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摘要：随着社会经济的高速发展，作为工矿企业的主要传输设备，电力电缆得到了广泛应用。相比架空线路，电力电缆具有占地少、供电可靠、运维方便等优势。然而，在实际运行中，电力设备由于电压等级高、容量大，运行可靠性问题也日益突出，一旦发生电缆故障，必定会给企业生产造成不利影响，甚至产生巨大经济损失。为此，开展电力电缆故障探测技术研究具有重要意义。本文阐述了电力电缆故障探测的原理，并结合具体案例对探测技术要点进行了分析与探讨，仅供参考。
关键词：电力电缆;故障原因;探测原理
一、电缆故障的原因
电缆故障是指在运行及试验过程中，电缆发生绝缘击穿、导线烧断等情况，电力供应被迫停止。诱发电缆故障的原因很多，常见原因如下：
1、绝缘击穿
作为一种较为常见的故障原因，造成电缆绝缘击穿的主要原因包括以下几点：第一，电缆及附件质量不合格。比如，制造过程中，电缆绝缘质量不合格，出现破裂、重叠间隙等。或者是电缆附件存在质量问题，比如配件规格不匹配、铸铁件存在砂眼等等。第二，受潮。当环境湿度过大，同样会影响电缆绝缘效果，一方面，电缆已损伤的情况下，在日常运行中很容易出现绝缘受潮问题;另一方面，电缆制造质量不合格，存在裂缝等，也会导致后期电缆受潮。第三，腐蚀。腐蚀也是引发电缆绝缘问题的一大因素，常见的腐蚀包括2类，其一，电腐蚀。比如在强电场周围电缆的外护套就很容易被腐蚀，从而出现绝缘击穿问题。其二，化学腐蚀，在埋设电缆的线路当中，若遇到化学材料作业区域，同样会腐蚀电缆护套，导致穿孔等问题发生。第四，过热。就目前研究现状表明，造成电缆过热的原因主要分为2大类，其一，内部原因。即电缆绝缘内部气隙游离导致局部过热，出现绝缘炭化现象;其二，外部因素。电缆超负荷运转，电缆温度过高，尤其是夏季温度过高情况下，将会加快电缆绝缘老化速度。
2、机械损伤
在安装、敷设电缆时，很容易出现机械损伤，常见的损伤原因如下：
（1）其他设备导致的损伤。电缆护套在强烈震动、冲击性负荷情况下，极易出现裂缝。或者，其他电力设备发生短路，短路电流过大，从电缆流过时，极易将电缆导体烧坏。
（2）直接外力损伤。安装施工环节，由于牵引机操作不当，用力过大也会拉伤电缆，或者敷设过程中，电缆弯曲度不合理等等。
（3）自然现象导致的损伤。对于电缆来讲，当遇到不可预知的自然灾害，比如地震、地基下沉等，均会产生损伤。
3、过电压
电力电缆过电压是指因雷电等形成的大气过电压和电缆内部的过电压。一旦发生过电压现象，势必会引发电力终端头故障。
二、电力电缆故障探测原理
1、电缆故障测距（粗侧）原理
在查找电缆故障当中，电缆测距是一个重要的环节。是指通过专用仪器设备和探测方式，将测试端到故障点之间的距离探测出来，这种方法，仅能将故障点到测试端之间的电缆长度探测出来，但是由于电缆埋设并非一条直线，在终端或者中间接头部位往往会存在余缆情况，因此，仪器获取的数据与实际距离会存在一定差异。目前，常用的探测方法包括冲击高压闪络法、二次脉冲法、智能高压电桥法、脉冲电流取样法、低压脉冲反射法等等。
2、电力电缆故障定点（精测）原理
电缆故障定点探测属于精测法，是与粗测法相对应的，相比之下，精测法的精准度更高，误差较小。常见的精测法包括声测法、声磁同步法、音频感应法等。以声磁同步法为例，是指故障点击穿时，将会产生声音信号和磁信号，在此过程中磁场传播速度可忽略不计。故障测试中以接收到的磁场信号为基准，当探测设备接收到声音信号时，则是声音信号从发出到故障点来回一次的时间，通过测算，便可获取故障点和测试端之间距离。
三、案例分析
为了更准确地了解电力电缆故障探测技术要点，本文以某10KV电缆出线为研究对象，采用电缆故障测试车、声磁同步定点仪等设备进行电缆故障探测与分析。
1、故障电缆参数特征
根据故障电缆实际情况，其参数特征如下：10KV、胶联聚乙烯三芯铜电缆、全长1731m。
2、现场检测
绝缘电阻情况如下：（1）A相对地650MΩ;（2）B相对地550MΩ;（3）C相对地3000MΩ;（4）AB相间2500MΩ;（5）BC相间2000MΩ;（6）CA相间800MΩ。
3、故障类型
根据实际情况判定故障类型属于B、C相绝缘电阻值太低。
4、探测步骤
