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摘要：作为电能重要的传输装置，电力电缆对于保证供电与用电安全具有重要作用。本文首先对电力电缆的故障问题进行探讨，然后介绍了电力电缆故障诊断与测试的方法，以期为相关技术与维护人员提供参考。
关键词：电力电缆；故障；低压脉冲法
电力电缆是连接各类电气设备、对电能进行分配和传输的基本装置，由于其稳定性与安全性较高、维护简单，且能保证电能传输质量，所以在电力系统中得到广泛应用。然而由于腐蚀、老化等因素的影响，电力电缆经常会出现短路、闪络等故障问题，这给电力系统的正常运行带来了非常不利的影响。因此，加强有关电力电缆故障的分析与探究，对于改善电力电缆工作质量具有重要的现实意义。
一、电力电缆故障分析
1、电力电缆常见故障类型
（1）高阻闪络故障。高祖闪络故障是指泄露电流并不伴随着电压的升高而增加，而是在试验电压提高的过程中突然增大，通过电流表测试可以看到其指针会出现闪络性的摆动，若重复进行测试可发现此摆动具有可逆性。检查故障点周围发现其并不存在电阻通道，只存在与闪络有关的放电间隙。
（2）低阻短路故障。低阻故障是指若电缆的绝缘电阻不断减小，当绝缘电阻比电缆自身的电阻小或电阻减小到0时就会出现短路故障，即0≤Rl≤Ro（其中Rl表示电缆故障点的绝缘电阻，Ro表示电缆的自身电阻）。[1]
（3）护层故障。通常电力电缆线路都需要一定的护层保护。若护层出现损坏，可先对故障位置进行综合检测，然后使用相同材料的护层对其进行包扎修补；若护层损坏较为严重，要先使用热缩卷包管对故障位置进行加热收缩，然后在修补完成后进行护层直流耐压测试或绝缘电阻测量，若仍显示故障问题，则表明其他位置也出现故障。
（4）电阻泄露故障。电阻泄露故障是指电缆故障点的直流电阻大于电缆自身电阻的情况。在采用高压绝缘法对故障点进行测试时会发现，在试验电压升高的同时泄露电流也会不断增加，当试验电压升高到某一定值时泄露电流就会超过线路设计的最大电流。
（5）开路故障。开路故障是指在电缆的绝缘电阻变得无限大时线路电压却不会对用户端形成干扰的情况。在此种故障发生时绝缘电阻会不断增加，直至无限大。[2]
2、电力电缆故障原因
（1）电缆制作工艺不规范。在电缆施工，部分电缆纤芯的对接处没有使用相应的支撑架，导致缆芯与附件的内置半导层接触不紧密，中间形成较大空隙；部分铜屏蔽网直接进行缠绕，没有按照规定工艺要求安置在冷缩附件上；电缆外护套的缠绕防水密封胶没有进行毛化处理，造成冷缩附件密封存在漏洞；绝缘端部处理质量差，造成两端不完全对称；制作的电缆头在连接到线路到导线或电力设备上时，为对电缆头进行保护处理，造成电缆头损伤。
（2）化学腐蚀。在采用直埋电缆线路时，由于直埋电缆的周围泥土内通常含有对电缆金属外层腐蚀的物质，在杂散电流与酸碱化学腐蚀作用的影响下，电缆的外皮与铅皮等会发生穿孔、开裂与麻点等问题，进而降低保护层的绝缘性能，引发故障。若铅皮外层的腐蚀生成物显示带淡粉红的白色状时，则可诊断为化学腐蚀；若腐蚀生成物呈黄色、绿色或鲜红色的铅化合物时，则可诊断为阴极区域的杂散电流腐蚀；若腐蚀生成物呈褐色的过氧化物时，则可诊断为阳极区域的杂散电流腐蚀。[3]
（3）机械损坏。在电力电缆施工与运输过程中经常会有外力碰撞或转弯而引起电缆内外部损伤，通常进行日常检查很容易发现外部损伤文问题，然而内部损伤由于受电缆保护层覆盖而很难被发现，部分轻微损伤即使通过检测试验也未必能发现，在长时间的运行积累下损伤缺陷而不断扩展，进而引起较严重的故障问题。在电力电缆事故中机械损伤引起的电缆故障通常占绝大部分，其严重危害电力系统运行的安全性及用户用电的可靠性。
