浅谈高压电力电缆故障类型及探测技术
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摘要：高压电力电缆在高压电力传输中占有重要的地位，广泛应用于生产建设的各行各业中，因此电缆的安全性能非常重要。本文介绍了高压电力电缆的故障类型和探测技术的种类，系统的分析了故障的原因以及探测技术的工作原理。并且结合市政企业高压电力电缆故障的具体测试工作，分析了故障产生的原因，并且给出了具体的整修措施。
关键词：高压电力电缆故障探测技术分析
1 引言
高压电力设施在我国各项建设中具有非常重要的意义。随着各项生产建设对于电力的依赖性增强，电缆已经广泛应用于居民生产生活、农业设施建设、水利工程、市政设施以及工矿企业等。但是，在高压电力传输过程中，电缆难免会发生故障，这样不仅会中断各项生产建设，还有可能引发一系列的安全事故，比如设备损坏、火灾等。所以迅速、准确地确定电缆故障点，能够提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失，因此研究高压电力电缆故障和探测技术问题具有非常重要的意义。
2高压电力电缆故障类型及探测技术
2.1高压电力电缆故障类型
高压电力电缆主要是承载高压电力进行传输的载体，由于敷设环境恶劣、外力作用以及自身因素的影响，会导致电力传输的不稳定性增强，从而使电缆出现故障，致使高压电力传输存在安全隐患。
(1) 电缆短路
短路问题是高压电力电缆非常常见的一类故障，是由于电路间未经过其他电阻直接形成了闭合回路。短路会造成非常严重的后果，高压电缆短路会产生大电流，产生大量的热量，直至损毁设备，甚至可能会引起重大火灾，使大面积的电力供应中断，造成巨大的经济损失。电缆短路的原因很多，有一部分是认为可以改变的，比如芯线质量，电缆外保护层的绝缘等，但是有一部分是认为不可预防的，例如外力、天气原因造成的高压电缆短路等。
(2) 电缆断路
断路也是高压电力电缆非常常见的电力故障，但是它与电缆短路有本质的区别。电缆断路是由于电缆在外力的左右下不能形成闭合回路，导致高压电缆电力传输不能正常进行。断路所产生的危害并不像短路那样剧烈，它只会使电力传输中断，造成生产建设停止。高压电力电缆出现断路的原因主要有两点，一是由于电缆在生产过程中的材料质量缺陷，二是由于电缆在外力作用下造成的断路。
(3) 电缆接地
高压电力电缆接地是短路和断路两种电缆故障结合的特殊情况。高压电力电缆接地故障分为三种情况，完全接地，低电阻接地和高电阻接地。完全接地和低电阻接地在本质上是一样的，即电力电缆直接形成了回路或者由于较高的电压击穿电阻形成回路导致整个电路形成闭合回路，高电阻接地，通常电阻在500k欧以上，使电路形成断路，造成电力传输故障。
2.2高压电力电缆故障探测技术
在高压电力电缆故障探测中，除对故障的类型进行分析外，更重要的是对故障点进行探测。国内外对于高压电力电缆故障探测技术研究较多，主要应用的方法包括下面几种。
(1) 电桥法
电桥法是应用较早，但是也较为经典和成熟的一种测试方法。它是借鉴物理学上电路测量电阻的原理，运用电桥方法来测试故障范围内的故障类型及位置，分为电阻电桥和电容电桥。电桥法的优点是简单、方便、精确度高。但是，由于电桥法对于高电阻故障，低灵敏度仪表很难探测，且不能将较高的电阻进行击穿，因此对于高电阻接地故障，电桥法是没有效果的。并且由于电桥法需要在较高电压的情况下进行测试，不能保证人员和设备的安全，所以没有得到很好的推广。
(2) 脉冲反射法
脉冲反射法起源于上世纪70年代，它的原理是利用脉冲信号发射之后经过故障处进行信号反射，根据反射波形确定故障的类型和位置。脉冲反射法分为低压脉冲反射法和脉冲电压法，两种方法的工作原理是相同的，但是对于不同类型的故障有各自的优点。低压脉冲反射法主要测定电缆中的低阻、短路与开路故障，据统计这类故障约占电缆故障的10%。另外还用于电缆全长的标准测量 ,测量准确率较高 ,还可用于区分电缆的中间头、T型接头与终端头等。缺点是仍不能测高阻故障与闪络性故障。而脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化，是电缆故障测试技术的重大进步。
(3) 二次脉冲法
