隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，電纜線路的規(guī)模日益增大，特別是高壓或超高壓電纜在電力電網(wǎng)中具有舉足輕重的位置。電纜線路運(yùn)行的可靠性，關(guān)系到整個供電系統(tǒng)的可靠性。一旦出現(xiàn)電纜線路故障，會嚴(yán)重影響到單位和居民的生產(chǎn)生活用電，這需要供電公司以最快的速度對故障進(jìn)行檢測和故障點(diǎn)進(jìn)行定位，快速維修并恢復(fù)供電把損失降到最低。隨著電纜線路規(guī)模的擴(kuò)大，電纜故障的檢測與定位技術(shù)顯得越來越重要，本文對電力電纜故障的類型與原因、電力電纜故障的檢測與故障點(diǎn)的定位進(jìn)行了分析和探討。
1.電力電纜故障的類型與原因
1.1 故障類型
電力電纜故障按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同類型，從方便故障檢測角度考慮，按照絕緣電阻的大小可分為：開路故障、低阻故障以及高阻故障。開路故障：也就是電纜導(dǎo)線發(fā)生斷裂，致使絕緣電阻無限大、電能無法傳輸?shù)綄Χ?；低阻故障：電纜相間或者相對地絕緣受損，致使絕緣電阻變小，短路故障是低阻故障的極端表現(xiàn)；高阻故障：是指絕緣電阻大于10Z0的故障，又可分為：泄漏性故障和閃絡(luò)性故障。
1.2 故障原因
引起電纜故障的因素有很多種，分析其產(chǎn)生的原因，對電纜的維護(hù)和快速檢測定位都非常重要。常見的故障原因有以下幾種：（1）線路老化，電纜運(yùn)行環(huán)境一般比較惡劣，常用的絕緣材料交聯(lián)聚乙烯在酸、堿、鹽、水以及微生物的作用下會發(fā)生老化，天長日久導(dǎo)致絕緣層被擊穿，造成短路或低阻故障。（2）機(jī)械損壞，對于埋地電纜這類事故比較多，在工程施工時未經(jīng)確認(rèn)進(jìn)行開挖、打樁等作業(yè)，或者重型車輛碾壓等都容易導(dǎo)致電纜錯位、扯拉度形，致使故障發(fā)生。（3）電纜接頭制作不良，電纜接頭沒采取必要的防潮措施、密封不良、接頭電線連接壓接不良、接頭位置不合理等都容易引起電纜故障。（4）電纜施工安裝不規(guī)范，在施工時沒有嚴(yán)格按照安裝要求去做，可能出現(xiàn)碰傷電纜、牽引過度而拉傷電纜、彎曲過度、電纜錯位變形等問題，這些都可能引起電纜故障。（5）自然原因，如因溫度差異引起電纜漲縮，致使絕緣層外皮擦傷或?qū)w中斷，或者雷電、狂風(fēng)、暴雨等自然因素都可能引起電纜故障。
2.電力電纜故障的檢測與故障點(diǎn)的定位
2.1 檢測與定位步驟
當(dāng)電纜線路發(fā)生故障時，首先需要確定故障的類型，再對故障點(diǎn)進(jìn)行預(yù)定位，再精確定位，從而快速搶修把損失降到最低。確定故障類型可以采用兆歐表對電纜中每相對比絕緣電阻的阻值，若阻值為零，需要用萬用表測量故障電阻，從而確定是高阻還是低阻故障，再對相間絕緣電阻進(jìn)行測量，確定是否出現(xiàn)相間短路；確定好故障類型后，再進(jìn)行故障的預(yù)定位，從電纜的一端測試，確定故障點(diǎn)到測試端的大致距離；再用相應(yīng)的儀表和測試方法對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位。
測量電纜長度。查找10kV電纜故障的第一步是測量相關(guān)電纜線路的長度，首先在測量前要去除電纜線路兩端的接頭并懸空，要注意測量儀器的良好性能和信號。接著利用低壓脈沖法測量出現(xiàn)故障的電纜線路的長度，并與正常運(yùn)行時電纜線路長度相比較。
檢測電纜故障點(diǎn)的方法。檢測電纜故障點(diǎn)有多種方法，在實(shí)踐操作中運(yùn)用哪種方法也要根據(jù)電纜故障的實(shí)際情況。與上述測量方法相同，檢測電纜故障也可以利用低壓脈沖反射法來檢測。這種檢測技術(shù)有使得檢測結(jié)果清晰的優(yōu)點(diǎn)并且有較高的精確度，但是對于電纜短路故障，這種方法不足以清晰地辨認(rèn)故障點(diǎn)。如果要精確定位還可以選擇脈沖電流法檢測，只要保持接觸良好和正常的信號就可以得到效果。
電纜故障的粗定位。雖然脈沖電流法可以基本確定10kV電纜故障點(diǎn)的與測試點(diǎn)的距離，但在現(xiàn)實(shí)測量中還會存在電纜彎曲時的誤差，因此還需要其他的技術(shù)，如釋放音頻信號、切斷測試等技術(shù)加以輔助確定定位。首先可以利用電纜故障電源配合對故障點(diǎn)進(jìn)行定位，使用定位電源對故障點(diǎn)施以高壓脈沖電流，在經(jīng)過故障點(diǎn)時仔細(xì)聆聽周圍的放電聲，那么在一定范圍內(nèi)可以找出故障點(diǎn)的位置。停止施加高壓電流后，打開相關(guān)的電纜溝板就會在電纜的某一段中發(fā)現(xiàn)有破損的保護(hù)層，也就可以初步判斷這就是電纜的故障點(diǎn)了。
