電力電纜故障原因與檢測技術(shù)探析

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電力電纜故障檢測工作的科學(xué)高效開展是確保電力能源穩(wěn)定安全傳輸?shù)闹匾疤?。電纜故障檢測一般針對接線方式、通斷狀態(tài)以及電纜絕緣性能等方面實(shí)施檢測，以分析判斷其接線方式是否準(zhǔn)確、是否存在斷線或開路、串線或錯(cuò)接、短路以及絕緣受損等情況來達(dá)到檢測目的?，F(xiàn)階段在實(shí)際工作中一般選擇萬用表以及兆歐表等測量設(shè)備實(shí)施檢測，但普遍反映出檢測實(shí)效性難以提升的問題，時(shí)間和人力成本較高。目前已經(jīng)有很多研究人員針對電力電纜故障檢測展開了研究，很多現(xiàn)代化的檢測技術(shù)方法已經(jīng)在實(shí)踐工作中得以普遍運(yùn)用，本文結(jié)合筆者實(shí)際工作研究，對電力電纜故障原因及其檢測技術(shù)進(jìn)行了探討，同時(shí)提出了電力電纜故障的防范對策。

一、電力電纜故障發(fā)生的原因

基于現(xiàn)階段國內(nèi)配電網(wǎng)建設(shè)實(shí)際而言，電力電纜出現(xiàn)故障問題是由很多因素引起的，一般來說有機(jī)械損傷、超負(fù)荷運(yùn)行和電纜頭故障等。對機(jī)械損傷來說，通常情況下是在電纜連接作業(yè)過程中的不規(guī)范操作抑或是外部環(huán)境因素影響導(dǎo)致的絕緣層受損，這樣的機(jī)械損傷雖然并不會對電纜正常運(yùn)行帶來較大干擾，但可能埋下安全隱患，此類故障現(xiàn)象能夠借助作業(yè)人員的外觀檢查來找出，同時(shí)可以利用相對簡單的措施予以處理。而對超負(fù)荷運(yùn)行所導(dǎo)致的故障而言，由于電纜具有規(guī)定的負(fù)荷值范圍，若電纜長時(shí)間處在超負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)下，很容易造成其絕緣層受損，絕緣層無法真正發(fā)揮出實(shí)際作用，對電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來非常大的影響。對電纜頭故障來說，它屬于電纜故障中的一種較為普遍的問題，導(dǎo)致該故障出現(xiàn)的原因一般情況下是電纜在生產(chǎn)階段就存在缺陷，從而導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生電纜頭放電的問題，與此同時(shí)導(dǎo)致該故障發(fā)生的關(guān)鍵性因素即接頭位置的接地屏蔽作用不明顯，導(dǎo)致電纜頭常常會存在感應(yīng)電壓過高的問題，最終造成電纜被擊穿。另外造成電力電纜出現(xiàn)故障的原因還有很多，比如說電纜自身質(zhì)量、長時(shí)間運(yùn)行使用而出現(xiàn)老化、安裝作業(yè)不規(guī)范等。

二、電力電纜故障檢測技術(shù)

