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【摘要】：总结出一套关于电力电缆故障测试技术，从电缆故障产生的机理、产生原因、性质的诊断及分类、故障测试方法选定及测试装置配备方面进行分析，最终实现快速确定电力电缆故障点的检测定位技术。
【关键词】：电力电缆；故障测试；诊断；测试装置；检测定位技术
引言
随着经济快速发展，金属冶炼行业、机械制造业以及矿业开采对用电需求逐步增加，电力电缆的需求日益增长，电力电缆输电的优点在于占地面积小、节省空间、维护工作量小，有利于功率因素的提高，在各个领域得到广泛的应用。随之而来电力电缆故障后，如何快速准确地判断、查找故障点，为电缆检修工作提出新的要求，成为供电部门越来越重视的问题。
1、电缆故障产生的机理原因
1.1电缆故障的机理
（1）电击穿机理分析
这里高电压绝缘电缆介质中的自由电子，在碰撞中产生足够大的电场，自由电子与中性分子会产生激发的电子和游离离子，在强电场作用下新的电子和正离子的能量，和分子的相互碰撞，这个过程周而复始，电缆绝缘击穿形成导电通道，出现故障点故障电流的“雪崩”。电缆损伤时常用的试验方法，也称为破坏性试验。
（2）热击穿机理分析
电缆绝缘介质的介电损耗长时间保持温升，温度升高时发散热量比周围的热更快，热产生的电场的作用下，温度逐渐升高，随着温度的增加最终使周边绝缘材质焦化、裂纹和部分点熔断甚至导致电缆保护层击穿。热击穿通常发生在电缆通电时，这是由电场引发的很长一段时间。
1.2电缆故障产生的原因
（1）受外力破损
据行业统计，受外力破损占电缆故障的比例约为60%，一般有临时施工造成破坏，地埋电缆长期受车辆、重物等冲击作用，造成电缆下沉、龟裂、拉裂等事故。
（2）电缆头及耦合器质量不合格
据行业统计，占全部故障的27%，电缆头、耦合器主要指的是接头的制作质量，其中，影响其质量的重要因素有：
其一不按标准工艺操作，造成生产工艺差，出现雨水、尘土侵入的可能性大；其二环境的选择很关键，应在干燥、没有尘土的空间制作，避免因受潮，埋下内部空气湿度大造成的故障隐患；其三选择符合行业规范的材质，其附件不符合行业技术标准，绝缘等性能差，短时间内就会出现老化严重迹象；其四铸件原因（裂缝、气孔、砂眼等）破坏了内部绝缘，导致绝缘水平下降。
（3）敷设施工质量
据行业统计，占全部故障的12%，其中，主要因素有：①电力电缆的敷设作业未按要求和规程进行；②敷设过程中，用力不当，牵引力过大，选择位置不当，造成电缆护套机械损伤，最终产生故障。
（4）电缆本体
据行业统计，占全部故障的3%，主要有电缆的制造工艺和电缆绝缘老化2种原因引起。制造工艺中存在缺陷，由于电缆线芯同纸绝缘中的浸泽剂、橡套电缆中的绝缘物等，各自膨胀系数不同，制造过程中，不可避免的产生气隙，导致绝缘性能降低。制造過程中，绝缘层内混入杂质，或半导体层有缺陷，或线芯绞合不紧，线芯带毛刺等，都将使电场集中，而引起游离老化。电缆长期在高压高温情况下运行，容易产生局部放电，从而引起绝缘老化现象。受电场作用，电缆内部绝缘介质中气泡发生游离，致使绝缘性能下降。电缆敷设后，长期浸泡在雨水中，经过化学物质的腐蚀，致使出现龟裂、加快老化等现象。
2、故障电缆性质的诊断及分类
查找故障首先进行故障分析、诊断，确定故障性质，然后通过测试故障电缆绝缘电阻，对故障性质进行分类，再选择测距及定点方法，才能有效选择正确的方法对故障电缆进行测试，查找故障点。
2.1故障绝缘情况测试
故障电缆检测前首先要用500V兆欧表测量电缆各相线对地、对金属屏蔽层之间的绝缘电阻，如果阻值过小，兆欧表读数显示接近“零”位时，可改用万用表进一步测量，当电缆故障线芯对地或相间绝缘电阻达到几十兆欧，甚至于更高电阻值时，可考虑电缆存在闪络性故障。
2.2电缆芯线的情况测试
用万用表的电阻档测试芯线或金属护套（屏蔽层）的连续性，检查电缆中间是否存在开路现象。或直接用测距仪中的低压脉冲法测试，看是否有开路的波形存在。
