论文部分内容阅读
摘 要：电力电缆出现故障会对电网的安全供电造成影响，本文对电力电缆故障形成的原因进行深入的分析，并对电缆故障检测办法展开探讨。
关键词：电力电缆;故障原因;检测方法;预防措施
与架空输电线路进行比较来看，电力电缆有着布局方便、运行可靠和便于维护等特点，在城市供电网和特殊环境中得到了大量的应用。可是，由于电力电缆埋设于地表下面，如果出现电气故障很难进行有效地查找，一般情况下，诊断故障都需要几个小时，疑难故障可能需要几天的时间，会造成大量的资源浪费，会给企业带来较大的经济损失。随着城市电网改造升级的不断开展，更多的电力电缆被应用到电力系统当中，由于电缆接头施工较为复杂，施工达不到质量要求容易引发电缆故障，产生电气故障后采用何种方式快速查找到故障位置，快速地恢复正常的供电，是很多电力企业关注的问题。本文对电力电缆故障产生的原因进行分析，深入研究电力电缆故障检测办法。
1电力电缆故障形成的原因
1.1机械损伤
电力电缆产生机械损伤，主要是由于电缆在铺设施工时由于承受较大的拉力，或者弯曲度超过规定值而引起的电缆绝缘及护套受到破坏，在电缆施工或交通运输是受到外力而使电缆产生损伤。
1.2过负荷运行
如果电力电缆承受较大的负荷，电缆会产生过热问题，电缆表层的温度会显著升温，电缆的绝缘护套会产生老化现象，会在绝缘薄弱的位置产生击穿问题。
1.3电缆头故障
电力电缆中间连接头和终端是最容易出现电气故障的部位，电缆头产生的电气故障主要有如下几方面：1）电缆头的加工制作工艺达不到质量要求，电缆头中存在着杂质及气隙等问题，电力电缆投入使用之后，在较强的电场施加的作用力下，内部存在的杂质会出现游离现象，连接不良的部位会出现放电现象。2）电缆终端电气接头或者中间接头屏蔽接地达不到设计要求，会使接地电阻达不到规定值，会形成较高的过电压，从而引起电力电缆出现部分击穿问题。4）绝缘受潮。电力电缆绝缘层受潮是引起电缆故障的重要原因，会使电缆护套绝缘电阻变低，会产生较大的泄漏电流。引起电缆绝缘受潮的原因主要有：1）电缆终端接头或中间接头的密封失效，外界的潮气进入到电缆内部，从而对电缆的绝缘性能产生了较大的影响。2）电力电缆制造存在着质量问题，进行包铅操作时出现了裂纹或砂眼等问题。3）电缆护套补其它尖锐物品刺穿，或者被化学物质造成了腐蚀，或者被电解腐蚀，从而使保护层出现了失效问题。
2电缆故障检测办法
2.1电桥法
用电桥法来测量电力电缆的故障，应该先把电缆故障相和其它非故障相终端进行短接。在电缆起始端采用单臂电桥来对故障相、被短接的非故障相进行连接。之后，对故障相电缆的故障点电阻及非故障相电阻进行测量，并求出两者的和RL0+ RL1，再与故障相电缆的故障点电阻RLX来求取比值，并结合电力电缆长度来得到故障点实际位置。电桥法测量电力电缆的故障位置具有很高精准性、操作起来比较方便，但存在的缺点在于对闪络性故障及高阻方面的检测并不适用，如果故障电阻比较高，电桥电流不大，普通灵敏度的检测仪表很检测起来很困难。除此之外，采用电桥法进行故障检测，还应该需要了解电力电缆准确的长度值，如果电缆是由不同截面组合而成，还应该进行换算处理，所以，电桥法也无法对三相短路或者断路故障进行测量。
2.2低压脉冲反射法
采用低压脉冲法来对电力电缆故障进行检测，需要把低压脉冲注入到电缆故障当中，因为电缆故障点是一种阻抗不匹配点，如果低压脉冲顺着电力电缆传播到故障端时，则会形成反射脉冲信号，然后依据形成的发射脉冲及反射脉冲往返形成的时间差和脉冲传播速度，从而可以确定出电缆故障点位置。但该种方法也有一定的局限性，一般情况下，电缆故障测量仪应用的电压脉冲是矩形脉冲，如果在脉冲宽度时间里获取到的反射脉冲和发射脉冲出现重叠问题，无法有效地对两者进行区分，那么就无法确定故障点具体的位置。所以，采用低压脉冲反射法来确定电缆故障存在着检测盲区。
2.3脉冲电压法