（4）绝缘老化。当负载电流经过电缆的过程中会引起电荷的集肤效应、绝缘损耗和涡流损耗，进而造成导体发热。若未能及时进行散热，热效应会不断增加电缆的工作温度，在长时间运行作用下，尤其高温炎热天气更会使发热过程加剧，进而引起绝缘层的变质老化或炭化，导致绝缘层损坏。
（5）受潮。受潮通常是指在电缆线头制作过程中，由于空气中的水分及水汽深入到接头内部，在电场作用下形成一定的电流而引起电缆绝缘性能的降低，由此造成故障问题发生。
二、电力电缆故障诊断与测试方法
电缆故障类型及性质的判断就是指采用恰当测试方法对电缆的纤芯状况及绝缘电阻状况进行检测的过程。在故障检测时，可以通过纤芯数量及绝缘电阻的变化情况对故障类型性质进行判断，然后采用恰当的测试技术进行测距。
1、故障探测
（1）二次脉冲法。二次脉冲法主要用于诊断高阻接地的波形状况。其原理是：先将一个低压脉冲发射至故障电缆位置，由于高阻故障点处的电阻特性变化较小，脉冲在此处并不会形成反射；在脉冲由另一终端发射回来后，仪器便将完整的波形过程储存；再将另一高压脉冲发射至故障电缆位置，此时故障点会被击穿，在击穿作用下高阻故障会转变为低阻故障，再通过仪器发射低压脉冲，此时低压脉冲在到达击穿的低阻故障位置时会被反射回来；通过仪器将两次低压脉冲形成的波形进行叠加处理，两个波形的交叉处便是故障点位置。此种方法具有功能多样、操作简单、波形直观形象的优点。[4]
（2）高压闪络法。又称为高压脉冲法，其是指通过高压作用击穿电缆故障点使其形成闪络放电，从而将高阻故障转变成瞬时短路故障并形成反射的过程。对脉冲反射后的波形进行计算分析，便能找出故障点的位置。高压闪络法一般分为直闪与冲闪两种，直闪是指将高电压直接作用在电缆故障位置指导使故障点击穿的方法；冲闪是指利用球间隙将高电压作用在电缆故障相，并每隔3～5冲击一次的方法。此种方法在泄露性高阻故障诊断中比较常用，对于其他故障类型也有一定的诊断效果。
（3）低压脉冲法。低压脉冲法是指根据微波传输原理，将一脉冲信号施加到电缆的故障位置，脉冲在故障点位置传输过程中会形成反射，然后分析计算入射波与反射波的时间差进而推断故障位置的过程。通常输出的脉冲电压在150V左右，安全性较高。此种方法在电缆低阻故障、开路故障诊断及电缆长度测试中比较常用。
2、故障判断
（1）若故障点的电阻在0～100Ω之间时，采用低压脉冲法便很容易诊断出低阻故障，如图1所示，当C相对低电阻RG=0时为低阻故障，也成为短路故障。
（2）若电缆的多相对地电阻或单相对地电阻或多个纤芯之間的绝缘电阻值比正常值小却高于几百欧姆，则应当采用脉冲电压法或脉冲电流法进行测试；若故障点因为受潮或进水原因引起绝缘电阻值高于200Ω，则可以采用低压脉冲法法进行测距。
（3）对于单芯高压电缆护层故障，其电缆的金属护层与大地间的绝缘性能降低，且大地的衰减系数较大，若采用脉冲法进行测距则所得测距值的可靠性会受到影响，因此通常采用电桥法进行测距。
结束语：
故障检修质量将直接关系到电力电缆运行的可靠性与稳定性，因此，相关技术与维护人员应当加强有关电力电缆故障的分析与探究，总结线缆故障发生原理及检测技术方式，以逐步改善电力电缆故障诊断与维修质量。
参考文献：
[1]杨忠，周鑫，牛海清.电力电缆故障定位技术综述[J].电气应用.2011，06（10）：61-62.
[2] 张高青，杨继周，刘建国，董安华. 高压电力电缆故障分析及探测技术应用[J].中州煤炭.2011，13（14）：74-75.
[3] 杨孝志，陆巍，吴少雷，俞飞.电力电缆故障定位技术与方法[J].电力设备.2012，12（29）：62-63
[4] 陈鹏飞，刘士栋，徐清波，王太续.高压电力电缆故障分析及探测技术[J].工矿自动化.2011，05（35）：57-58.