3、电缆故障测试方法的选择
3.1开路故障测试
指电缆芯线导体开路、或者金属护套受损的情形。这种故障一般与接地电阻有关，简单的电路故障不常见，故障通常采用低压脉冲法；脉冲电压法或测试脉冲电流法，当接地电阻高时，用双脉冲试验。
3.2低电阻（短路）故障测试
低压脉冲测试方法，如果能够清楚地识别小阻抗故障点波形，属于小阻抗故障，另一方面，超过近千欧姆的电阻值的临界点时，则属于大阻抗故障。该类故障不论单相或多相短路并接地，都可选用低压脉冲法、脉冲电压法或脉冲电流法测试。
3.3高阻故障测试
指电缆单相线或多相线对地绝缘阻抗近千欧姆，低于正常值；相线之间阻抗近千欧姆，低于正常值。该类故障发生几率较高，据统计约占电缆故障的80%左右。通常采用脉冲形式电流及电压法（冲击闪络方式二次脉冲法）进行测量，若故障点受潮或进水，用低压脉冲方式的比较法也能测量出故障距离，此类故障使用直流电压法无法查找故障点。向该类故障电缆中施加合适的高压脉冲时，人员在数十米之外，可听到故障点伴随火光放电噪声，采用声磁同步法对高阻故障判定较为有效。
3.4闪络性故障测试
就是电缆的单相线或多相线对地绝缘电阻或相线与相线之间的绝缘电阻值特别高，当网络出现过压达到一定值时，或在直流预防性试验电压达到一定值时，出现绝缘击穿突然放电的现象的故障。故障点多次施压直流电压后，可能转化为高阻故障，所以在实际测量中还是采用二次脉冲法或脉冲电压法和脉冲电流法中的冲击方式测试故障点为好。这类故障用脉冲电流或电压法（直闪方式）测量较好，类似故障情形很少发生。
结语
电力电缆故障探测是一项技术性与经验性比较强的工作，要全面掌握电缆故障测试技术并拥有丰富的测试经验，需长期的一线工作经验的积累和不断地与同行进行技术交流，同时企业也应关心培养这类专业人才。论述了电力电缆故障分析诊断以及如何选择测试方法，有助于提高电力电缆故障测试技术水平。
【参考文献】：
[1]于景丰，赵峰.电力电缆实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2003.
【关键词】：电力电缆；故障测试；诊断；测试装置；检测定位技术
引言
随着经济快速发展，金属冶炼行业、机械制造业以及矿业开采对用电需求逐步增加，电力电缆的需求日益增长，电力电缆输电的优点在于占地面积小、节省空间、维护工作量小，有利于功率因素的提高，在各个领域得到广泛的应用。随之而来电力电缆故障后，如何快速准确地判断、查找故障点，为电缆检修工作提出新的要求，成为供电部门越来越重视的问题。
1、电缆故障产生的机理原因
1.1电缆故障的机理
（1）电击穿机理分析
这里高电压绝缘电缆介质中的自由电子，在碰撞中产生足够大的电场，自由电子与中性分子会产生激发的电子和游离离子，在强电场作用下新的电子和正离子的能量，和分子的相互碰撞，这个过程周而复始，电缆绝缘击穿形成导电通道，出现故障点故障电流的“雪崩”。电缆损伤时常用的试验方法，也称为破坏性试验。
（2）热击穿机理分析
电缆绝缘介质的介电损耗长时间保持温升，温度升高时发散热量比周围的热更快，热产生的电场的作用下，温度逐渐升高，随着温度的增加最终使周边绝缘材质焦化、裂纹和部分点熔断甚至导致电缆保护层击穿。热击穿通常发生在电缆通电时，这是由电场引发的很长一段时间。
1.2电缆故障产生的原因
（1）受外力破损
据行业统计，受外力破损占电缆故障的比例约为60%，一般有临时施工造成破坏，地埋电缆长期受车辆、重物等冲击作用，造成电缆下沉、龟裂、拉裂等事故。
（2）电缆头及耦合器质量不合格
据行业统计，占全部故障的27%，电缆头、耦合器主要指的是接头的制作质量，其中，影响其质量的重要因素有：
其一不按标准工艺操作，造成生产工艺差，出现雨水、尘土侵入的可能性大；其二环境的选择很关键，应在干燥、没有尘土的空间制作，避免因受潮，埋下内部空气湿度大造成的故障隐患；其三选择符合行业规范的材质，其附件不符合行业技术标准，绝缘等性能差，短时间内就会出现老化严重迹象；其四铸件原因（裂缝、气孔、砂眼等）破坏了内部绝缘，导致绝缘水平下降。
