电力电缆故障检测及故障点定位方法分析

电力电缆故障检测及故障点定位方法分析

曹晔

国华（赤城）风电有限公司河北张家口075599

摘要：近年来，各行业的竞争越来激烈，发电企业相较之前也有了巨大的进步。为了满足人民的用电量，我国在地下敷设了大量的电力电缆，这些电力电缆可以有效避免人为破坏，并具有较高的防腐蚀性和防损伤性。然而，和架空的线路相比，地下的电力电缆一旦出现问题，就很难确定故障位置。为此，作为风电行业如何对故障进行检测和定位成为了有关人员需要思考的问题。本文就电力电缆故障检测及故障点定位方法进行探讨，在介绍电力电缆故障类型的基础上，具体介绍了其故障检测和定位方法，以供参考。

关键词：电力电缆；故障检测；故障点；定位方法

一、电力电缆存在的故障类型

就电力电缆自身的情况来说，导致电力电缆出现故障的原因较多，主要有机械损伤、绝缘受潮、绝缘老化严重、原材料缺陷和制作工艺缺陷、雷击或其他冲击过电压而损坏等。其中，机械损伤是导致电力电缆发生故障的主要原因。电力电缆根据不同的分类规则，将其故障类型划分为以下几方面。首先，受故障位置的影响，电力电缆故障主要分为电缆本体故障、电缆中间接头故障和电缆终端头故障。根据故障的发生时间不同，故障可以划分为运行故障和试验故障。另外，从电力电缆故障的性质，可以将其划分为断线故障和主绝缘故障。其中，主绝缘故障主要是由于电力电缆由故障电阻和击穿间隙所引发，为此，该故障类型又可以细分为低阻故障、高阻故障及闪络故障。低阻故障和高阻故障的区分主要是由于自身电力电缆的阻抗性不同。而闪络故障主要是由于电缆故障点的电阻值非常大，可以给故障电缆施加极大电压，故障部位才会出现闪络击穿问题，以预防性试验出现此种故障居多。

二、现阶段电力电缆的故障检测方法

2.1低压脉冲检测法

低压脉冲检测法主要适用于低阻短路或者接地方面的故障和断线故障。在使用该方法的过程中，工作人员往往需要发射低压脉冲，使脉冲在电力电缆中进行传播。一旦到达遇到了故障发生点或者短路区域，脉冲就会产生反射，从而反馈到故障探测设备上，以便工作人员针对故障进行维修。在维修的过程中，工作人员可以利用波形发射脉冲和反射脉冲的时间差额就可以具体确定电缆的故障位置和距离。但是，在实际的故障探测过程中，工作人员需要考虑脉冲在介质中的传播速度，选择较为切合实际的速度进行测量，才能减少最终结果的误差，保障测量数据的真实性。

2.2二次脉冲法

随着电力行业的发展，各个故障日益凸显，对于高阻故障和闪络故障来说，为了计算故障点的距离，维修人员可以借助高压信号发生器和二次脉冲信号藕合器，利用二次脉冲方法进一步测量该故障距离。这种测量方法测出的脉冲波形更加简单，工作人员可以更快的识别故障。

2.3跨步电压检测法

为了检测单相接地或者两相、三相短路以及接地故障以及外护套故障等，维修人员可以利用跨步电压检测法对电力电缆进行故障检测。在利用该检测方法的过程中，维修人员需要运行电缆护层故障定位电源以及相应的指示器，在故障发生的相和地之间增加具有负极性的直流电源，根据流入土壤中的电位分布，将连接线和探棒把跨步电压指示器相连接，从而实现跨步功能，借助探棒寻找电势中的最低点。如果跨步电压器的指针指向右边，说明故障发生位置在右侧，为此，需要工作人员继续探测。如果跨步电压器的指针偏向左侧，就需要在左侧进行进一步的探测，从而缩小故障距离。如果检测仪器的指针指向中间，跨步电压为零，则表示找到了故障点。

2.4高压电桥法故障检测法

由于35kv的电力电缆对绝缘有很高的要求，一旦发生破损，就必须及时进行检测。为此，为了检测出短路故障、低阻故障和外护套故障等，维修人员需要利用高压电桥法检测故障。所谓高压电桥法就是维修人员利用双臂电桥对电力电缆芯线中的电阻值检测的方法，该方法主要是测量电力电缆管的长度，从而确定其长度和电阻值的关系，判断出电力电缆的故障点。