关键词：电力电缆；故障；低压脉冲法
电力电缆是连接各类电气设备、对电能进行分配和传输的基本装置，由于其稳定性与安全性较高、维护简单，且能保证电能传输质量，所以在电力系统中得到广泛应用。然而由于腐蚀、老化等因素的影响，电力电缆经常会出现短路、闪络等故障问题，这给电力系统的正常运行带来了非常不利的影响。因此，加强有关电力电缆故障的分析与探究，对于改善电力电缆工作质量具有重要的现实意义。
一、电力电缆故障分析
1、电力电缆常见故障类型
（1）高阻闪络故障。高祖闪络故障是指泄露电流并不伴随着电压的升高而增加，而是在试验电压提高的过程中突然增大，通过电流表测试可以看到其指针会出现闪络性的摆动，若重复进行测试可发现此摆动具有可逆性。检查故障点周围发现其并不存在电阻通道，只存在与闪络有关的放电间隙。
（2）低阻短路故障。低阻故障是指若电缆的绝缘电阻不断减小，当绝缘电阻比电缆自身的电阻小或电阻减小到0时就会出现短路故障，即0≤Rl≤Ro（其中Rl表示电缆故障点的绝缘电阻，Ro表示电缆的自身电阻）。[1]
（3）护层故障。通常电力电缆线路都需要一定的护层保护。若护层出现损坏，可先对故障位置进行综合检测，然后使用相同材料的护层对其进行包扎修补；若护层损坏较为严重，要先使用热缩卷包管对故障位置进行加热收缩，然后在修补完成后进行护层直流耐压测试或绝缘电阻测量，若仍显示故障问题，则表明其他位置也出现故障。
（4）电阻泄露故障。电阻泄露故障是指电缆故障点的直流电阻大于电缆自身电阻的情况。在采用高压绝缘法对故障点进行测试时会发现，在试验电压升高的同时泄露电流也会不断增加，当试验电压升高到某一定值时泄露电流就会超过线路设计的最大电流。
（5）开路故障。开路故障是指在电缆的绝缘电阻变得无限大时线路电压却不会对用户端形成干扰的情况。在此种故障发生时绝缘电阻会不断增加，直至无限大。[2]
2、电力电缆故障原因
（1）电缆制作工艺不规范。在电缆施工，部分电缆纤芯的对接处没有使用相应的支撑架，导致缆芯与附件的内置半导层接触不紧密，中间形成较大空隙；部分铜屏蔽网直接进行缠绕，没有按照规定工艺要求安置在冷缩附件上；电缆外护套的缠绕防水密封胶没有进行毛化处理，造成冷缩附件密封存在漏洞；绝缘端部处理质量差，造成两端不完全对称；制作的电缆头在连接到线路到导线或电力设备上时，为对电缆头进行保护处理，造成电缆头损伤。
（2）化学腐蚀。在采用直埋电缆线路时，由于直埋电缆的周围泥土内通常含有对电缆金属外层腐蚀的物质，在杂散电流与酸碱化学腐蚀作用的影响下，电缆的外皮与铅皮等会发生穿孔、开裂与麻点等问题，进而降低保护层的绝缘性能，引发故障。若铅皮外层的腐蚀生成物显示带淡粉红的白色状时，则可诊断为化学腐蚀；若腐蚀生成物呈黄色、绿色或鲜红色的铅化合物时，则可诊断为阴极区域的杂散电流腐蚀；若腐蚀生成物呈褐色的过氧化物时，则可诊断为阳极区域的杂散电流腐蚀。[3]
（3）机械损坏。在电力电缆施工与运输过程中经常会有外力碰撞或转弯而引起电缆内外部损伤，通常进行日常检查很容易发现外部损伤文问题，然而内部损伤由于受电缆保护层覆盖而很难被发现，部分轻微损伤即使通过检测试验也未必能发现，在长时间的运行积累下损伤缺陷而不断扩展，进而引起较严重的故障问题。在电力电缆事故中机械损伤引起的电缆故障通常占绝大部分，其严重危害电力系统运行的安全性及用户用电的可靠性。
（4）绝缘老化。当负载电流经过电缆的过程中会引起电荷的集肤效应、绝缘损耗和涡流损耗，进而造成导体发热。若未能及时进行散热，热效应会不断增加电缆的工作温度，在长时间运行作用下，尤其高温炎热天气更会使发热过程加剧，进而引起绝缘层的变质老化或炭化，导致绝缘层损坏。