（3）敷设施工质量
据行业统计，占全部故障的12%，其中，主要因素有：①电力电缆的敷设作业未按要求和规程进行；②敷设过程中，用力不当，牵引力过大，选择位置不当，造成电缆护套机械损伤，最终产生故障。
（4）电缆本体
据行业统计，占全部故障的3%，主要有电缆的制造工艺和电缆绝缘老化2种原因引起。制造工艺中存在缺陷，由于电缆线芯同纸绝缘中的浸泽剂、橡套电缆中的绝缘物等，各自膨胀系数不同，制造过程中，不可避免的产生气隙，导致绝缘性能降低。制造過程中，绝缘层内混入杂质，或半导体层有缺陷，或线芯绞合不紧，线芯带毛刺等，都将使电场集中，而引起游离老化。电缆长期在高压高温情况下运行，容易产生局部放电，从而引起绝缘老化现象。受电场作用，电缆内部绝缘介质中气泡发生游离，致使绝缘性能下降。电缆敷设后，长期浸泡在雨水中，经过化学物质的腐蚀，致使出现龟裂、加快老化等现象。
2、故障电缆性质的诊断及分类
查找故障首先进行故障分析、诊断，确定故障性质，然后通过测试故障电缆绝缘电阻，对故障性质进行分类，再选择测距及定点方法，才能有效选择正确的方法对故障电缆进行测试，查找故障点。
2.1故障绝缘情况测试
故障电缆检测前首先要用500V兆欧表测量电缆各相线对地、对金属屏蔽层之间的绝缘电阻，如果阻值过小，兆欧表读数显示接近“零”位时，可改用万用表进一步测量，当电缆故障线芯对地或相间绝缘电阻达到几十兆欧，甚至于更高电阻值时，可考虑电缆存在闪络性故障。
2.2电缆芯线的情况测试
用万用表的电阻档测试芯线或金属护套（屏蔽层）的连续性，检查电缆中间是否存在开路现象。或直接用测距仪中的低压脉冲法测试，看是否有开路的波形存在。
3、电缆故障测试方法的选择
3.1开路故障测试
指电缆芯线导体开路、或者金属护套受损的情形。这种故障一般与接地电阻有关，简单的电路故障不常见，故障通常采用低压脉冲法；脉冲电压法或测试脉冲电流法，当接地电阻高时，用双脉冲试验。
3.2低电阻（短路）故障测试
低压脉冲测试方法，如果能够清楚地识别小阻抗故障点波形，属于小阻抗故障，另一方面，超过近千欧姆的电阻值的临界点时，则属于大阻抗故障。该类故障不论单相或多相短路并接地，都可选用低压脉冲法、脉冲电压法或脉冲电流法测试。
3.3高阻故障测试
指电缆单相线或多相线对地绝缘阻抗近千欧姆，低于正常值；相线之间阻抗近千欧姆，低于正常值。该类故障发生几率较高，据统计约占电缆故障的80%左右。通常采用脉冲形式电流及电压法（冲击闪络方式二次脉冲法）进行测量，若故障点受潮或进水，用低压脉冲方式的比较法也能测量出故障距离，此类故障使用直流电压法无法查找故障点。向该类故障电缆中施加合适的高压脉冲时，人员在数十米之外，可听到故障点伴随火光放电噪声，采用声磁同步法对高阻故障判定较为有效。
3.4闪络性故障测试
就是电缆的单相线或多相线对地绝缘电阻或相线与相线之间的绝缘电阻值特别高，当网络出现过压达到一定值时，或在直流预防性试验电压达到一定值时，出现绝缘击穿突然放电的现象的故障。故障点多次施压直流电压后，可能转化为高阻故障，所以在实际测量中还是采用二次脉冲法或脉冲电压法和脉冲电流法中的冲击方式测试故障点为好。这类故障用脉冲电流或电压法（直闪方式）测量较好，类似故障情形很少发生。
结语
电力电缆故障探测是一项技术性与经验性比较强的工作，要全面掌握电缆故障测试技术并拥有丰富的测试经验，需长期的一线工作经验的积累和不断地与同行进行技术交流，同时企业也应关心培养这类专业人才。论述了电力电缆故障分析诊断以及如何选择测试方法，有助于提高电力电缆故障测试技术水平。
【参考文献】：
[1]于景丰，赵峰.电力电缆实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2003.