关于电力电缆故障测距分析宋振中

宋振中陆兴福汪海天

摘要：随着科学技术以及社会经济的发展,国内越来越重视电力电缆线路故障的维修和处理。只有加大关注力度,才能够满足城市发展的实际需求。研究阐述了电力电缆故障测距方式,为相关人员进一步研究电力电缆故障奠定基础,为研究人员开拓思路和视野。

关键词：电力系统；电缆；故障；测距

城市电网的不断改造有效降低了应用电缆地成本,城市化进程的加快和经济的迅速发展,都影响电力电缆的运行。规划城市的时候要充分掌握供电可靠性和电网安全性,保证实际生活中更加广泛的应用电力电缆,并且逐渐取代架空线路。随着不断扩大电力电缆规模和提高运行时间,实际操作中经常出现电缆故障。如果地下电缆出现故障,不容易发现故障位置,也增加故障维修成本,同时也会出现不可避免的经济损失,目前怎样迅速、准确地发现电力电缆故障就变得尤为重要。

1造成电缆故障的原因

1.1电力电缆线路故障原因

类似于大部分电力设备,电力电缆故障在刚开始运行的1~5年十分容易出现故障,一般都是因为安装敷设电缆质量、附件产品质量、电缆质量等的影响。电力电缆5~25年中期运行的时候,大部分附件和电缆都处于稳定阶段,能够适当降低故障发生的概率,一般都是因为附件呼吸效应、树枝状老化击穿电缆本体绝缘等影响形成放电现象。电力电缆在25年后期运行的时候,加剧电缆本体绝缘、附件材料以及电热的老化,极大程度上提高了线路故障概率。电力电缆基本包括以下方面故障。第一,绝缘老化变质。长时间运行电缆绝缘以后,因为电作用的影响出现机械作用、热作用、化学作用,介质出现化学和物理变化,降低介质绝缘能力。第二,过热。电缆绝缘内部出现气隙游离的现象,导致电缆局部过热,以至于炭化绝缘。过负荷运行电缆会形成过热现象,在电缆隧道、电缆沟、电缆密集区域安装的电缆,因为电缆穿过干燥管、电缆通风不良、接近电缆热力管部分,会因为自身过热从而导致提高损坏绝缘的速度。第三,机械损伤,例如因为外力造成的伤害,如挖掘。第四,腐蚀护层。由于杂散电流、土壤酸碱度的影响,腐蚀破坏埋设电缆的铝、铅包。

1.1电缆生产质量问题

在我国,常用的中低压电缆其生产技术是非常成熟的,因此电缆的产品质量问题不存在设计及工艺问题,主要是生产管理和市场管理问题。由于市场竞争激烈,出现一些生产的成品电缆竟没有半导电层,导体芯线易扭断等难以想象的质量问题。

1.2电缆施工质量问题

电缆在安装施工过程中,没有严格按照有关电缆的安装要求施工,主要是电缆外护套破损；在环境潮气、湿度偏大的情况下,没有采取必要的防范措施进行制作电缆头；中间接头密封不良,投入运行后使绝缘内部受到潮气、水份的侵蚀,引起中间接头绝缘受潮劣化；电缆中间接头导体连接管压接不良,打磨不平整,特别是在压接管口边缘处,局部有尖角、毛刺；中间接头设置不合理。

1.3电缆的管理问题

一些单位让电缆长期过负荷运行,电缆路径与热力管道交叉,长期工作在有腐蚀性的环境中等,这些都容易造成电缆的绝缘老化,形成各种故障。

1.4外力破坏问题,突出表现在三类

机械开挖、人工打桩施工未经确认核对,随意作业,损坏电缆,造成接地短路故障,这类事故较为普遍,占电缆故障的40%；安装、固定不牢固,造成电缆错位、扯拉、摩擦、变形,导致绝缘故障发生,这类事故在移动设备上经常发生；车辆碾压,地面沉降,造成电缆错位、扯拉、变形,导致故障发生,这类问题在直埋电缆上比较突出。