因?yàn)殡娏﹄娎|長時(shí)間深埋于地下，因此日常維護(hù)檢修工作也存在一定的難度，電力電纜出現(xiàn)故障問題后會對周邊居民的工作與生活帶來非常大的影響，所以必須要更加快速準(zhǔn)確地找出故障具體位置并采取相關(guān)措施予以排除。當(dāng)前較為常見的主要有如下幾種故障檢測技術(shù)。1電橋法電橋法屬于實(shí)際工作中運(yùn)用較為普遍的一種電纜故障檢測方法，但由于它不符合現(xiàn)階段電力行業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求在很多地區(qū)已經(jīng)開始被淘汰。電橋檢測主要是把待檢測電纜故障相和非故障相連接成小橋，依靠控制橋臂的可調(diào)電阻器讓電橋處在相對平衡的狀態(tài)，隨后借助橋臂電阻計(jì)算得到電阻值，電纜長度和電阻成正比關(guān)系，進(jìn)而能夠按照電阻值計(jì)算電纜故障距離。這一檢測方法屬于一種較為經(jīng)典的檢測技術(shù)，其實(shí)際操作便利且精準(zhǔn)度較高，一般情況下應(yīng)用于電纜接地以及短路問題的檢測，但缺點(diǎn)在于無法針對高阻和閃絡(luò)性故障進(jìn)行檢測，這是由于發(fā)生故障后電阻較高的情況下，電橋通過電流較低，如果儀表靈敏度不高則難以有效探測。電橋檢測還應(yīng)當(dāng)提前了解電纜具體材質(zhì)、長度等相關(guān)參數(shù)，如果屬于不同截面的電纜組成還應(yīng)當(dāng)對電阻予以換算，同時(shí)該方法無法測量三相短路故障，因此近年來逐步開始被淘汰。2脈沖檢測法對于高壓電纜脈沖檢測技術(shù)來說，一般涉及低壓脈沖反射法以及二次脈沖反射法兩種類型。前者通常應(yīng)用在電纜短路和低阻故障的檢測中，借助于分析反射脈沖和發(fā)射脈沖的時(shí)間差來判定故障點(diǎn)的距離。詳細(xì)操作是把低壓脈沖信號添加到故障電纜內(nèi)，當(dāng)其遇到故障點(diǎn)后會形成反射脈沖信號，借助于二者信號的時(shí)間差與波速對故障點(diǎn)具體位置予以判斷。另外還可以按照反射脈沖的極性來判定故障類型，正極性脈沖一般為開路故障，負(fù)極性脈沖一般是短路接地故障。如果時(shí)間差是△t，電纜長度是L，行波速度是r，假設(shè)故障點(diǎn)到發(fā)射點(diǎn)的距離是P，能夠列出如下公式（1）。二次脈沖反射檢測技術(shù)一般來說針對閃絡(luò)和高阻故障檢測。具體操作是發(fā)射低壓脈沖到電纜內(nèi)，它會直接越過高阻或閃絡(luò)故障點(diǎn)，在電纜開路端出現(xiàn)開路反射，產(chǎn)生開路反射波。隨后形成高壓沖擊脈沖到電纜內(nèi)，讓高阻故障點(diǎn)出現(xiàn)閃絡(luò)放電，在導(dǎo)通的狀態(tài)下，低壓脈沖在故障點(diǎn)形成短路發(fā)射，產(chǎn)生短路發(fā)射波，當(dāng)電弧熄滅時(shí)，故障點(diǎn)再次恢復(fù)高阻狀態(tài)，把此次獲得的反射波和開路反射波予以對比分析，能夠了解到兩條軌跡在故障位置出現(xiàn)較為顯著的發(fā)散現(xiàn)象，借助于發(fā)散點(diǎn)能夠得到故障具體位置。低壓脈沖反射檢測以及二次脈沖反射檢測的實(shí)際操作較為簡單，檢測結(jié)果也非常直觀，但都應(yīng)當(dāng)提前掌握電纜路徑走向。低壓脈沖反射檢測技術(shù)一般是針對開路、短路和低阻故障，缺點(diǎn)是無法用于檢測閃絡(luò)和高阻故障，而二次脈沖反射檢測都能夠適應(yīng)，但缺點(diǎn)在于難以判斷，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行選擇。

三、電力電纜故障的防范對策

1實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜的溫度

為確保電纜可以處在穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)安全可靠的電力傳輸，必須要制定有針對性的故障防范措施。在實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)做好對電力電纜運(yùn)行溫度的密切監(jiān)控，避免其過熱。對配電網(wǎng)運(yùn)行來說，其中必然會有很多大功率設(shè)備，所以很容易導(dǎo)致電力電纜溫度的增加。相關(guān)作業(yè)人員要結(jié)合具體情況開展好溫度監(jiān)測工作，促進(jìn)電纜整體運(yùn)行效率的提升，為電力能源的安全穩(wěn)定傳輸打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，還要求作業(yè)人員能夠?qū)赡馨l(fā)生故障問題的區(qū)域?qū)嵤┒ㄆ谘矙z，有效減少電纜故障發(fā)生概率。

