电力电缆故障种类及故障判断与查找

电力电缆故障种类及故障判断与查找

作者：苏琦

来源：《电子世界》2013年第17期

【摘要】电缆发生故障后，如何快速准确的查找故障点，尽快恢复供电，是长期困扰我们的难题。本文介绍了故障类型的判断和故障点的几种查找方法。

【关键词】电缆故障；故障类型；故障点的查找

一、引言

随着电力、能源行业的发展，各种电缆越来越多地运用到生产生活的各个领域，而且一般都埋入地下或进入电缆沟敷设，当电缆发生故障后，如何快速准确的查找故障点，尽快恢复供电，是长期困扰我们的难题。

近期我单位电缆发生短路故障且由于实施多年、因负荷增大、没有查出故障点所在等原因，因此采取了更换电缆的措施；如采取相对应方法应能降低成本，减少损失。多年的实践工作经验中，发现高压电缆和低压电缆的故障各有许多不同之处，高压电缆故障多以运行故障为主，且大多数是高阻故障，而高阻故障又分泄漏和闪络两大类型；而低压电缆故障只有开路、短路和断路三种情况（当然，高压电缆也包括这三种情况）。

无论是高压电缆或低压电缆，在施工安装、运行过程经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。电缆的常见故障可概括为绝缘、接地、短路、断线四类，电缆发生短路是常有放炮声，在表面会有明显的灼痕，并伴有绝缘烧毁的气味。断线或接地故障点一般判定方法是：首先判断故障性质，然后再查找故障点。

对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断，对于非直接短路和接地故障，用兆欧表测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻，根据其阻值可判断故障类型。

故障类型确定后，查找故障点并不是一件容易的事情，下面介绍几种查找故障点的方法，以供参考。

二、电缆故障点的查找方法

电线电缆故障点的查找方法：直接查找法、红外线探寻法、电容电流测量法、零电位法、测声法和电桥法

1.直接查找法

若电缆在运行中发生故障，可向事故现场人了解情况，对可疑地段重点查找（如查电缆外表有无缺陷、灼痕、破裂等）；也可用手触及电缆外皮或接线盒外壳，看温度有无异常。对低压橡套电缆，可用低压试电笔帮助查找。如某项断线，当用试电笔测试该断线相时，试电笔不亮；在电缆发生漏电故障时，在漏电点附近的电缆外皮上，试电笔将会发亮；对于停运待修的的橡套电缆，当截面较小时，可将电缆逐点弯曲，根据弯曲时的不均匀感觉找出断线点。

2.红外线探测法

这种方法多用于电缆漏电故障，当电缆发生漏电故障时，在漏电点处电流会相对于其他部位变大，如用红外线探测仪顺着电缆线测量某点的温度便能很快地查找出故障点。这种方法即简便又快速。

3.零电位法

零电位法也就是电位比较法，它适应于长度较短的电缆芯线对地故障，应用此方法测量简便精确，不需要精密仪器和复杂计算，其接线如图1所示，测量原理如下：将电缆故障芯线与等长的比较导线并联，在两端加电压E时，相当于在两个并联的均匀电阻丝两端接了电源，此时，一条电阻丝上的任何一点和另一条电阻丝上的对应点之间的电位差必然为零。反之，电位差为零的两点必然是对应点。因为微伏表的负极接地，与电缆故障点等电位，所以，当微伏表的正极在比较导线上移动至指示值为零时的点与故障点等电位，即故障点的对应点。

4.电容电流测定法

测量步骤：

（1）首先在电缆首端分别测出每相芯线的电容电流（应保持施加电压相等）Ia、Ib、Ic的数值。

（2）在电缆的末端再测量每相芯线的电容电流Ia′、Ib′、Ic′的数值，以核对完好芯线与断线芯线的电容之比，初步可判断出断线距离近似点。

（3）根据电容量计算公式C=1/2πfU可知，在电压U、频率f不变时C与I成正比。因为工频电压的f（频率）不变，测量时只要保证施加电压不变，电容电流之比即为电容量之比。设电缆全长为L，芯线断线点距离为X，则Ia/Ic=”L/X”，X=（Ic/Ia）L。测量过程中，只要保证电压不变，电流表读数准确，电缆总长度测量精确，其测定误差比较小。

