电力电缆故障原因及检测技术

电力电缆故障原因及检测技术

黄家鸿

广州西南电力建设有限公司  广东广州  510160

摘要：随着社会的发展和人民生活水平的提高，对供电可靠性的要求越来越高。目前电力电缆已成为电网系统中最主要的供电方式之一，电力电缆运行质量直接影响着供电质量和用电安全。由于电力电缆的运行环境比较复杂，一旦发生故障会对电力系统的安全运行造成影响。因此，如何快速、准确地判断出电力电缆故障点并准确定位故障点位置是目前电力系统关注的焦点问题。基于此，本文将结合具体实际，重点剖析电力电缆故障的原因及常见的检测技术。

关键词:电力电缆；故障原因；检测技术；

引言：随着电子计算机技术、传感技术和数字信号处理技术的蓬勃发展，此类技术不断融合并应用到电缆检测中来，逐渐形成了具有自动识别和定位功能的电缆测试技术。而电力电缆检测技术是一种基于数据融合和智能算法技术的电缆线路故障诊断方法,利用数据挖掘技术,建立包含大量数据的模型,根据所收集到的信息,对系统进行综合判断,从而得出结论以实现电网运行维护工作的自动化。

一、电力电缆运行中故障问题的原因

（一）绝缘击穿

电缆的绝缘层被击穿,造成内部短路。导致其产生的常见原因: (1) 负荷电流过大,导致电缆长期过载运行,致使电缆绝缘老化,发生漏电；(2) 由于施工质量或设计缺陷等,造成电缆接头处接触不良,使局部过热,导致绝缘击穿；(3) 地下敷设时,由于环境条件差或机械损伤,致使护套进水受潮而失去绝缘性；(4) 电缆头制作不合格,密封不好,使潮气侵入,引起绝缘性能下降；(5) 架空敷设时,由于外力损伤,使护套破裂。

（二）屏蔽线断线

在高压输电系统中,当导线和地(壳)间出现单相接地故障时,若该回路采用不均匀分布的高频电压,则将引起沿导线的金属屏蔽层断裂,从而形成"放电通道",并沿着此通道向周围空间辐射。导致其产生常见原因: (1) 在高压电网中,当发生单相对地(壳)短路故障,如因操作错误,误跳闸,使得系统频率升高,则会使高频电压增大,进而导致金属导线表面温度上升,加速了金属导线表面的氧化过程,使其表面生成一层氧化膜,这层氧化膜与周围的空气形成间隙,阻碍了电子和空穴的扩散,因而阻止了电子和空穴的进一步扩散,从而使金属导体的屏蔽能力下降,甚至破坏；(2) 当发生多相对地(壳)短路故障,如由同一开关合闸,同时断开各回线路,则会在某一时刻,由于系统频率突然变化,而使某条支路的电压幅值急剧上升,此时,如果这条支路的导体是铝芯材料,那么它就会承受极大的热作用,从而导致其强度降低,最终被烧断。

（三）绝缘老化

绝缘老化是电缆故障中最常见的一种,它是指由于绝缘材料本身或环境条件的影响,使电气设备、线路中的绝缘性能逐渐下降的现象。导致其产生的主要原因:（1）使用年限过长，当电力电缆的使用期限超过规定期限后，伴随着时间延长,电线表面出现凹坑、裂缝,失去光泽,变脆,易断裂,甚至发生短路；（2）绝缘材料质量低劣。由于生产过程中工艺控制不当,造成绝缘材料中水分、杂质含量超标,使电缆在运行时发生漏电,导致电缆故障；（3）敷设方式不合理。由于施工过程中对地下管道及沟槽开挖深度不够,或回填不符合规范要求,致使土壤中的水进入管内,引起电化学腐蚀;同时,因沟槽未采取有效保护措施,造成雨水等侵入,加速了电缆的破坏；（4）污秽。随着工业发展,大气污染问题日益严重,空气中的粉尘颗粒越来越多,这些尘埃很容易粘附在电气设备上,形成污垢,并附着于导线上。一旦遇到潮湿环境,就会加快灰尘与金属之间的接触速度,从而降低电气设备的性能,甚至损坏设备。