第一，采用低压脉冲法。通过低压脉冲法的应用，波速选择172m/μs，波形未现异常现象，接头3个，主要处于160m、420m、1330m处，由此可判定为高阻故障。
第二，二次脉冲法。通过探测可知，波形不好，故障点处未形成反射脉冲，通过以往经验分析，认为可能存在受潮、进水等故障。若电缆内存在水分，在施加直流高压时，水分将快速蒸发，并形成蒸汽，进而对导电通道造成阻碍，产生水电阻。同时，由于电压、电流呈线性变化，且同时提升，绝缘电阻基本无变化。二次脉冲法是利用直流高压促使电缆故障点发生燃弧，通过稳弧器触延弧，随后施加低压脉冲，并在故障点发生反射，产生反射波形。但是，在本次探测时，并未形成理想的波形，说明很可能存在电缆内部受潮现象，导致电弧无法燃烧。为进一步验证这一想法，可采用脉冲电流法进行再次探测。
第三，脉冲电流法。通过脉冲电流法进行故障探测，通过波形图可知，在1325m存在故障点，与接头1330m处距离较近，因此，可大致认为接头处便是故障点。由于探测时选择的范围为5504m，为了减少测量误差，决定通过声磁同步法进行精测分析。
第四，声磁同步法。本次探测采用了声磁同步定点仪，以此精准确定故障点位置，在探测过程中，隐隐约约可以听到地面有放电声响，将盖板打开，可以清晰听到放电声音。通过检查发现，放电声音部位正好是电缆第三个接头部位，将电缆接头锯开，有水从接头内部流出，随后将相邻处电缆锯开，再次进行接头制作，待做耐压试验，确保质量合格的情况下，便可及时恢复供电。
5、结果分析
通过上述探测分析，本次较为顺利，由于前期对故障性质判断不够准确，选用了低压脉冲法，波形不太理想，未能准确判定故障距离，仅能初步确定电缆内部受潮，存在水分。随后，通过脉冲电流法粗测故障距离，最终，通过声磁同步法准确测定故障点。
通过本次电缆探测工作充分意识到，工作人员必须熟练掌握各种故障性质和探测原理方法，对各种测试设备能够熟练操作，并在日常工作中积累大量探测经验。要求工作人员必须进一步提升电缆故障探测的能力，为迅速排除故障，恢复供电奠定良好的基础。
四、结束语
综上所述，电力电缆直接连接着各类电气设备，在电网运行过程中起着关键作用，一旦出现故障，不仅会影响电网正常运行，还会产生大量的故障维修费用。这种情况下，需要对电力电缆故障及原因进行迅速准确的判断分析，才能有效降低电力电缆的维修费用，及时供电，减少损失。
參考文献
[1]梁永春.高压电力电缆温度场和载流量评估研究动态[J].高电压技术，2016（4）：1142-1150.
河南沈缆电缆有限责任公司，河南平顶山 467000
关键词：电力电缆;故障原因;探测原理
一、电缆故障的原因
电缆故障是指在运行及试验过程中，电缆发生绝缘击穿、导线烧断等情况，电力供应被迫停止。诱发电缆故障的原因很多，常见原因如下：
1、绝缘击穿
作为一种较为常见的故障原因，造成电缆绝缘击穿的主要原因包括以下几点：第一，电缆及附件质量不合格。比如，制造过程中，电缆绝缘质量不合格，出现破裂、重叠间隙等。或者是电缆附件存在质量问题，比如配件规格不匹配、铸铁件存在砂眼等等。第二，受潮。当环境湿度过大，同样会影响电缆绝缘效果，一方面，电缆已损伤的情况下，在日常运行中很容易出现绝缘受潮问题;另一方面，电缆制造质量不合格，存在裂缝等，也会导致后期电缆受潮。第三，腐蚀。腐蚀也是引发电缆绝缘问题的一大因素，常见的腐蚀包括2类，其一，电腐蚀。比如在强电场周围电缆的外护套就很容易被腐蚀，从而出现绝缘击穿问题。其二，化学腐蚀，在埋设电缆的线路当中，若遇到化学材料作业区域，同样会腐蚀电缆护套，导致穿孔等问题发生。第四，过热。就目前研究现状表明，造成电缆过热的原因主要分为2大类，其一，内部原因。即电缆绝缘内部气隙游离导致局部过热，出现绝缘炭化现象;其二，外部因素。电缆超负荷运转，电缆温度过高，尤其是夏季温度过高情况下，将会加快电缆绝缘老化速度。
2、机械损伤
在安装、敷设电缆时，很容易出现机械损伤，常见的损伤原因如下：
（1）其他设备导致的损伤。电缆护套在强烈震动、冲击性负荷情况下，极易出现裂缝。或者，其他电力设备发生短路，短路电流过大，从电缆流过时，极易将电缆导体烧坏。
（2）直接外力损伤。安装施工环节，由于牵引机操作不当，用力过大也会拉伤电缆，或者敷设过程中，电缆弯曲度不合理等等。
（3）自然现象导致的损伤。对于电缆来讲，当遇到不可预知的自然灾害，比如地震、地基下沉等，均会产生损伤。
3、过电压
