電纜故障的分析與探測(cè)定位處理

　　作為連接各種電氣設(shè)備、傳輸和分配電能的電力電纜，以其安全、維護(hù)工作量少，穩(wěn)定性高，有利于提高電能的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，電力電纜所產(chǎn)生的故障在所有供電故障中占了相當(dāng)大的比重。如何快速、準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)位置和判斷出故障類型已成為電力電纜使用和運(yùn)行過程中十分關(guān)鍵的技術(shù)之一。

　　1. 電纜故障原因

　　電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導(dǎo)致絕緣降低的因素很多，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，歸納起來不外乎以下幾種情況：

　　1.1機(jī)械損傷

　　安裝時(shí)損傷：

　　在安裝時(shí)不小心碰傷電纜，機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜過度彎曲而損傷電纜；

　　直接受外力損壞：

　　在安裝后電纜路徑上或電纜附近進(jìn)行城建施工，使電纜受到直接的外力損傷：

　　間接受外力損壞：

　　行駛車輛的震動(dòng)或沖擊性負(fù)荷會(huì)造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損；

　　因自然現(xiàn)象造成的損傷：

　　如中間接頭或終端頭內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護(hù)套；因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷；因土地沉降引起過大拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。

　　1.2絕緣受潮

　　絕緣受潮后引起故障。造成電纜受潮的主要原因有：

　　因接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水；

　　電纜制造不良，金屬護(hù)套有小孔或裂縫；

　　金屬護(hù)套因被外物刺傷或腐蝕穿孔；

　　1.3絕緣老化變質(zhì)

　　電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝酸等化學(xué)生成物，腐蝕絕緣；絕緣中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生水解，造成絕緣下降。

　　過熱會(huì)引起絕緣老化變質(zhì)。電纜內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱，使絕緣碳化。電纜過負(fù)荷是電纜過熱很重要的因素。安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會(huì)因本身過熱而使絕緣加速損壞。

　　1.4過電壓

　　過電壓主要是指大氣過電壓（雷擊）和電纜內(nèi)部過電壓。對(duì)實(shí)際故障進(jìn)行的分析表明，許多戶外終端頭的故障是由大氣過電壓引起的。過電壓使電纜絕緣層擊穿，形成故障，擊穿點(diǎn)一般是存在材料缺陷。

　　1.5設(shè)計(jì)和制作工藝不良

　　中間接頭和終端頭的防水、電場(chǎng)分布設(shè)計(jì)不周密，材料選用不當(dāng)，工藝不良、不按規(guī)程要求制作會(huì)造成電纜頭故障。

　　1.6材料缺陷

　　材料缺陷主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。一是電纜制造的問題，鉛（鋁）護(hù)層留下的缺陷；在包纏絕緣過程中，紙絕緣上出現(xiàn)褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷；二是電纜附件制造上的缺陷，如鑄鐵件有砂眼，瓷件的機(jī)械強(qiáng)度不夠，其它零件不符合規(guī)格或組裝時(shí)不密封等；三是對(duì)絕緣材料的維護(hù)管理不善，造成電纜絕緣受潮、臟污和老化。

　　1.7護(hù)層腐蝕

　　由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，使電纜鉛包外皮受腐蝕出現(xiàn)麻點(diǎn)、開裂或穿孔，造成故障。

　　1.8電纜的絕緣物流失

　　油浸紙絕緣電纜敷設(shè)時(shí)地溝凸凹不平，或處在電桿上的戶外頭，由于起伏、高低落差懸殊，高處的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。

　　2. 故障分類

　　2.1按故障電阻與芯線情況分類

　　· 開路（斷線）故障

　　開路故障，又稱斷線故障，若電纜相間或相對(duì)地絕緣電阻達(dá)到所要求的規(guī)范值，但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端；或雖終端有電壓，但負(fù)載能力較差。當(dāng)絕緣電阻=∞，即為斷線故障。

　　· 低阻（短路）故障

　　低阻故障又稱短路故障，電纜相間或相對(duì)地絕緣受損，其絕緣電阻小到能用低壓脈沖法測(cè)量的一類故障。當(dāng)絕緣電阻<10kΩ時(shí)，為短路故障。

　　· 高阻（泄漏性）故障

　　· 高阻（閃絡(luò)性）故障

　　電纜相間或相對(duì)地絕緣損壞，其絕緣電阻較大，當(dāng)絕緣電阻>100kΩ，不能用低壓脈沖法測(cè)量的一類故障，它是相對(duì)于低阻故障而言的。包括泄漏性高阻故障和閃絡(luò)性高阻故障二種類型。

　　以上故障分類也是為了選擇測(cè)試方法的方便，根據(jù)目前流行的故障測(cè)距技術(shù)，開路與低阻故障可用低壓脈沖反射法，高阻故障要用沖擊閃絡(luò)法，而閃絡(luò)性故障可用直流閃絡(luò)法測(cè)試。

　　2.2 按表面現(xiàn)象分類

　　· 開放性故障

　　· 封閉性故障

　　2.3 按接地現(xiàn)象分類

　　· 單相接地故障

　　· 相間故障

　　· 多相接地混合性故障

　　2.4 按故障位置分類

　　· 接頭故障

　　· 電纜本體故障

　　3. 探測(cè)原理

　　電纜故障的測(cè)試是基于電波在傳輸線中的傳輸時(shí)遇到線路阻抗不均勻而產(chǎn)生反向的原理。

　　根據(jù)傳輸線理論，每條線路都有其一定的特性阻抗Zc，它由線路的結(jié)構(gòu)決定，而與線路的長(zhǎng)度無關(guān)。在均勻傳輸線路上，任一點(diǎn)的輸入阻抗等于特性阻抗，若終端所接負(fù)載等于特性阻抗，線路發(fā)送的電流波或電壓波沿線傳送，到達(dá)終端被負(fù)載全部吸收而無反向。當(dāng)線路上任一點(diǎn)阻抗不等于Zc時(shí)，電波在該點(diǎn)將產(chǎn)生全反射或部分反射。反射的大小和極性可用反射系數(shù)P表示，其關(guān)系式如下：

　　式中：

　　Zc為傳輸線的特性阻抗

　　Zo為傳輸線反射點(diǎn)的阻抗

　?。?）當(dāng)線路無故障時(shí)，Zo＝Zc，P＝0，無反射。

　?。?）當(dāng)線路發(fā)生斷線故障時(shí)，Zo＝∞，P＝1，線路發(fā)生全反射，且反射波與入射波極性相同。

　?。?）當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，Zo＝1，P＝——1，線路發(fā)生負(fù)的全反射，反射波與入射波相性相反。