试验；脉冲反射；电弧反射精定点；电缆路径定位测深

一、前言

电力电缆在电力系统中的应用越来越广，保障电缆线路的安全运行是对电力系统运行的基本要求。随着社会的高速发展，土地资源日趋紧张，电力线路逐渐由以往占地多的明线方式改为地埋方式。特别是最近几年，随着我国城乡及国防现代化建设的发展和科技的不断进步，使电力电缆的应用更加广泛，其数量成倍增长。电缆线路的安全运行与人们的生产、生活息息相关，电缆线路的故障隐患严重地威胁着人民生命财产的安全，电缆故障对社会造成的影响也越来越大。突发的断电事故不仅会给人们的正常生产和生活造成严重混乱，也会给电力公司造成巨大的损失。人们己经不能接受因电缆线路故障造成工矿生产事故，或银行系统、铁路运输系统、机场调度系统和生活供电的中断。另一方面，电缆线路的故障检测比架空输电线路故障检测任务要艰巨很多，因为电缆线路不像架空线路那样具有直接可观测性。如果电缆故障的检测结果与实际故障相差较大，那么也就失去了意义。所以，电缆故障检测要求精确度更高的方法。

二、电缆基本信息与常见故障分析

2.1电缆的分类

电缆的分类主要以绝缘材料考虑，分为油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和橡胶绝缘电缆。

2.2电缆的型号

电力电缆的型号组成和含义：

图2-2为交联聚乙烯电力电缆断面构造示图

1、绝缘交联聚乙烯层

2、线芯铝导线或半铜导线

3、半导体胶层

4、铜带屏蔽

5、填料

6、塑料内衬

7、铠装层

8、塑料外护层

2.4交联电缆的型号及意义

一般交联电缆的型号表示为：YJL（T）ZUO/U（kV）

YJ：交联聚乙烯电缆（称交联电缆）

L（T）：铝芯（或铜芯，铜芯材料一般4写）

Z：护套名称

UO：为电缆线芯对地或对金属屏蔽层间的额定电压（kV）

U：表示电缆的额定线电压（kV）

如：YJL22-64/110表示的意义为额定线电压110kV铝芯内钢带铠装聚氯乙烯护套交联聚乙烯电缆。

2.6电力电缆故障及分析

由于电力电缆的绝缘材料、运行方式、工作电压等不同，导致了大量的各种各样电缆故障，按故障性质分主要有：接地故障、短路故障、断线故障、闪络故障和综合故障；按故障电阻值分为：低阻故障和高阻故障。传统上把电缆故障点的直流电阻小于电缆特性阻抗称为低阻故障，反之则称为高阻故障。

三、电缆故障的定位技术

3.1识别故障并确定故障性质

将电缆脱离供电系统，首先用兆欧表测量每相对地绝缘电阻，如果绝缘电阻为零，再用万用表测量故障电阻，以判断是高阻故障还是低阻故障，然后测量相间绝缘电阻，判断是否存在相间短路，有准确的电缆故障性质判定结论后，便可选择合适的测试方法和仪器。

3.2电缆故障预定位

从电缆一端测试，给出测试端到故障点的距离，也就是地埋电缆从测试端到故障点的长度。

3.3电缆故障精定位

由于地埋电缆的长度在地面丈量会存在误差，再加上脉冲反射仪（TDR或雷达）的测距误差，所以需要对故障点进行精确定点。

3.4电缆故障预定位方法

从电缆故障类型可分为断线故障、低阻绝缘故障、高阻绝缘故障和闪络故障，不同故障所采用的测试方法和测试仪器也不同，必须分别对待。

3.4.1低压脉冲法

低压脉冲法可对断线故障、短路故障、低阻故障和电缆全长进行预定位，同时也可识别电缆的中间接头。其原理为：脉冲发射仪给电缆发射低压脉冲，该脉冲沿电缆传播直到特性阻抗不匹配点（如断线点、短路点、终端点等），在这些点上会引起脉冲波的反射，并返回到测试端，脉冲反射仪给出测试轨迹。

故障距离L是由下面公式3-1计算：

L=Vt/2（3-1）

其中，V是波速度，如油浸纸绝缘电缆的波速度为160m/μs，交联聚乙烯绝缘电缆的波速度为172m/μts。t是发射脉冲从测试端到故障点，再由故障点返回到测试端的往返时间，由脉冲反射仪测出，单位为微秒（μs）。

3.5电力电缆故障精定点方法

当给故障电缆线芯加上一个足够高的冲击电压和冲击能量时，故障点会击穿并发生闪络放电，在故障点就会产生相当大的“啪、啪”放电声，这种声音可传到地面，一般闪络放电间隔为6-15秒。

3.5.1声测定点法

当电缆故障预定位给出故障距离后，在故障电缆测试端给故障线芯加上冲击高压，使故障点闪络放电，同时用定点仪（含探头、接收机、耳机）在预定故障点附近的地面来听测故障点的放电声，听测出最响点，即为故障点的准确位置。

3.5.2声磁同步定点法

当采用冲击放电时，在故障点除产生放电声外，还会产生高频电磁波向地面传播。在地面用声磁探头可同时接收声信号和磁信号，电磁波起辅助作用，用来确定所听到的声音是否是故障点的放电声，由于声波与电磁波的传播速度不同，在地面每一点可用声磁同步定点仪测出声信号和磁信号的时间差，时间差最小点即为故障点的准确位置。

四、结束语

搞好电缆的试验及故障探测工作，对城市的建设和发展将起到不可忽视的作用，而且越来越受到人们的极大关注。电缆故障试验及测寻既要有好的测试设备又要求测试人员的经验积累，才能快速、准确发现故障并定位。对每一次故障测试都要不断分析，特别要了解电缆参数、绝缘电阻、相间相地电阻、交流耐压、测试电压高低、故障波形等资料，以选取正确试验方法标准以及电缆路径探测法，从而提高电缆故障处理速度。只有不断对大量的现场数据进行分析、研究、总结，才能逐步掌握电缆故障测试的规律。

参考文献：

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