隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)腳步的不斷加快，在很多城市的輸電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，原有的高架空輸電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸被電力電纜輸電網(wǎng)絡(luò)所替代。就電力電纜故障診斷進(jìn)行了論述，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員有所幫助。
目前，隨著電力能源需求的增加和城市建設(shè)的整體規(guī)劃，電力電纜線路得到了越來越廣泛的使用。不同于架空線路，電力電纜發(fā)生故障時(shí)，需要快速判斷和定位故障，以減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。
1 電力電纜故障原因概述
1.1 機(jī)械受損
電力電纜的故障有很多種，發(fā)生較為頻繁的就是機(jī)械受損故障。該故障的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致停電，所以該種故障非常容易識(shí)別。導(dǎo)致機(jī)械受損的原因主要有：①受到外界不良作用力的影響，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備受損。在打樁或在地下線路施工的過程中，會(huì)產(chǎn)生不良外力損傷電纜。②在施工過程中保護(hù)不到位，導(dǎo)致機(jī)械損壞。在對(duì)電纜進(jìn)行機(jī)械牽引時(shí)，由于沒有采取相應(yīng)的電纜保護(hù)措施，也沒有考慮到電纜能夠承受的拉伸力，導(dǎo)致電纜受到拉傷。③自然損壞。地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，例如土質(zhì)結(jié)構(gòu)的不良沉降等，導(dǎo)致電纜承受一定的自然外力，造成損傷。
1.2 絕緣受潮和絕緣老化
通過直流耐壓、交流耐壓和絕緣電阻試驗(yàn)，能夠有效識(shí)別絕緣受潮故障的發(fā)生，呈現(xiàn)的現(xiàn)象是泄流電流有所增加，絕緣電阻降低。造成絕緣受潮的主要原因是電纜質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，其耐腐蝕性能不良。絕緣老化是電纜在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中受到電流和熱效應(yīng)的影響，特性發(fā)生了一定的變化，最終導(dǎo)致電流傳導(dǎo)媒介損耗嚴(yán)重或絕緣性能降低而引起絕緣老化。該故障往往是因電纜長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，并受到外界不良因素的影響而導(dǎo)致的。
1.3 過熱和過電壓
長(zhǎng)期處于超負(fù)荷工作狀態(tài)；長(zhǎng)期暴露在外，受到光照輻射的影響；外界不良事故對(duì)電纜造成的灼燒，這些原因都會(huì)導(dǎo)致電纜過熱。過電壓就是輸電網(wǎng)絡(luò)電纜存在一定的問題，電纜在正常工作時(shí)，其絕緣結(jié)構(gòu)被擊穿，主要原因是電纜質(zhì)量不滿足要求，其絕緣結(jié)構(gòu)中存在雜質(zhì)或應(yīng)用期限過長(zhǎng)，絕緣老化。
2 電力電纜的故障診斷分析
2.1 聲音檢測(cè)法
應(yīng)用聲音檢測(cè)法診斷電力電纜故障，就是在放電的過程中識(shí)別發(fā)出的聲音，最終判斷故障所處的位置。對(duì)于明敷設(shè)狀態(tài)的電纜，可以通過識(shí)別放電的聲音，最終確定故障所處的位置；如果電力電纜不是處于明敷設(shè)狀態(tài)，技術(shù)人員就需要判斷電力電纜的埋設(shè)走向。由于放電發(fā)出的聲音很小，所以技術(shù)人員可以借助于擴(kuò)聲器等設(shè)備來確定發(fā)出聲音的位置。
2.2 電橋檢測(cè)法
電橋檢測(cè)方法就是應(yīng)用雙臂電橋檢測(cè)電力電纜內(nèi)部流經(jīng)的電流阻值，并測(cè)量出電纜鋪設(shè)的長(zhǎng)度。依據(jù)電力電纜的長(zhǎng)度數(shù)值與電力電纜電阻數(shù)值成正比這一規(guī)律計(jì)算電力電纜的故障位置。采用電橋檢測(cè)法檢測(cè)電力電纜故障時(shí)，要保證檢測(cè)數(shù)值的精確度，盡可能地縮短電橋連接線和擴(kuò)大線徑。與電力電纜中的芯線進(jìn)行連接時(shí)，可以采用焊接法或壓接方法。另外，數(shù)值的計(jì)算要保留小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字。
2.3 脈沖檢測(cè)法
脈沖檢測(cè)法是目前較為常用的一種檢測(cè)方法，包括低壓脈沖法、脈沖電壓法、脈沖電流法和二次脈沖法。其原理是通過脈沖發(fā)生器發(fā)出一個(gè)脈沖波，脈沖波在電纜傳播中遇到故障點(diǎn)時(shí)，由于阻抗不匹配而產(chǎn)生反射脈沖，通過記錄脈沖波在電纜中傳播的波速度和發(fā)送脈沖與反射脈沖之間的時(shí)間間隔，即可計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。測(cè)試過程中，通過對(duì)比故障相與正常相的波形，即可判斷出電纜故障距離和類型。
2.4 電容電流檢測(cè)法
電力電纜在正常工作時(shí)，其芯線與大地間會(huì)存有一定的電容，且該電容的分布是均勻的，同時(shí)電容量與電纜長(zhǎng)度也存在一定的線性關(guān)系。電容電流檢測(cè)方法就是依據(jù)此原理來診斷電力電纜故障，適用于檢測(cè)電纜的芯線故障。應(yīng)用電容電流測(cè)量法首先要檢測(cè)電纜首端的電容電流，然后檢測(cè)電纜末端的電容電流，最后對(duì)比故障芯線的電流電容與完好芯線的電容電流，確定電纜故障位置所在。
2.5 具體案例分析
某變電站35 kV電纜運(yùn)行中發(fā)生停電事故，在斷開電纜終端頭后，用兆歐表、萬用表測(cè)量芯線對(duì)地絕緣電阻A相、C相為∞，B相的接地電阻為20 Ω，診斷為單相短路接地故障。選擇低壓脈沖法測(cè)試故障距離，首先在變電站內(nèi)用低壓脈沖法測(cè)量C相鎧裝的全長(zhǎng)，并根據(jù)資料校對(duì)波速度，結(jié)果為10 426 m，然后通過B相測(cè)量鎧裝的低壓脈沖，測(cè)得故障距離為4 936 m。比較B相、C相對(duì)鎧的波形后，確定故障點(diǎn)的距離為4 936 m。低壓脈沖比較波形如圖1所示。檢修人員在4 900 m附近檢查后發(fā)現(xiàn)故障損壞點(diǎn)，鋼絲鎧裝已斷裂，電纜上有小洞。
圖1 低壓脈沖比較波形圖
在應(yīng)用電纜的過程中，一些故障是不可避免的。在故障發(fā)生后，要通過先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器和合適的檢測(cè)方法，快速定位電力電纜故障的位置，保證電纜能夠快速恢復(fù)正常工作狀態(tài)，確保供電可靠性。