电力电缆过电压是指因雷电等形成的大气过电压和电缆内部的过电压。一旦发生过电压现象，势必会引发电力终端头故障。
二、电力电缆故障探测原理
1、电缆故障测距（粗侧）原理
在查找电缆故障当中，电缆测距是一个重要的环节。是指通过专用仪器设备和探测方式，将测试端到故障点之间的距离探测出来，这种方法，仅能将故障点到测试端之间的电缆长度探测出来，但是由于电缆埋设并非一条直线，在终端或者中间接头部位往往会存在余缆情况，因此，仪器获取的数据与实际距离会存在一定差异。目前，常用的探测方法包括冲击高压闪络法、二次脉冲法、智能高压电桥法、脉冲电流取样法、低压脉冲反射法等等。
2、电力电缆故障定点（精测）原理
电缆故障定点探测属于精测法，是与粗测法相对应的，相比之下，精测法的精准度更高，误差较小。常见的精测法包括声测法、声磁同步法、音频感应法等。以声磁同步法为例，是指故障点击穿时，将会产生声音信号和磁信号，在此过程中磁场传播速度可忽略不计。故障测试中以接收到的磁场信号为基准，当探测设备接收到声音信号时，则是声音信号从发出到故障点来回一次的时间，通过测算，便可获取故障点和测试端之间距离。
三、案例分析
为了更准确地了解电力电缆故障探测技术要点，本文以某10KV电缆出线为研究对象，采用电缆故障测试车、声磁同步定点仪等设备进行电缆故障探测与分析。
1、故障电缆参数特征
根据故障电缆实际情况，其参数特征如下：10KV、胶联聚乙烯三芯铜电缆、全长1731m。
2、现场检测
绝缘电阻情况如下：（1）A相对地650MΩ;（2）B相对地550MΩ;（3）C相对地3000MΩ;（4）AB相间2500MΩ;（5）BC相间2000MΩ;（6）CA相间800MΩ。
3、故障类型
根据实际情况判定故障类型属于B、C相绝缘电阻值太低。
4、探测步骤
第一，采用低压脉冲法。通过低压脉冲法的应用，波速选择172m/μs，波形未现异常现象，接头3个，主要处于160m、420m、1330m处，由此可判定为高阻故障。
第二，二次脉冲法。通过探测可知，波形不好，故障点处未形成反射脉冲，通过以往经验分析，认为可能存在受潮、进水等故障。若电缆内存在水分，在施加直流高压时，水分将快速蒸发，并形成蒸汽，进而对导电通道造成阻碍，产生水电阻。同时，由于电压、电流呈线性变化，且同时提升，绝缘电阻基本无变化。二次脉冲法是利用直流高压促使电缆故障点发生燃弧，通过稳弧器触延弧，随后施加低压脉冲，并在故障点发生反射，产生反射波形。但是，在本次探测时，并未形成理想的波形，说明很可能存在电缆内部受潮现象，导致电弧无法燃烧。为进一步验证这一想法，可采用脉冲电流法进行再次探测。
第三，脉冲电流法。通过脉冲电流法进行故障探测，通过波形图可知，在1325m存在故障点，与接头1330m处距离较近，因此，可大致认为接头处便是故障点。由于探测时选择的范围为5504m，为了减少测量误差，决定通过声磁同步法进行精测分析。
第四，声磁同步法。本次探测采用了声磁同步定点仪，以此精准确定故障点位置，在探测过程中，隐隐约约可以听到地面有放电声响，将盖板打开，可以清晰听到放电声音。通过检查发现，放电声音部位正好是电缆第三个接头部位，将电缆接头锯开，有水从接头内部流出，随后将相邻处电缆锯开，再次进行接头制作，待做耐压试验，确保质量合格的情况下，便可及时恢复供电。
5、结果分析
通过上述探测分析，本次较为顺利，由于前期对故障性质判断不够准确，选用了低压脉冲法，波形不太理想，未能准确判定故障距离，仅能初步确定电缆内部受潮，存在水分。随后，通过脉冲电流法粗测故障距离，最终，通过声磁同步法准确测定故障点。
通过本次电缆探测工作充分意识到，工作人员必须熟练掌握各种故障性质和探测原理方法，对各种测试设备能够熟练操作，并在日常工作中积累大量探测经验。要求工作人员必须进一步提升电缆故障探测的能力，为迅速排除故障，恢复供电奠定良好的基础。
四、结束语
综上所述，电力电缆直接连接着各类电气设备，在电网运行过程中起着关键作用，一旦出现故障，不仅会影响电网正常运行，还会产生大量的故障维修费用。这种情况下，需要对电力电缆故障及原因进行迅速准确的判断分析，才能有效降低电力电缆的维修费用，及时供电，减少损失。
參考文献
[1]梁永春.高压电力电缆温度场和载流量评估研究动态[J].高电压技术，2016（4）：1142-1150.
河南沈缆电缆有限责任公司，河南平顶山 467000