5.电桥法

（1）单臂电桥法

当电缆一芯或数芯经低阻接地或短路，可用单臂电桥探测故障部位。接线方法如图3所示。

1）接线方法

①电缆的故障接地相芯线与完好相芯线在一端连接起来，连接线截面不小于电缆芯线截面。

②将2根芯线的另一端（X1，X2）与电桥的两臂连接，并将电源一端通过电闸S接地。

③电桥的检流计应直接接在电缆芯线上，这样可以减少测量误差。为了提高测量准确度，可采用高灵敏度的检流计或提供啊电源电压。

④在测量两相短路故障点时，应用另一根短路的故障芯线作为K点到电源E的回线（如图中虚线所示）。

2）测试方法（缪氏环线实验法）

当电容器C充电到一定电压值时，球间隙对电缆故障芯线放电，在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生“滋、滋”的火花放电声，对于明敷设电缆凭听觉可直接查找，若为地埋电缆，则首先要确定并标明电缆走向，再在杂噪声音最小的时候，借助耳聋助听器或医用听诊器等音频放大设备进行查找。查找时，将拾音器贴近地面，沿电缆走向慢慢移动，当听到“滋、滋”放电声最大时，该处即为故障点。使用该方法一定要注意安全，在试验设备端和电缆末端应设专人监视。

三、其他几种电力电缆故障判断及查找方法：

1.故障类型

电力电缆由于机械损伤、绝缘老化、施工质量低、过电压、绝缘油流失等都会发生故障。根据故障性质可分为低电阻接地或短路故障、高电阻极低或短路故障、断线故障、断线并接地故障和闪络性故障。

2.故障的判断方法

确定电缆故障类型的方法是用兆欧表在线路一端测量各相的绝缘电阻。一般根据以下情况确定故障类型：

（1）当揺测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻，或芯与芯之间绝缘电阻低于100Ω时，为低电阻接地或短路故障。

（2）当揺测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻，或芯与芯之间绝缘电阻低于正常值很多时时，但高于100Ω时，为高电阻接地或短路故障。

（3）当揺测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻较高或正常，应进行导体连续性试验，检查是否有断线，如有即为断线故障。

（4）当揺测电缆有一芯或几芯导体不连续，且经电阻接地时，为断线并接地故障。

（5）闪络性故障多发生于预防性耐压试验，发生部位大多在电缆终端和中间接头。闪络有时会连续多次发生，每次间隔几秒至几分钟。

3.故障的测试方法

以前广泛使用的电缆故障测试方法是电桥法，包括电阻电桥法、电容电桥法、高压电桥法。这些测试方法误差较大，对某些类型的故障无法测量，目前最为流行的测试方法是闪测法，它包括冲闪和直闪，最常用的是冲闪法。冲闪测试精度较高，操作简单，对人的身体安全可靠。其设备主要由两部分组成，即高压发生装置和电流脉冲仪。高压发生装置是用来产生直流高压或冲击高压，施加于故障电缆上，迫使故障点放电而产生反射信号。电流脉冲仪是用来拾取反射信号测量故障距离或直接用低压脉冲测量电路、短路或低阻故障。高压直流闪测法和冲击闪测法分别测试间歇故障及高阻故障，两者都均可分为电流闪测法和电压闪测法，取样参数不同，各有优缺点。电压取样法可测率高，波形清晰易判，盲区比电流法少一倍，但接线复杂，分压过大时对人及仪器有危险。电流取样法正好相反，接线简单，但波形干扰大，不易判别盲区大。两种方法目前是国产高阻故障测试仪的主流方法。高压电流、电压闪测法基本上解决了电缆高阻故障问题，在我国电力部门应用十分广泛，且应用十分丰富经验，但仪器有盲区，且波形有时不够明显，靠人为判断，有时未能成功，仪器的精度及误差相对较大。下面以故障点电阻为依据简述一下测试方法：

（1）当故障点的电阻值为无穷大时，用低压脉冲法测量容易找到断路故障，一般来说，纯粹性断路故障不常见到，通常断路故障为相对地或相间高阻故障或者相对地或相间低阻故障并存。

（2）当故障点的电阻为零时，用低压脉冲法测量短路故障容易找到，但实际工作中遇到这种故障很少。

（3）当故障点的电阻大于零小于100Ω时，用低压脉冲法测量容易找到低阻故障。

（4）闪络故障可以用直闪法测量，这种故障一般存在于接头内部，故障点电阻大于

100Ω，但数值变化较大，每次测量不确定。

（5）高阻故障可以用冲闪法测量，故障点电阻大于100Ω且数值确定。一般当测试电流大于15Ma，测试波形具有重复性以及相重叠，同时一个波形有一个发射、三个反射且脉冲幅