二次脉冲法是在脉冲反射法的基础上开发和研制的，结合了低压脉冲反射法和脉冲电压法二者的优点，可以精确的测试到故障的类型和位置。测试时，首先发射一个低压脉冲，使电缆形成一个回路，然后释放一个高压脉冲，二者在故障点会各自形成反射脉冲，通过对脉冲信号的分析和计算，就可以准确的故障定位，在测试的过程中根据脉冲信号的特点而确定故障的类型。
(4)脉冲电流法
脉冲电流法是80年代初发展起来的一种测试方法，以安全、可靠、接线简单等优点显示了强大的生命力。它是将电缆故障点（高阻与闪络性故障）用高电压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿时产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。脉冲电流法采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号。脉冲电流法分直流高压闪络与冲击高压闪络两种测试方法。直流高压闪络法用于测量闪络击穿性故障，此类故障约占电缆故障总数的20%，在预防性实验中出现的电缆故障多属于该类故障。在故障点电阻不是很高时，因直流泄漏电流较大，电压几乎全降到了高压实验设备的内阻上去了，电缆上电压很小，故障点形不成闪络，必须使用冲击高压闪络测试法，该方法亦适用于测试大部分闪络性故障。
3 洛阳市市政企业高压电力电缆故障测试
2010年七月份，洛阳市市政企业一变电所发生高压一次系统事故跳闸故障，检修人员通过对现场勘查，确定为一运行中10KV 级 3х185mm2电缆故障导致事故跳闸，并立即展开故障探测、定点、维修工作，消除电力传输安全隐患，以期尽早恢复供电，确保各项生产建设的顺利进行，。
3.1高压电力电缆故障测试
由于该高压线路（10KV交联聚乙烯绝缘电缆）较长，并且对故障检测精度有很高的要求，因此，采用T-903系列电缆故障检测仪对高压电力电缆进行测试。该仪器具有低压脉冲反射和脉冲电流两种工作方式，最大测试距离为10km，最高分辨率设计为1m，测试盲区不大于10m，同时能够很好的储存数据和波形，便于分析。测试中，首先使用低压脉冲法测量电缆全长，精确为2780m，测出电缆波速度为184m/us，然后用冲闪法对其中一相测试，故障击穿电压6KV，使用2uf电力电容器。为方便快速的进行测试，在检测中实行主管领导责任制，保证检测工作的质量和效率。
3.2 测试结果及分析
经过检测，故障点是由球间隙放电的高压脉冲直接击穿的，仪器计算出故障点距离为670m，估计在电缆沟第四个人孔井内，打开井盖后听到故障点放电声，仔细听后，判断是从前方电缆管道里传来的，故障点距井盖约8m，电缆落在水中，拉开后发现电缆有一豆粒大的穿孔。通过这次检测，在定点过程中发现大量安全隐患，大多数来自外力的影响，电力传输环境很差，电缆放置没有支撑，散落在水中，电缆受酸、碱腐蚀，电缆沟长期漏水、积水等，这些隐患加速了电缆的老化和损坏。另外，电缆在制造过程中的工艺缺陷也是电缆故障的一个重要原因。在本次检查中未发现因人为原因造成的电缆故障。
3.3高压电力电缆整修措施
为了确保市政企业高压电力传输工作的顺畅，并且结合本次故障检测工作的故障分析，提出了以下几条整修措施：
(1) 对全所范围内老化严重的高压电力电缆进行更换，对电缆附近处树木进行移栽，并进行警示，对高压线路附近工程施工单位书面提示，并采取相应保护措施。
(2) 建立高压电力电缆保护措施，制定严格合理的保护条例，明确领导责任，并且定期进行高压电力电缆维护，确保电力传输安全。
4结语
高压电力电缆故障分析及其探测技术对保障电力系统供电安全具有重要的意义，在实际测试中，要选择合适的技术手段来确定故障的种类以及故障发生的具体位置。文中通过对洛阳市市政企业的高压电力电缆故障测试，仅从方法上对高压电力电缆故障测试进行了描述，并没有针对具体的技术进行细致的描述，但是从一定程度上对电缆故障的原因进行了全面分析，同时，所给出的整修措施对于高压电力电缆的安全工作具有比较实际的意义和价值。
参考文献
[1] 王铁明. 对电缆故障精确定位方法的探讨[J]. 电气开关，2009,2
[2] 孟华，任莉. 基于小波变换的高压电缆故障探测技术研究[J]. 电力与能源，201
[3]徐丙垠 李胜祥 陈宗军电力电缆故障探测技术机械工业出版社1999，4
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