该种电缆故障检测方法主要有直流高压闪络法，应用直流高压信号会对电力电缆故障点进行击穿特点，对放电电压脉冲在故障点及测试点相互间的往返时间过量行记录，从而通过计算的方法来获取到故障点的位置。脉冲电压法具备的优势在于可以根据故障击穿所形成的瞬间脉冲信号，可以实现很快的故障诊断速度。但是在故障位置进行放电时，特别是冲击闪络进行测试，会经过电阻分压器来对电压脉冲信号进行测量，无法有效地识别出分压器耦合电压波。
2.4脉冲电流法
脉冲电流法把电力电缆故障点进行击穿，再对击穿过程中形成的電流行波信号进行有效地测量，然后再结合故障点和测试点电流行波的往返时间来确定故障点的位置。该种故障检测办法的局限在于它采用互感器把脉冲电流进行耦合，形成的波形比较复杂，无法对故障点的准确位置进行识别，电缆线芯绝缘介质损耗而导致的行波信号衰减和中间接头等产生的反射及别的干扰因素，故障波表一般会产生很大的误差。
2.5二次脉冲法
二次脉冲接线法是应用高压发生器冲击闪络的测量技术，在故障位置处起弧瞬间和熄灭瞬间，对低压脉冲进行各自的触发，然后对两次低压脉冲波形进行对比来识别电缆故障位置。但该故障检测方法的缺点在于高压击穿故障燃弧时间不长，而且极不稳定，当高压脉冲消逝时会重新回到高阻状态，会使随后发射的低压脉冲无法击穿故障高阻，从而无法获取到故障波形。
3结束语
综上所述，电力电缆在进行铺设作业时，由于机械损伤、过负荷运行及电缆接头故障是引起电缆故障的根本原因，每个故障检测方法都有着优缺点，应该根据故障情况合理进行选择，对电缆的运行电流和温度进行在线实时临测，避免由于化学腐蚀和电解腐蚀对电缆造成影响，可以快速地查找到故障所在位置，从而保证电网的供电安全。
参考文献：
[1]丛熙滋. 35kV及以下电缆线路故障分析及对策研究[D].大连理工大学，2016.
[2]邓勇，李瑞月. 关于电力电缆故障分析及监测方法的探究[J]. 电子测试，2018（12）：98-99.
[3]岳灵平，朱弘钊，俞强，黄松林，季世超. 电缆故障预警及测距在线监测系统研究[J]. 中国设备工程，2018（21）：92-95.
关键词：电力电缆;故障原因;检测方法;预防措施
与架空输电线路进行比较来看，电力电缆有着布局方便、运行可靠和便于维护等特点，在城市供电网和特殊环境中得到了大量的应用。可是，由于电力电缆埋设于地表下面，如果出现电气故障很难进行有效地查找，一般情况下，诊断故障都需要几个小时，疑难故障可能需要几天的时间，会造成大量的资源浪费，会给企业带来较大的经济损失。随着城市电网改造升级的不断开展，更多的电力电缆被应用到电力系统当中，由于电缆接头施工较为复杂，施工达不到质量要求容易引发电缆故障，产生电气故障后采用何种方式快速查找到故障位置，快速地恢复正常的供电，是很多电力企业关注的问题。本文对电力电缆故障产生的原因进行分析，深入研究电力电缆故障检测办法。
1电力电缆故障形成的原因
1.1机械损伤
电力电缆产生机械损伤，主要是由于电缆在铺设施工时由于承受较大的拉力，或者弯曲度超过规定值而引起的电缆绝缘及护套受到破坏，在电缆施工或交通运输是受到外力而使电缆产生损伤。
1.2过负荷运行
如果电力电缆承受较大的负荷，电缆会产生过热问题，电缆表层的温度会显著升温，电缆的绝缘护套会产生老化现象，会在绝缘薄弱的位置产生击穿问题。
1.3电缆头故障
电力电缆中间连接头和终端是最容易出现电气故障的部位，电缆头产生的电气故障主要有如下几方面：1）电缆头的加工制作工艺达不到质量要求，电缆头中存在着杂质及气隙等问题，电力电缆投入使用之后，在较强的电场施加的作用力下，内部存在的杂质会出现游离现象，连接不良的部位会出现放电现象。2）电缆终端电气接头或者中间接头屏蔽接地达不到设计要求，会使接地电阻达不到规定值，会形成较高的过电压，从而引起电力电缆出现部分击穿问题。4）绝缘受潮。电力电缆绝缘层受潮是引起电缆故障的重要原因，会使电缆护套绝缘电阻变低，会产生较大的泄漏电流。引起电缆绝缘受潮的原因主要有：1）电缆终端接头或中间接头的密封失效，外界的潮气进入到电缆内部，从而对电缆的绝缘性能产生了较大的影响。2）电力电缆制造存在着质量问题，进行包铅操作时出现了裂纹或砂眼等问题。3）电缆护套补其它尖锐物品刺穿，或者被化学物质造成了腐蚀，或者被电解腐蚀，从而使保护层出现了失效问题。