2电力电缆故障性质的分类

根据故障电阻与击穿间隙情况，电力电缆故障的类型大体上分为四大类：低电阻故障、高电阻故障、开路故障以及闪络性故障。

2.1低阻故障

电缆相间或相对地绝缘受损，其绝缘电阻小到能用低压脉冲法测量的一类故障。发生低阻故障时，故障电阻一般小于400欧姆。短路故障是低阻故障的特例。

2.2高阻故障

相对于低阻故障而言，高阻故障电力电缆的一芯或数芯对地的绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于正常阻值较多,但高于400欧姆，而芯线连接良好。

2.3开路故障

电缆的各芯绝缘良好,但有一芯或数芯导体断开或虽未断开但工作电压不能传输到终端,或虽然终端有电压但负载能力较差。开路故障的典型例子就是断线故障。

2.4闪络性故障

电缆的一芯或数芯对地绝缘电阻或者芯与芯之间绝缘电阻比较高，但当对电缆进行直流或交流耐压到某一值时，出现突然击穿现象。这类故障大多在预防性耐压试验时发生，故障现象不稳定。

3电力电缆故障的测距

3.1行波法测距。行波法是目前我国在电缆故障的测距中时常采用的方法，因电压的行波信号获取难度大，而电流的信号却极易获取，且信号很强，所以常利用电流行波进行故障的测距。具体分为以下几种方法：

3.1.1脉冲电压法。脉冲电压法是利用脉冲高压信号或者直流高压将电缆故障的位置击穿，再通过记录发射的脉冲在故障点与测距点之间的往返时间进行测距计算。但也存在一部分的缺点：①安全性差。在电压脉冲信号的测量中采用电泳电阻的分压测量，测量仪器和电压的回路存在有电耦合，容易造成高压信号的窜入，将测量仪器损坏。②测试可靠性差。故障测距过程中，高压电容对于脉冲信号来说处于短路状态，需要进行电阻的串联产生电压信号，不仅使线路更加复杂，而且使击穿电压降低，不易击穿故障点。③在对故障放电过程中，尤其是进行冲闪的测试时，分压器耦合产生的电压波形变化明显，难以分辨。

3.1.2脉冲电流法。脉冲电流法是指通过对击穿电缆故障引起的电流脉冲进行测量。该方法省去了电容和电缆之间的电感与串联电阻，使线路分布更加清楚，而且测距过程中形成的脉冲电流波形比较容易进行分辨。

3.1.3低压脉冲法。脉冲法是指测试过程中将低压脉冲注入到电缆中，该脉冲沿着电缆进行传播，直到阻抗无法匹配地点，如短路点、断路点和中间接头等，通过记录脉冲从测距点到故障点的往返时间进行测距计算。而且根据波形的极性可对故障的性质作出判断，例如短路故障引起的反射脉冲和发射脉冲的极性相反，而断路故障引起的反射脉冲和发射脉冲的极性却相同，所以，在故障测距过程中经常应用于电缆的短路、断路等故障中。

3.2阻抗法测距阻抗法。利用故障距离与故障电流和电压成函数关系，在测距过程中利用电路单端和双端的电压和电流，通过函数的方程计算，推出故障的位置。在电缆故障的测距中，较常用的阻抗法有以下两种：

3.2.1通过电弧与电阻性的关系，运用分参数线路的理论。对线路各点的电压和电流进行计算，而在故障点处的电流与电压为同相位的，通过相应的函数方程，计算出电缆故障的位置。

3.2.2通过长线方程，对线路两端进行计算，获得的故障处电压幅值应该相同。根据这一特性，能够知道故障时线路中电压分布的规律，利用搜索迭代就能够计算出电缆故障位置。

4结论

电缆故障点的查找一直是十分耗时耗力的工作,如何对电缆故障点进行迅速、准确地确定故障点位置已经成为各大电力企业重点探讨问题之一，希望通过本文的探讨，让相关工作人员能够从中得到有效的借鉴，从而促进我国电力事业的健康发展。

参考文献

[1]于景丰，赵锋.电力电缆实用技术[J].中国水利水电出版社，2010（12）.

[2]鹿洪刚，覃剑，陈祥训.电力电缆故障测距综述[J].电网技术，2011（20）.