高压电力电缆故障原因分析和试验方法

高压电力电缆故障原因分析和试验方法
摘要：文章首先对高压电力电缆故障原因进行分析，发现：架空导线载体故障、电力电缆线路故障、机械损伤、绝缘老化损伤、操作不当损伤等，均容易导致高压电力电缆故障。

之后文章基于谐振交流耐压试验、电缆震荡波试验、脉冲检测法和电桥检测法等，总结高压电力电缆故障诊断和解决措施。

关键字：高压电力电缆；故障原因；试验方法
通常情况下，高压电力电缆由屏蔽层、线芯、绝缘层、保护层组成，其中，屏蔽层有两个，分别是导体和绝缘体（15KV 以上电力电缆），线芯为电力电缆的基础核心，在运行过程中用来输送电能，最终发挥导电功效，绝缘层主要功能为降低安全风险，将大地与线芯隔离，并保证电力运行稳定性；保护层主要功能为避免电缆受外力影响而损坏。

但是在实际使用过程中，高压电力电缆可能由于多种原因而引发故障，导致人员安全事故的发生，只有对电缆故障原因进行针对性分析，才能最大化实现电缆安全运行。

1.高压电力电缆故障原因分析
常规情况下，高压电力电缆故障原因可大致分为内部原因和外部原因[1]。

其中内部原因分为：架空导线载体故障、电力电缆线路故障、机械损伤、绝缘老化损伤、操作不当损伤等，外部原因主要为施工故障。

具体为：
1.1架空导线载体故障
高压电力电缆应用中，如果前期未能做好针对性预防工作，可能导致高压电力出现雷击故障、杆塔故障和短路故障等。

比如，如果台风级数在10级左右，电力工程中的杆塔在设计以风速25m/s为标准，但是在填埋杆塔基础时如果不牢固或深度不足，将导致架空导线载体倒塌故障；再比如，由于外界气候和天气影响，架空线路相间短路进而出现迅速跳闸问题，均会导致高压电力电缆故障。

1.2电力电缆线路故障
由于高压电力电缆安装、施工和使用过程中对环境和工艺要求都很高，如果前期绝缘表面有细小滑痕且绝缘中吸入水分，将给电力电缆线路长期安全运行留下隐患；同时，如果反电场导致绝缘破坏，或电缆材料本身和电缆制造存在不可避免存在的缺陷，电缆绝缘必然发生不同程度老化，进而导致故障发生。

1.3机械损伤
在故障发生后，高压电力电缆未存在严重损伤及电缆故障，但是后期受外力破坏作用，受损后一段时间后将出现故障问题，导致地理沉降拉力较大，或者在安装时折伤电缆，将导致终端头绝缘胶膨胀，之后出现自然损伤。

1.4绝缘老化损伤
由于敷设地下所受酸碱膨胀，或者天气原因所致电缆线路潮湿风化，致使线路发生故障，比如一个或多个导体断开，存在绝缘性能降低，进而影响线路正常运行。

1.5操作不当损伤
在进行电力输送过程中，可能出现错误操作而导致的电缆表面破损问题，在电压、负荷等多重作用下，电力人员不能对电缆进行保护，致使绝缘击穿。

2.高压电力电缆故障试验方法
2.1谐振交流耐压试验
电力检修和维护人员应基于DL/T849.6-2004《电力设备专用测试仪器通用技术条件》、GB50150-2006 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》等相关技术要求，运用谐振耐压试验，确保系统电感量回路能始终处于谐振状态，该种试验方法也被称为串联谐振试验法，利用BZXZ-5kVA/0.4kV变频电源控制箱，BZXZ-25kVA/25kV高压谐振电抗器和BZXZ-50kV/1500pF电容分压器等设备，调整输出频率激发串联谐振，以此保证变频串联谐振耐压装置系统功能满足35KV电缆,S=300mm2,10KV缆S=300mm2。

保障输出电压波形正弦波的波形畸变率
≤0.5%[2]。

2.2电缆震荡波试验
电力检修和维护人员应该基于GB/T5013.5-2008、ASTM D470-2013、GB/T 18380.11-2008等相关要求，基于 LCR 阻尼震荡原理，施加近似工频的正弦电压波，通过内置高压电抗器，激发出电缆潜在缺陷处放电信号，能显著增强高压电
缆线路有效性。

在试验过程中，判别局放类型并定位故障位置，在完成电缆直流
充电的基础上，基于在电缆中传播的行波原理，完成脉冲对匹配，电缆震荡波试
验原理标准为0~60dBμs，内置测量范围的±0.1%，。

该种方法局放检测可行度高，适合现场巡检且对电缆无损坏。

在实现检测系统便携性的同时，提取局放脉
冲的指纹信息，根据时间差算法精确计算故障点所在位置[3]。

2.3脉冲检测法
该种方法主要分为二次脉冲检测法和低压脉冲检测法，针对存在故障问题的
高压电力电缆，进行开路故障及低阻故障检测,增设一个低压脉冲信号，移动过
程中电气参数将出现较大变化，遇到高压电力电缆实际故障点后，信号出现反射
现象，部分出现折射现象，同时结合检测参数，能根据接受和脉冲发射时间差，
计算出故障点，根据传输线理论，对电缆的低阻性接地断线故障进行判断。

2.4电桥检测法
用双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值，按照电缆长度与电阻的正比例关系，测量电缆实际长度，该种方法更加适用于短路点接触电阻小于1Ω的故障，采用
电桥法时应保证测量精度，与电缆芯线连接要采用压接或焊接，根据电桥的平衡
条件，电桥连接线要尽量短。

该种检测技术原理较为简单，能很大程度上消除或
削弱系统误差的影响，只取决于已知电阻、灵敏电流计的精确度，因此结果比较
精确，电力人员能依据故障发生问题的电缆连接方式不同，将待测电阻和标准电
阻进行比对，以此对故障点进行判断，判断误差一般不大于3m。

结束语：综上所述，文章从内部原因和外部原因两个方面，分析高压电力电
缆故障原因，之后给出高压电力电缆故障诊断方法，同时除本文研究内容外，技
术人员也可以利用测声诊断法、电容电流测定法、万用表法、高压闪络法等，准
确检测出电缆芯线断线的故障点，提升高压电力电缆的电力传输稳定性，同时基于故障检修手段和试验方法，及时防范故障发生，提升输电质量和效率，
参考文献：
[1]陆钟华,朱健.基于WT-SVM的高压电力电缆局部放电检测方法研究[J].自动化仪表,2022,43(10):23-27.
[2]刘刚,韩佳一,丁健,李晨辉,张永鹏,杨兰均.高压电力电缆导体连接管的电磁脉冲成形研究[J].高电压技术,2021,47(03):1109-1118.
[3]刘洋,陈杰,李陈莹,陈红,刘凯,谢启源.膨胀型防火涂料对高压电力电缆引燃特性影响的实验研究[J].火灾科学,2020,29(04):214-221.。