为了保障高压电桥法检测的准确性，工作人员需要尽可能的保障电桥连接线长度较短，接线直径尽可能较大，且电力电缆的芯线连接应当采取压接或者焊接的方式。为保障计算的准确性，最后计算出的结果需要保留小数，不能进行进位。另外，在高压电桥法检测中，除了可以使用双臂电桥方式外，还可以借助兆欧表和万用表，能够对电力电缆中的故障进行准确地确定。

2.5冲击高压闪络检测方法

在电力电缆的运行过程中，高阻故障是最为常见的故障，而击穿故障中有90%以上是高阻故障。为此，为了解决电力电缆中的闪络故障和高阻故障，工作人员可以利用冲击高压闪络检测方法加以检测。该检测方法适用于各种高阻故障，且操作简单。在实际检测中，该检测方法主要有电感冲闪和电阻冲闪两种检测方式。这两种检测方法使用原理相似，但最大的区别就是球形间隙串联的电感圈能换成电阻。但，高阻电力电缆故障常常采取电感冲闪方式。电感冲闪方式进行是系统在连接电源之后，电流流经至调压器和变压器中的整流器中，并且对电容器进行充电。电压在达到一定的数值之后，球间的间隙波击穿，电力电缆的测量段能够贵球间隙的短路电弧等进行检测。在冲击高压闪络检测方式应用的过程中，判断故障的主要方式是判断击穿放点。第一，故障点在击穿的过程中，球形间隙放电的声音比较清脆，并且伴有较大的火花。第二，故障点在击穿的过程中，电流表的指针大范围的摆动。

三、电力电缆故障点的定位技术

3.1红外热象定位技术

如果电力电缆出现故障，那么电力电缆会过载，其芯线的温度会上升，为此，工作人员可以依据其温度变化，对故障进行定位。而红外热象技术就是利用红外热象仪扫描电力电缆的表层，可以拍摄其表层的温度分布图像，获取温度数值。工作人员可以根据相关的传热模型、电缆结构参数、环境温度等数据，确定电力电缆芯线的温度，从而找出温度异常的部位。由于红外技术不需要相关的接触设备，不会要求设备停止运行，且具体的操作步骤简便，该技术得到了广泛的应用，未来该技术会广泛应用于电力电缆故障定位的过程中。

3.2高频感应定位技术

所谓高频感应定位技术就是工作人员通过利用高频信号波发生装置向电力电缆输入高频电流，从而产生高频电磁波，利用相关的探头，就可以接收电力电缆线路周边的高频电磁场。工作人员将接收到的数据经处理会放置在相关的屏幕上，工作人员可以根据这些数据计算出故障点的准确位置，实现对故障的定位。就高频感应定位技术来说，它接收的信号元比传统音频感应定位方法接收的信号源更加便捷，且制造简单，同时，它的接收设备体积较小，携带便捷，这使该技术更加受欢迎。除此之外，高频感应定位技术采集的高频信号的频谱抗干扰能力更强，直接显示于液晶屏幕的方式要比依靠人耳辨别更为可靠和直接，采用高频感应定位法也可在不停的情况下，以藕合式接线方式来完成在线故障探测。

四、结束语

总而言之，随着我国风电行业的快速发展，人民用电量的不断增大，为了保障电力的稳定，相关人员必须要尽可能保证电力电缆的安全使用，避免故障的发生。一旦出现故障问题，工作人员就需要针对不同的故障类型，采取不同的检测、定位方法。目前，低压脉冲检测法、二次脉冲法、跨步电压检测法、电桥法故障检测法、声测检测法和高频感应定位技术等应用较为广泛，风电行业的维修人员必须要了解并掌握这些方法的使用，以最大可能提高故障检修效率，为发电企业今后的发展奠定良好的基础。

参考文献：

[1]张甜.35kV配网电力电缆故障检测与解决策略[J].电子技术与软件工程，2017（10）

[2]孔祥超，尹星月，王令君.电力电缆的故障点定位及故障维修要点分析[J].环球市场，2017（23）

[3]董大海.35kV配网电力电缆故障检测与定位技术[J].电子制作，2017（7）