电力电缆故障分析与检测技术研究

电力电缆故障分析与检测技术研究

张志刚

呼和浩特供电公司, 内蒙古 呼和浩特010010

摘要：近年来随着电缆的使用年限不断增加，电缆故障发生率也开始逐渐上升，电缆故障的检测和诊断问题也逐渐引起了人们的重视。电缆故障是指电缆中发生的一系列故障，包括但不限于绝缘老化、绝缘击穿、接头失效、导体断裂等，这些故障的发生会严重影响电力系统的稳定运转，甚至可能引发安全事故。因此，电力电缆故障分析与检测技术对于保障电力系统的稳定运行和延长电缆使用寿命具有重要的意义。

关键词：电力电缆；故障分析；检测技术

1电力电缆常见故障

（1）过电流保护缺陷性故障。对于电力电缆而言，目前电力电缆架设的规模不断扩大，存在供电距离相对较长、供电负荷量相对较大的特征。在长期高负荷运转作用下，电力电缆最为末端的两相短路电流会减小，导致电力电缆运行过程中最大负荷电流持续高于末端短路电流，从而引发过电流保护灵敏性降低的问题。为了有效解决这一问题，需要在电力电缆架设过程中根据运行负荷选择适配性相对较高的过电流保护灵敏装置，并且在后续增加保护电路的跌落式熔断器设备，根据电力电缆的最大负荷量设置额定电流，一旦电流过负荷，则自动切断。（2）电缆外护套穿孔。大部分电缆都会设置外部保护套，减少外力对电缆的冲击，而一旦电缆保护套受损，也会对电缆结构产生影响，无法有效保护电缆。电缆保护套穿孔的主要原因是受外界因素影响，例如电缆埋设位置存在较强的电化学侵蚀，保护套被腐蚀穿孔，引发故障。（3）短路故障。电缆发生短路主要是由于线路弧度垂线较大引起的，例如户外风力作用或线路两根接处点缠绕等。此外，电缆运行过程中的线路升温也会影响电缆本身的物理性能，线路表皮绝缘层损坏暴露电缆内部结构形成搭接就会发生短路。（4）断路及接地故障。断路是指电缆线路中出现断路导致电流连接不通造成的故障，其主要原因是线路连接不良、线路搭接处断开等。接地故障是由于线路与大地连接引起的，接地故障会导致该区域对周围物体形成放电而引起严重的安全事故。（5）基础故障。基础故障主要是由于电缆本身的设计、材料及生产工艺等方面出现问题引发的故障，例如线路屏蔽技术不合理，长期运行过程中电缆机械强度逐渐下降，电缆线路材料质量不合格，尤其是外护套、绝缘层等，电缆附件材料存在质量问题也会引起故障。

2电力电缆故障的原因

（1）机械外力。电力电缆在运输电能的过程中，其外部绝缘材质的损坏往往是由机械外力作用下造成的，例如安装于地下或海底的电缆，会受到其他物质的压迫；安装在架空线路的电缆，容易受到如风、雪等自然因素的影响。此外，人为因素也是电缆损坏的主要原因之一，例如安装时操作不规范，造成部分电缆受力损伤，其使用寿命大大降低。（2）过电压负荷运行。电力系统运行过程中存在负荷变化，当出现过电压时电缆内部的温度会在短时间内急速上升，如果不能及时将负荷调整到正常状态，电缆就会出现过热故障。此外，外界雷击也可能造成电缆处于过电压负荷状态，例如安装在架空线路的电缆在恶劣的天气条件下可能遭受雷击。（3）绝缘材料受潮、老化。电缆的外围由一层厚的绝缘材料与外界屏蔽，当出现绝缘受潮时，电缆也会出现损坏。绝缘受潮的原因有以下几点：一是电缆连接处的密封措施不到位，外界水汽或液体经连接处进入电缆内部；二是外力作用，例如电缆外绝缘材料受外力影响出现了破损；三是电缆自身绝缘材料质量不高，如生产过程中因制造工艺落后产生了细微的裂缝，使用过程中裂缝逐渐增大；四是化学腐蚀，电缆一般具有较强的抗腐蚀性，但遇到强腐蚀性的化学物质，其绝缘保护层还是会出现老化现象。（4）材料缺陷。电力电缆对生产材料的质量要求较高，材料缺陷主要体现在电缆本体缺陷、附件缺陷和绝缘材料缺陷，其中电缆本体缺陷表现为油纸电缆铅护套存在杂质砂粒、电缆本体存在裂纹等；电缆附件缺陷体现在绝缘管内气泡多、瓷件的机械强度偏低等；绝缘材料缺陷体现在防潮性不足、寿命不达标等。