2在線監(jiān)測電纜的負(fù)荷電流

在電纜實(shí)際運(yùn)行過程中，對負(fù)荷電流實(shí)施全面監(jiān)測也是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作。若電力電纜長時(shí)間處在超負(fù)荷的狀態(tài)必然會導(dǎo)致其工作壓力持續(xù)增加，不僅會對電纜的使用壽命帶來非常大的損害，同時(shí)可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。所以在實(shí)際工作中必須要對電力荷載予以科學(xué)分配，確保各個(gè)區(qū)域的電纜所承受的負(fù)荷都處在規(guī)定的范圍內(nèi)，從而讓其處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。與此同時(shí)，開展好電纜荷載的在線監(jiān)測工作，當(dāng)某一區(qū)域負(fù)荷過高或者電纜出現(xiàn)參數(shù)異常時(shí)，作業(yè)人員能夠第一時(shí)間抵達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行檢修處理。

3預(yù)防電纜電解腐蝕

預(yù)防電力電纜的電解腐蝕是預(yù)防電纜故障問題出現(xiàn)的重要手段。對電纜實(shí)際運(yùn)行而言，出現(xiàn)電解腐蝕問題一般來說是因?yàn)殡娎|絕緣層受到破壞，從而和自身相鄰的可能存在的金屬部件發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致的。所以對電力電纜維護(hù)工作來說，應(yīng)當(dāng)在鋪設(shè)之前就對其表面的絕緣層實(shí)施強(qiáng)化處理，比如說可以加強(qiáng)包皮，避免絕緣層在長期使用后受到損壞而與附近金屬出現(xiàn)電解腐蝕，這樣一來能夠在很大程度上延長電纜的運(yùn)行使用壽命。4預(yù)防電纜化學(xué)腐蝕除上文中提到的幾項(xiàng)建議之外，預(yù)防電纜故障問題還有一個(gè)十分關(guān)鍵的措施即盡可能避免其受到化學(xué)腐蝕。實(shí)際工作中能夠發(fā)現(xiàn)，很多電纜都敷設(shè)在地下，但因?yàn)椴糠值貐^(qū)地下水和土壤內(nèi)存在礦物質(zhì)，可能給電纜帶來化學(xué)腐蝕損害，特別是部分偏堿性或是偏酸性的土壤，對電纜帶來的化學(xué)腐蝕問題更為嚴(yán)重，所以為確保敷設(shè)在地下的電纜能夠保持穩(wěn)定安全的運(yùn)行狀態(tài)，在敷設(shè)之前需要對當(dāng)?shù)赝寥狼闆r展開全面調(diào)研和檢測，根據(jù)實(shí)際需求有針對性地選擇絕緣層材料，同時(shí)針對腐蝕性較強(qiáng)的土壤還應(yīng)當(dāng)對電纜做好相應(yīng)的保護(hù)措施。

四、結(jié)語

總而言之，保障電纜的穩(wěn)定運(yùn)行是一項(xiàng)非常重要的工作，電纜實(shí)際運(yùn)行中可能發(fā)生各類故障現(xiàn)象，因此應(yīng)當(dāng)靈活選擇科學(xué)有效的故障檢測技術(shù)，第一時(shí)間找出發(fā)生故障的具體位置，從而確保電力電纜的安全與穩(wěn)定，滿足廣大用戶的用電需求。另外在實(shí)際的運(yùn)行過程中必須要對電纜負(fù)荷予以密切監(jiān)控，做好溫度監(jiān)測，防止電纜受到腐蝕而影響運(yùn)行效率，有效提升電纜運(yùn)行的可靠性。

作者:李志剛 楊國練 單位:國網(wǎng)甘肅省電力公司培訓(xùn)中心