电力电缆故障分析

电力电缆故障分析

电力电缆作为电气工程的重要组成部分，承担着传输和分配电能的关键任务。它们具有占地少、供电可靠、施工便利、绝缘性能好以及运行维护简单等特点。然而，在实际运行过程中，电力电缆可能遭遇多种故障，这些故障不仅影响电力系统的安全运行，还可能造成经济损失。本文将对电力电缆故障的原因、类型及分析方法进行详细探讨。

一、电力电缆故障的原因

1. 绝缘老化变质：电力电缆长期处于电、热、化学及机械作用环境中，导致绝缘介质发生物理及化学变化，介质损耗加大，绝缘强度下降。

2. 电缆过热：电缆内部气隙游离造成局部受热，加速绝缘老化、碳化。电缆过载或表面散热不佳也会导致绝缘加速老化。

3. 过电压造成击穿：雷击过电压和谐振过电压可能使电缆绝缘所承受的耐受电压超过允许值，从而造成击穿。

4. 设计与制作工艺问题：设计电缆电压等级低于运行电压，电缆处于长期过电压运行状态，加速绝缘老化。电缆头材料选择不当或制作工艺不规范，如剥离半导体时损伤电缆绝缘，半导体剥离长度不够，绝缘表面存在微粒、灰尘等杂质，均会降低绝缘强度。

5. 绝缘受潮、腐蚀与外力损伤：中间接头或电缆头密封不严造成绝缘受潮，穿墙套管外侧防雨棚设计不合理导致电缆头长期淋雨受潮，以及外力直接作用造成电缆损伤，都可能引发电缆故障。

二、电力电缆故障的类型

根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为以下几种类型：

1. 低电阻接地或短路故障：电缆线路一相导体对地或数相导体之间的绝缘电阻低于正常阻值较多。常见类型有单相接地、两相短路、两相短路接地、三相短路接地等。

2. 高阻抗接地或短路故障：电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻值低于正常值很多，但导体的连续性良好。

3. 开路故障：电缆各相导体的绝缘电阻符合规定，但导体的连续性试验证明有一相或数相导体不连续。常见类型有单相断线、两相断线、三相断线。

4. 闪络故障：低电压时电缆绝缘良好，当电压升高到一定值或在某一较高电压持续一定时间后，绝缘发生瞬时击穿现象。常见类型有单相闪络、两相闪络、三相闪络。

三、电力电缆故障的分析方法

1. 故障定性与测距：

    • 故障定性：确定故障电阻是高阻还是低阻，是闪络还是封闭性闪络故障，是接地、短路、断线还是它们的组合，是单相、两相还是三相故障。这通常根据故障发生时的现象和绝缘电阻、线芯导通试验的结果来判定。

    • 测距：采用电桥法或波反射法进行粗测。电桥法适用于低阻故障，通过调节电阻使电桥平衡，计算故障点距离。波反射法则适用于高阻和闪络性故障，通过记录放电脉冲往返时间计算故障点距离。

2. 故障定点：

    • 采用声测、感应、跨步电压等方法进行故障点的精确定位。声磁同步法利用放电的机械效应，在地面用声波接收器探头拾取振波，根据振波的强弱判定故障点。跨步电压法主要针对电缆护套故障，通过探棒寻找土壤中电势最小点确定故障点位置。音频感应法一般用于故障电阻小于10Ω的低阻故障的定点，通过探测电缆周围电磁场的变化信号来定位故障点。

四、结论

电力电缆故障的分析与处理是一个复杂而重要的过程。了解电缆故障的原因、类型及分析方法，对于减少电缆的损坏、快速地判定出故障点并采取相应的修复措施至关重要。随着技术的不断进步，新的测距与定点方法不断涌现，为电力电缆故障的快速准确处理提供了有力支持。