高压电力电缆故障原因分析和试验方法
时间：2023-03-10 20:25:03 来源：千叶帆 本文已影响人
张彪
（浙江鸿能电务有限公司）
电力能源是当前社会发展进步以及提高居民生活质量不可缺少的重要资源。而电力电缆则是电力系统重要的组成部分，主要负责电力能源的输送。在电力系统运行的过程中，电力电缆是为社会经济进步和国家发展创造动能的基础条件。随着经济的发展和社会的进步，在城市化和工业化建设的背景下，社会方面对于电力能源的需求越来越大，为了满足社会用电需求，我国近年来逐渐加强高压电力电缆的应用。高压电力电缆在应用之前，需要经过质量和安全测试以及排除故障等准备程序，以保证其应用的安全性与稳定性。但在长时间运行过程中，受种种因素的影响，导致部分高压电力电缆出现故障问题，极大影响到社会和居民的安全用电。特别是2021年下半年，我国出现大面积用电荒的现象，造成很多地区和城市不得不采用限电的措施，这固然是因疫情以及原材料等因素影响导致发电量不足，但同时也因为部分高压电力电缆存在着故障问题。因此，对高压电力电缆故障问题进行原因分析，并探讨检测方法及防范措施具有十分重要的意义。
根据我国现行标准的规定，高压电力电缆是指额定电压为1000V 以上的电力电缆，是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，其基本结构是由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分所组成，在我国电力线路中所占的比重越来越大。可以说，高压电力电缆运行的安全性与稳定性，对于国家发展及社会经济进步具有十分重大的影响，一旦其运行出现故障，就会造成大范围、大面积的停电，影响到居民的正常生活以及企业的生产经营活动。因此，对高压电力电缆出现故障的原因进行分析，是电力部门必须把握的重要问题。只有认真分析高压电力电缆出现故障问题的原因，才能针对性提升高压电力电缆试验方法以及检测技术的专业性[1]。近年来，随着我国的城市化发展和工业化建设，在有限的区域内，高压电力电缆的数量不断增加，导致这些地区的电缆之间的绝缘状态不断降低，极易发生故障问题。而通过系统的故障分析，并配套以科学的试验方法及检测技术，才能做到对高压电力电缆故障问题的“防患于未然”，确保其运行的安全性与稳定性。但在进行分析和检验的过程中，工作人员必须注意，由于高压电力电缆规模较为庞大，同时构造也比较复杂，导致故障问题也相对较为复杂，因此，在检验的过程中必须秉持严谨的态度，严格按照规定的程序，运用科学的方法进行检测试验，从而确保工作的质量和效率。
在电力线路中，高压电力电缆一般被埋在土壤当中，或者是设置成高架线路，长时间暴露在外界复杂环境当中，且其持续进行着电力的输送，承担着较大的负荷，在主客观因素的影响下，极易发生各种各样的故障问题。具体来说，导致高压电力电缆发生故障的原因主要包括如下几个方面。
（1）质量原因
质量问题是导致高压电力电缆发生故障的主要原因之一，根据相关统计结果显示，这一原因导致的高压电力电缆故障问题占据着较大比重。由于设置成高架线路的高压电力电缆，长期在阳光下和空气中，经受着各类天气状况的考验，时间一长，就会在外界严酷的环境下出现质量下降的现象，而其内部的线芯也会在潮湿的空气影响下出现损坏的情形，进而导致故障问题的发生。而深埋于地下的电缆，也会受到同样因素的影响，导致电缆外部的绝缘功能逐渐失效，甚至发生击穿事故，一旦出现严重的故障问题，不仅会直接威胁到电力输送的安全性和稳定性，还会威胁人身安全，造成不良的社会影响[2]。
（2）施工原因
改革开放以来，尤其是进入21 世纪以来，随着我国社会经济的快速发展，对于电能的需求越来越高。为此，国家对电力事业的发展提供大力的支持，出资兴（新）建大量的电力基础设施。但在电力基础设施建设过程中，存在着电缆安装施工有效性不足的问题[3]。具体来说，主要表现在如下几个方面：首先，高压电力电缆的安装施工对于环境和工艺的要求较高，但很多时候，安装施工建设的现场条件比较恶劣，尤其是在野外环境下，温湿度条件以及灰尘等因素都会影响到电缆的安装施工，导致其存在着质量问题；
其次，部分电缆安装施工人员专业能力和素质不高，在电缆安装的过程中，没有严格遵循施工的规范与要求，甚至还会由于误操作导致安装的电缆表面出现破损的现象以及存在着导体接触不良的情况。这些问题的存在，直接影响到了高压电力电缆后期的运行使用，导致其寿命急剧缩短。
（3）运行原因
高压电力电缆在进行电力输送过程中，一直保持着持续的工作状态，因此长期负担着较大的电能电量，加之一直暴露在外部环境中进行电力能源的输送，长期受到外部环境的侵蚀，因此导致其在运行中出现一定的问题。例如，当遇到外部环境温度过高时，高压电力电缆自身的热量逐渐升高，这样就会对电力电缆的正常运行造成一定的影响，甚至还会严重损害高压电力电缆的使用寿命。此外，严寒、暴雨等极端恶劣天气也会对高压电力电缆的安全运行造成一定影响，加速其外表绝缘层的老化，缩短其使用寿命，并导致电缆运行安全隐患的发生[4]。