電纜故障的精確定位。電纜故障點(diǎn)的最終定位需要利用絕緣電阻表，在最終定位前還要采取必要的安全措施。在經(jīng)過電纜故障點(diǎn)的粗定位之后，在初步確定的故障點(diǎn)一米周圍用電鋸將電纜鋸斷，將鋸斷的電纜兩端用電源電阻表進(jìn)行測量，然后從據(jù)開點(diǎn)的前端任意兩相相接，并在電纜終端測試絕緣電阻，如果有一組為零就說明本次的電纜故障點(diǎn)的定位精確無誤。電纜故障點(diǎn)的定位越來越精確化，需要在實(shí)踐中運(yùn)用理論知識，敏銳的抓住電纜測量過程中變形和突變的問題，從而準(zhǔn)確并且及時地為電纜故障做出定位。
2.2 故障的預(yù)定位
?。?）低壓脈沖反射法。該法是向電纜中輸入低壓脈沖信號，脈沖信號遇到故障點(diǎn)后會產(chǎn)生反射，根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的時間差和脈沖在電纜中的波速度，可以確定出故障點(diǎn)的距離，根據(jù)波形的特點(diǎn)還能確定故障類型。低壓脈沖法可以測量開路、短路、低阻故障，不適合高阻故障。在實(shí)際測量過程中，還常用低壓脈沖比較法來確定故障點(diǎn)，利用故障芯線和良好芯線的波形進(jìn)行對比，可以較好的排除接頭等的干擾，確定故障點(diǎn)及故障點(diǎn)的起始位置。（2）沖擊高壓閃測法。該法的測試原理是將直流電壓給高壓沖擊單元的電容器充電，通過球隙放電產(chǎn)生高壓脈沖信號輸入到電纜線芯中，高壓脈沖碰到故障點(diǎn)時能夠擊穿放電，而在故障點(diǎn)起弧瞬間，再發(fā)生一個低壓脈沖信號，低壓脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處則發(fā)生短路反射，并記憶在儀器中，當(dāng)電弧熄滅后，復(fù)發(fā)一測量脈沖通過故障處直達(dá)電纜末端并發(fā)生開路反射，最后通過對比兩次低壓脈沖的波形來確定故障點(diǎn)的位置，此法適合于高阻故障或者閃絡(luò)性故障。
2.3 故障點(diǎn)精確定位
在上述方法測距后，要根據(jù)初測結(jié)果再到纜路徑上進(jìn)行精確定位。精確定位技術(shù)主要包括：聲測法、聲磁同步法和音頻感應(yīng)法。
?。?）聲測法是通過故障點(diǎn)放電時產(chǎn)生的聲波進(jìn)行定點(diǎn)，利用聲音傳感器檢測電纜發(fā)出的聲音信號，聲音最大的地方就是故障點(diǎn)。聲測法簡單易行、便于操作，但是很容易受環(huán)境噪音的影響，有時需要在夜里才能測試；此外，當(dāng)遇到閃絡(luò)故障，聲音范圍較大，很難做到精確定位。隨著技術(shù)的進(jìn)步，單純的聲測法應(yīng)該逐漸變少。
?。?）聲磁同步法通過在故障電纜上施加高壓脈沖，故障點(diǎn)會被擊穿放電，產(chǎn)生聲音信號和電磁波信號，通過儀器檢測這兩種信號，如果是同步的則可以認(rèn)為該聲音是故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的，若不同步則是干擾信號，以此來判斷故障點(diǎn)位置。磁場信號比聲音信號傳播的快，兩者傳到地面同一點(diǎn)的時間差就不同，通過探頭找到時間差最小的地方，探頭所在位置的正下方就是故障點(diǎn)的位置。聲磁同步法提高了定點(diǎn)時抗環(huán)境干擾的能力，是目前最理想的精確定位方法。
?。?）音頻感應(yīng)法是通過接受從被測電路的一端注入音頻電流發(fā)出的電磁波來定位的，當(dāng)被測信號傳輸至故障點(diǎn)時，信號不能繼續(xù)傳輸，則在故障點(diǎn)兩邊會出現(xiàn)信號差異，利用接收器探測信號的變化，就可以確定故障點(diǎn)的位置。該法一般用于探討低阻故障，對于這種故障，故障點(diǎn)的聲信號非常微弱，用傳統(tǒng)的聲測法很難測試，所以要采用音頻感應(yīng)法，其測試精度較高，效果較好。
電力電纜的安全運(yùn)行關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠性，供電公司在鋪設(shè)電纜時，要嚴(yán)格要求并規(guī)范管理，以確保施工質(zhì)量；在運(yùn)行階段，要健全電纜全生命周期管理，加強(qiáng)對線路的實(shí)時狀態(tài)監(jiān)測；供電公司的技術(shù)人員，應(yīng)該了解電纜故障的類型與原因，掌握相應(yīng)的檢測與定位方法，一旦發(fā)生電纜故障，能夠迅速采用合理的方法和儀器，檢測并確定故障點(diǎn)的位置，及時排除故障，這對保障供電系統(tǒng)安全運(yùn)行和提高供電可靠性都有重要意義。