二、电力电缆的常见检测技术

（一）低压脉冲检测技术

低压脉冲法是一种利用高压发生器向电缆注入脉冲电流，然后在电缆故障点产生高压脉冲的方法。该方法具有原理简单、测试速度快、不需要辅助设备等优点，广泛应用于35 kV及以下电力电缆的故障测试。

当电缆发生故障时，高压发生器会产生一个低电压脉冲，这个脉冲会通过故障点向电缆外释放，同时测量装置也会通过一定的频率向外发射脉冲信号，当故障点周围的介质被击穿时，则会在高玉发生器和测量装置之间产生一个低压脉冲信号，该信号的方向与高压发生器和测量装置之间的距离有关。当距离越大时，低压脉冲信号发射的次数也越多，进而可以对电缆故障点进行精确定位[1]。

（二）电缆故障闪络检测技术

电缆故障闪络法是通过测量故障点放电时产生的电流值来确定故障点位置。当故障点发生击穿时，随着时间的推移，故障点会在绝缘介质中产生电弧放电，从而引起电流的变化。

电缆故障闪络法是目前比较常用的一种检测方法，其原理主要是根据脉冲电流在电缆中形成的电弧放电电流值来判断电缆故障点位置。该方法不需要精确的定点测量，只需要对脉冲电流进行采样，通过分析采样值可以快速确定出故障点的位置。但是该方法所获得的电压信号比较微弱，同时电缆绝缘介质也会对脉冲电流造成干扰，影响测量结果。同时该方法只能判断出电缆的故障点位置，对故障类型没有具体判断

[2]。

（三）电感应检测技术

感应检测技术(induced detecting),又称电感检测技术,是一种利用电磁感应原理,将待测物放置在磁铁附近或放在具有磁场的地方,使被检物产生相应的涡旋运动,从而引起电路中电流的变化,通过测量该变化的电流值来判断被检物的存在。

电感应法是通过检测电缆故障点与地面之间的电容差，来确定故障点的位置。一般电缆故障点都在电缆的一端，通过检测电缆两端电压的相位差，可以确定故障点在电缆两端，缆故障点都在电缆的一端，进而确定故障点的位置。电感应法测试电缆故障时，需要将高压发生器连接到故障电缆上，然后通过低压信号发生器测量电缆两端电压。电感应法使用起来比较方便，所以电感应法主要适用于判断和定位高压电缆的低阻故障和高阻故障。

（四）高压直流闪络技术

高压直流闪络法是目前使用最广泛的方法，这种方法也是现在国内外研究的热点。它是利用直流闪络法的原理来确定故障点的位置，用高压直流闪络法在电缆中寻找故障点，可以用来测量和查找绝缘故障，它的主要优点是所测得数据稳定、测量准确、方便等。但是这种方法也有缺点，就是高压直流闪络法在寻找故障点时，需要大量的试验，而且需要一定的场地。

在超特高压电网中,采用高电压等级、大容量变电站,可以有效地提高送端受端系统的稳定性;同时,由于超特高压电网中的设备相对较小,所以能够降低线路损耗,减少线路损失。此外,由于超特高压电网中的设备相对较少,所以能够降低设备的维护工作量,提高设备的利用率;同时,由于超特高压电网中采用全数字化控制,从而大大降低了故障停电率。目前随着科学技术的发展，新的高压直流闪络法已经出现并得到了广泛的应用。高压直流闪络法具有仪器简单、方便、易于携带和使用、定位准确等优点。该技术的应用,将有效解决我国能源紧缺的难题,对保障电网安全运行具有重大意义[3]。

总结：综上所述，为提高国内电网安全运行的可靠性。结合国内外有关资料,通过对近年来发生的高压、中高低压输电线路相间短路事故的分析,总结出引发这些事故的主要因素,即:受环境(温度,湿度,尘埃)的影响占比最大。因此，相关单位应有效的利用目前较为成熟的低压脉冲法、电缆故障闪络法、电感应法以及高压直流闪络法等检测技术，对电力电缆开展定期与不定期的运维检修工作，以此来保证能第一时间发现并采取相应措施去解决故障问题。

参考文献：

[1]李志刚,杨国练.电力电缆故障原因及检测技术[J].中国科技信息,2022(01):58-59.

[2]周波.电力电缆故障原因与检测技术分析[J].现代工业经济和信息化,2021,11(10):200-201+223.

[3]陈长江.电缆故障产生的原因及预防措施[J].智能城市,2021,7(10):71-72.