（5）受潮。受潮通常是指在电缆线头制作过程中，由于空气中的水分及水汽深入到接头内部，在电场作用下形成一定的电流而引起电缆绝缘性能的降低，由此造成故障问题发生。
二、电力电缆故障诊断与测试方法
电缆故障类型及性质的判断就是指采用恰当测试方法对电缆的纤芯状况及绝缘电阻状况进行检测的过程。在故障检测时，可以通过纤芯数量及绝缘电阻的变化情况对故障类型性质进行判断，然后采用恰当的测试技术进行测距。
1、故障探测
（1）二次脉冲法。二次脉冲法主要用于诊断高阻接地的波形状况。其原理是：先将一个低压脉冲发射至故障电缆位置，由于高阻故障点处的电阻特性变化较小，脉冲在此处并不会形成反射；在脉冲由另一终端发射回来后，仪器便将完整的波形过程储存；再将另一高压脉冲发射至故障电缆位置，此时故障点会被击穿，在击穿作用下高阻故障会转变为低阻故障，再通过仪器发射低压脉冲，此时低压脉冲在到达击穿的低阻故障位置时会被反射回来；通过仪器将两次低压脉冲形成的波形进行叠加处理，两个波形的交叉处便是故障点位置。此种方法具有功能多样、操作简单、波形直观形象的优点。[4]
（2）高压闪络法。又称为高压脉冲法，其是指通过高压作用击穿电缆故障点使其形成闪络放电，从而将高阻故障转变成瞬时短路故障并形成反射的过程。对脉冲反射后的波形进行计算分析，便能找出故障点的位置。高压闪络法一般分为直闪与冲闪两种，直闪是指将高电压直接作用在电缆故障位置指导使故障点击穿的方法；冲闪是指利用球间隙将高电压作用在电缆故障相，并每隔3～5冲击一次的方法。此种方法在泄露性高阻故障诊断中比较常用，对于其他故障类型也有一定的诊断效果。
（3）低压脉冲法。低压脉冲法是指根据微波传输原理，将一脉冲信号施加到电缆的故障位置，脉冲在故障点位置传输过程中会形成反射，然后分析计算入射波与反射波的时间差进而推断故障位置的过程。通常输出的脉冲电压在150V左右，安全性较高。此种方法在电缆低阻故障、开路故障诊断及电缆长度测试中比较常用。
2、故障判断
（1）若故障点的电阻在0～100Ω之间时，采用低压脉冲法便很容易诊断出低阻故障，如图1所示，当C相对低电阻RG=0时为低阻故障，也成为短路故障。
（2）若电缆的多相对地电阻或单相对地电阻或多个纤芯之間的绝缘电阻值比正常值小却高于几百欧姆，则应当采用脉冲电压法或脉冲电流法进行测试；若故障点因为受潮或进水原因引起绝缘电阻值高于200Ω，则可以采用低压脉冲法法进行测距。
（3）对于单芯高压电缆护层故障，其电缆的金属护层与大地间的绝缘性能降低，且大地的衰减系数较大，若采用脉冲法进行测距则所得测距值的可靠性会受到影响，因此通常采用电桥法进行测距。
结束语：
故障检修质量将直接关系到电力电缆运行的可靠性与稳定性，因此，相关技术与维护人员应当加强有关电力电缆故障的分析与探究，总结线缆故障发生原理及检测技术方式，以逐步改善电力电缆故障诊断与维修质量。
参考文献：
[1]杨忠，周鑫，牛海清.电力电缆故障定位技术综述[J].电气应用.2011，06（10）：61-62.
[2] 张高青，杨继周，刘建国，董安华. 高压电力电缆故障分析及探测技术应用[J].中州煤炭.2011，13（14）：74-75.
[3] 杨孝志，陆巍，吴少雷，俞飞.电力电缆故障定位技术与方法[J].电力设备.2012，12（29）：62-63
[4] 陈鹏飞，刘士栋，徐清波，王太续.高压电力电缆故障分析及探测技术[J].工矿自动化.2011，05（35）：57-58.