3电力电缆故障检测技术

从城市长期发展的角度来看，电力电缆一般选择地下掩埋的方式铺设，以节约城市的公共空间，并达到美观实用的效果。然而，受电力电缆设计、材料、管理等诸多因素影响，各种故障问题也频繁发生，给社会生产生活带来了极大制约和影响。尤其是现阶段正值电力能源发展上升期，如何进一步优化电力电缆安全水平，采用更为先进的检测技术，增强检测的精准度和整体效力，已经成为行业重点研究的课题，这对于经济及产业发展也至关重要。

3.1声音测量法

声音测量法是在电缆故障诊断时，通过听取放电声音诊断电缆故障。这种方法非常适用于芯线向自身绝缘层闪络放电的高压电缆故障诊断，不过需要结合直流耐压试验机才能实现诊断。诊断期间，如果电容器电压到达某个固定数据，需要结合芯线放电时的声音，利用听觉判断故障点位。如果埋设的电缆存在故障，需先认定电缆具体走向，然后查找放电声音最大区域，通过专业设备完成故障点位诊断。具体做法是打开低音器然后顺电缆走向缓慢移动，至放电声音最大区域再开始故障精准诊断。

3.2红外热像检测技术

根据电流在电力电缆中的传导原理可知，当电力电缆承受较大负荷的电力传输时，其内部会产生一定的热量，电力电缆的温度也会随之上升，可以利用红外热像检测技术对电缆故障进行分析，即通过专用红外热像设备对电力电缆温度进行检测，当发现其温度值异常时，则可以确定其故障部位，从而快速判断故障位置以进行维修。该检测技术具有良好的安全性和可靠性，属于当前检测技术中的常用手段。

3.3高压闪络法

该方法主要用于诊断高阻故障，使用直流高压发生器将一直流高压加到故障相，当电压升到一定大小时，故障点会发生闪络放电，由放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间来测距，适用于高阻和闪络故障。该方法的优点是不必把高阻或闪络性故障永久击穿，利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快，误差小，操作简单。

3.4电桥检测法

电桥检测法是先通过双臂电桥测量电缆内部芯线阻值，再测量电缆长度，得到电缆长度与阻值的相互关系，据此测算电缆线路故障的精准点位。应用电桥检测法时，需要从不同角度分析电缆故障，重点诊断短路点位的接触状态。如果线路连接故障部位的阻值＜1Ω，要保证故障点位诊断结果误差不超过3m；如果线路连接故障部位的阻值＞1Ω，要先通过高电压烧穿技术降低阻值，再通过电桥检测法完成测量。电桥检测法诊断电缆故障的优点是测量精准。

3.5低压脉冲检测技术

电力电缆短路现象是常见的故障类型之一，为实现对电缆故障问题的高效判断，可以采用低压脉冲检测技术判断电缆的低阻故障问题。在疑似故障位置利用相关设备释放低压脉冲，使之能够被顺利传送至阻抗点，再结合电波反射所呈现的变化，对波型进行全方位测算，从而更加精准地判断故障形式或位置。如发现发射脉冲与反射脉冲呈相反状态，则表明电缆存在低阻和短路故障，反之则表明存在终端端头短路故障。

4结束语

在电力电缆应用过程中，其质量会对电力系统的安全性以及稳定性产生直接影响。为了保证我国电力系统供电安全，需要重视电力电缆检测技术和检测方法的有效应用，对电力电缆在应用过程中存在的具体问题进行科学把握，掌握影响电缆电力电缆检测结果的因素。在开展电力电缆检测的过程中，必须对先进的检测技术进行充分应用，提高检测效率，保证检测结果的可靠性。

参考文献

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