高压电缆故障分析及应对方法

高压电缆故障分析及应对方法

[摘要]高压电缆发生故障主要是由于人为或自然灾害等的破坏导致绝缘损坏，使相与相或相与地之间发生短接。这种短接会使电流急剧增大，电压大幅度下降并进一步造成电缆损坏等严重的后果。本文分析了高压电缆故障产生的原因，对现有的故障点检测方法进行分析，为日后电缆故障检测技术的成熟提供借鉴。

[关键词]高压电缆故障原因检测

中图分类号：td327.3 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）14-0267-01

前言：与架空线比较而言，高压电缆线与线之间的绝缘距离较小，不占用地面空间，运行时具有较高的可靠性，在电网运行效率方面及对人身的安全影响方面都得到世界各国的认可。随着城市化步伐和电力工业的发展，地埋高压电缆发展的速度逐渐加快，但随之也带来不同的问题，由于该高压电缆类型深埋于地下，一旦出现故障，很难对其故障点进行定位，如果没有相关技术及设备对电力电缆线路进行保障，电力电缆故障造成的经济损失无法估量。

1 高压电缆故障原因分析

1.1 厂家制造原因

1）电缆本体制造原因

一般在电缆生产过程中容易出现的问题有绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀、绝缘内有杂质、内外屏蔽有突起、交联度不均匀、电缆受潮、电缆金属护套密封不良等，有些情况比较严重可能在竣工试

验中或投运后不久出现故障，大部分在电缆系统中以缺陷形式存在，对电缆长期安全运行造成严重隐患。

2）电缆接头制造原因

电缆接头分为电缆终端接头和电缆中间接头，不管什么接头形式，电缆接头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处，因为这里是电应力集中的部位，因制造原因导致电缆接头故障的原因有应力锥本体制造缺陷、绝缘填充剂问题、密封圈漏油等原因。

3）电缆接地系统

电缆接地系统包括电缆接地箱、电缆接地保护箱（带护层保护器）、电缆交叉互联箱、护层保护器等部分。一般容易发生的问题主要是因为箱体密封不好进水导致多点接地，引起金属护层感应电流过大。另外护层保护器参数选取不合理或质量不好氧化锌晶体不稳定也容易引发护层保护器损坏。

1.2 施工质量原因

因为施工质量导致高压电缆系统故障的事例很多：一是现场条件比较差，电缆和接头在工厂制造时环境和工艺要求都很高，而施工现场温度、湿度、灰尘都不好控制。二是电缆施工过程中在绝缘表面难免会留下细小的滑痕，半导电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中，另外接头施工过程中由于绝缘暴露在空气中，绝缘中也会吸入水分，这些都给长期安全运行留下隐患。三是安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定没有考虑到可能出现的问题。四是竣工验收采用直流耐压试验造成接头内形成反电场导致绝缘破坏。五是

因密封处理不善导致。中间接头必须采用金属铜外壳外加pe 或pvc 绝缘防腐层的密封结构，在现场施工中保证铅封的密实，这样有效的保证了接头的密封防水性能。

1.3 设计原因

因电缆受热膨胀导致的电缆挤伤导致击穿。交联电缆负荷高时，线芯温度升高，电缆受热膨胀，在隧道内转弯处电缆顶在支架立面上，长期大负荷运行电缆蠕动力量很大，导致支架立面压破电缆外护套、金属护套，挤入电缆绝缘层导致电缆击穿。

2 对高压电缆故障的应对方法

2.1 电缆故障的诊断

首先测试故障电缆的绝缘电阻，测量每相对地绝缘电阻可以确定是否是接地故障，测量相间绝缘电阻可以判断是否是短路故障，绝缘电阻的阻值可以判断是否是高阻或者低阻型故障，对于电阻值较低的低阻型故障还应该用万用表测量出故障电阻值；如果有就说明是闪络故障，能通过耐压试验就说明电缆合格。

2.2 电缆故障的测距

对于低阻型故障，通常采用的方法是电桥法和低压脉冲法进行测距。电桥法是利用回路电桥平衡法对电缆故障点进行探寻，其优点是简单、方便、精确度高，缺点是不能测量高阻型故障和闪络型故障。低压脉冲法是测试的时候向电缆注入一低压脉冲，该脉冲的传播速度在电缆中是基本一定的，对于油浸纸绝缘电缆速度v=160m/μs 塑料电缆 v=170-220m/μs，对于橡胶电缆 v=220m/μs 该脉

冲沿电缆传播到阻抗不匹配点，如断路点、短路点、中间接头等，通过故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差原理来进行测量，根据波形的性质还可以判断故障的性质，低压脉冲法的缺点是，对于近区短路故障测试有盲区（可以在电缆另外一头再进行测试），也不能用于测量高阻和闪络故障。

对于高阻型和闪络型故障可以通过对故障点加高电压大电流将故障点烧穿法将其烧为低阻型故障再用上面两种方法进行测量，由于故障点放电电弧产生的热量点水分蒸发，起到干燥作业，也会出现绝缘点故障电阻升高的现象；或是故障电阻烧得太低，呈现永久短路现象，以至不能用放电声测法进行最后定点。

对于高阻型和闪络型故障也可以用直闪法和冲闪法进行测试冲闪法逐渐增加电压给电容器充电，当电压到达某一值球间隙击穿，电容对电缆放电，高压脉冲信号施加于电缆使故障点击穿，通过分析故障点击穿放电所产生的脉冲电流波形测试故障点距离。冲闪法与直闪法是比较常用的检测方法，冲闪法与直闪法的区别是“直闪法”为去掉球间隙直接对电缆加高压脉冲信号。

直闪法和冲闪法不能每次都能保证击穿，偶尔出现放电，电缆故障在中间接头的情况下可能出现绝缘电阻越来越高的现象出现，放电延时特别长，在这些情况出现的时候要特别注意电缆接头部分的故障。

二次脉冲法是二十世纪九十年代发明的新测试方法是目前较先进的测试方法，特别适用于测量高阻型和闪络型电缆故障，主要原

理和低压脉冲法相同，不过二次脉冲法发射两次脉冲，带自动数据处理的回波仪存储故障点反射的两次波形，并将完好地和故障的轨迹进行叠加，两条轨迹将有一个清楚的发散点。这个发散点就是故障点。二次脉冲法其特点是易操作、多功能，得到的图形和低压脉冲法进行叠加比较以后的图形相同，利用时间差原理，可以很方便的测出故障点的大概距离；缺点是测试的时候电压高，测试的人员触电的危险加大。

2.3 电缆故障点的精确定位

通过以上几种方法，我们可以测定电缆故障点的大概距离，但是为了便于组织处理，还必须对其进行精确定位。首先要查看电缆敷设时的原始资料，对电缆的走向、敷设方式、中间接头的位置进行了解。有的时候由于原始施工资料不是很齐全，知道电缆的故障距离，都是不知道具体到了什么位置，这个时候就要用电缆路径仪器探测出电缆路径。

对于闪络型和高阻的故障，使用声磁同步法确定故障点。在电缆一端施加高压脉冲后，故障点会发生伴随声音信号和电磁信号的放电，由于交联聚乙烯电缆内部存在大量无规则的气隙，放电时击穿处发出的声音会在交联电缆的填充物内漫射，在电缆沟里面的电缆还会有空腔共振的情况，在一大段电缆内部都听得见声音，且音量大小基本相同。遇到噪声太大，放电声音太小而听不清楚时，但是可以接受到明显的磁场信号时，可选择在夜深人静时再听，这时监听效果比白天要明显变好。