2电缆故障检测办法
2.1电桥法
用电桥法来测量电力电缆的故障，应该先把电缆故障相和其它非故障相终端进行短接。在电缆起始端采用单臂电桥来对故障相、被短接的非故障相进行连接。之后，对故障相电缆的故障点电阻及非故障相电阻进行测量，并求出两者的和RL0+ RL1，再与故障相电缆的故障点电阻RLX来求取比值，并结合电力电缆长度来得到故障点实际位置。电桥法测量电力电缆的故障位置具有很高精准性、操作起来比较方便，但存在的缺点在于对闪络性故障及高阻方面的检测并不适用，如果故障电阻比较高，电桥电流不大，普通灵敏度的检测仪表很检测起来很困难。除此之外，采用电桥法进行故障检测，还应该需要了解电力电缆准确的长度值，如果电缆是由不同截面组合而成，还应该进行换算处理，所以，电桥法也无法对三相短路或者断路故障进行测量。
2.2低压脉冲反射法
采用低压脉冲法来对电力电缆故障进行检测，需要把低压脉冲注入到电缆故障当中，因为电缆故障点是一种阻抗不匹配点，如果低压脉冲顺着电力电缆传播到故障端时，则会形成反射脉冲信号，然后依据形成的发射脉冲及反射脉冲往返形成的时间差和脉冲传播速度，从而可以确定出电缆故障点位置。但该种方法也有一定的局限性，一般情况下，电缆故障测量仪应用的电压脉冲是矩形脉冲，如果在脉冲宽度时间里获取到的反射脉冲和发射脉冲出现重叠问题，无法有效地对两者进行区分，那么就无法确定故障点具体的位置。所以，采用低压脉冲反射法来确定电缆故障存在着检测盲区。
2.3脉冲电压法
该种电缆故障检测方法主要有直流高压闪络法，应用直流高压信号会对电力电缆故障点进行击穿特点，对放电电压脉冲在故障点及测试点相互间的往返时间过量行记录，从而通过计算的方法来获取到故障点的位置。脉冲电压法具备的优势在于可以根据故障击穿所形成的瞬间脉冲信号，可以实现很快的故障诊断速度。但是在故障位置进行放电时，特别是冲击闪络进行测试，会经过电阻分压器来对电压脉冲信号进行测量，无法有效地识别出分压器耦合电压波。
2.4脉冲电流法
脉冲电流法把电力电缆故障点进行击穿，再对击穿过程中形成的電流行波信号进行有效地测量，然后再结合故障点和测试点电流行波的往返时间来确定故障点的位置。该种故障检测办法的局限在于它采用互感器把脉冲电流进行耦合，形成的波形比较复杂，无法对故障点的准确位置进行识别，电缆线芯绝缘介质损耗而导致的行波信号衰减和中间接头等产生的反射及别的干扰因素，故障波表一般会产生很大的误差。
2.5二次脉冲法
二次脉冲接线法是应用高压发生器冲击闪络的测量技术，在故障位置处起弧瞬间和熄灭瞬间，对低压脉冲进行各自的触发，然后对两次低压脉冲波形进行对比来识别电缆故障位置。但该故障检测方法的缺点在于高压击穿故障燃弧时间不长，而且极不稳定，当高压脉冲消逝时会重新回到高阻状态，会使随后发射的低压脉冲无法击穿故障高阻，从而无法获取到故障波形。
3结束语
综上所述，电力电缆在进行铺设作业时，由于机械损伤、过负荷运行及电缆接头故障是引起电缆故障的根本原因，每个故障检测方法都有着优缺点，应该根据故障情况合理进行选择，对电缆的运行电流和温度进行在线实时临测，避免由于化学腐蚀和电解腐蚀对电缆造成影响，可以快速地查找到故障所在位置，从而保证电网的供电安全。
参考文献：
[1]丛熙滋. 35kV及以下电缆线路故障分析及对策研究[D].大连理工大学，2016.
[2]邓勇，李瑞月. 关于电力电缆故障分析及监测方法的探究[J]. 电子测试，2018（12）：98-99.
[3]岳灵平，朱弘钊，俞强，黄松林，季世超. 电缆故障预警及测距在线监测系统研究[J]. 中国设备工程，2018（21）：92-95.