在高压电力电缆安装运行之前，电力企业一般会先进行相应的试验，以检测其质量，确保运行的安全性与稳定性。一般来说，电力企业常用的试验方法主要包括如下两种。
（1）电缆震荡波试验
电缆震荡波试验是目前电力电缆检测试验常用的方法之一。该技术基于LCR 阻尼震荡原理，在具体运用中，主要是通过内置的高压电抗器、高压实时固态开关与试品电缆形成阻尼震荡电压波，在试品电缆上施加近似工频的正弦电压波，激发出电缆潜在缺陷处的放电信号[5]。通过运用这种试验方法进行电缆测试，能显著增强高压电缆线路的有效性。
（2）谐振交流耐压试验
谐振交流耐压试验也被称为串联谐振试验，是高压电力电缆故障试验检测常用的方法之一。在实际试验检测时，电缆的试验容量与电缆的长度、电压等级、电缆直径有关，运用传统的试验设备无法满足试验容量的要求，且测试的电压较大，而试验设备并不具备相应的容量时，为了保证测试品符合相应的电压要求，需要具备更大的容量。因此，需要运用谐振耐压试验在改变试验系统电感量及试验频率的基础上，确保回路能始终处于谐振的状态[6]。在具体运用中，这种试验方法的设备体积较小、便于携带，且性价比高。但同时也存在着较为明显的缺陷，即整个试验过程，需要多种不同类型的仪器设备。
在高压电力电缆故障检测中，常用的检测技术主要包括如下几种：
（1）万用表法
万用表法是当前应用范围最广的一种检测技术，在诸多故障检测中都具有广泛的应用。在对高压电力电缆进行故障检测时，运用这种技术主要是对高压电力电缆内部的电压、电流及电阻进行综合测算，然后将测量的数值与正常数值进行比较，就可以准确判断出故障问题发生的具体位置及大致原因。
（2）电桥检测技术
电桥检测技术也是对高压电力电缆故障问题进行检测的常用技术之一。在实际应用中，这种检测技术主要是依据发生故障问题电缆连接方式的不同导致电阻值发生的变化来估测实际故障点与连接处的距离。相对而言，这种检测技术原理比较简单，操作过程和计算过程也比较简便，只要具有一定理论知识储备及一定操作实践经验的工作人员，都可以在正常故障检测中进行应用，且能准确判断出故障点的位置。
（3）高压闪络法
高压闪络法也是高压电力电缆故障检测常用的技术之一，能够有效检测出高压电力电缆是否存在击穿故障，并且还能根据检测过程中高压闪络后呈现出来的电阻大小及电流脉冲波来准确判断导致高压电力电缆出现击穿故障的具体位置及原因。这样工作人员就可以针对性更换高压电力电缆的组件，或是及时处理电缆安装过程中出现的失误。
（4）脉冲检测法
脉冲检测法也是高压电力电缆故障检测常用的技术之一，在具体运用中，主要分为两种，分别是低压脉冲检测法和二次脉冲检测法。其中低压脉冲检测法主要适用于开路故障以及低阻故障的检测。在具体运用中，检测人员可以针对存在故障问题的高压电力电缆，在其本身增设一个低压脉冲信号，然后移动该信号。如果在移动的过程中信号遇到高压电力电缆实际的故障点，电气参数会出现较大的变化，从而导致脉冲信号出现反射或折射的现象。而检修人员根据专业仪器记录的脉冲发射与接收之间的时间差，同时结合检测的参数，就可以准确计算出故障发生具体位置。而二次脉冲检测法则适用于高压电力电缆的闪络性故障以及部分高阻故障检测。该检测技术的核心是高压发生器冲击闪络技术，能够在故障点起弧及灭弧的一瞬间触发原有的低压脉冲，从而帮助检测人员进行故障位置的准确判断。
（1）严格交接班管理
根据相关统计结果显示，高压电力电缆故障问题一般多发于值班人员交接班的期间。因此，为了有效防范故障问题的发生，首先必须严格开展交接班管理制度。在具体操作中，上一班的负责人员在下班之前，必须与下一班的负责人员进行详细的工作交接。如设备的检查、设备的运行记录以及相关资料的整理等，同时还要做好相应的卫生清洁工作，务必做到交接班的细致化，从而促使管理工作能够更加顺利。而作为接班负责人员，在交接班过程中，应细致接受各项工作，尤其是针对设备运行的状况，必须做到完全了解，并细致检查重要设备及特殊设备，从而避免故障问题的发生[7]。
（2）完善电缆状态检修管理
在电力企业中，完善电缆状态检修管理工作也可以有效避免故障问题的发生。在实际操作中，负责人员在对高压电力电缆进行相应操作时，必须严格按照电力电缆检修制度及相应标准进行，不能随意操作，尤其是在进行电缆状态检修的直流回路操作时，必须严格按照既定的标准流程来进行，以有效避免安全风险的发生。同时，操作人员还应该重视电缆的空载运行，从而确保高压电力电缆在空载时能保持平稳的电压输出状态，而不会出现较大的电压偏差。而在进行电缆日常状态检修工作时，针对倒闸检修环节，必须细致填写倒闸操作票，并细致检查高压电力电缆的状态，同时严格做好高压电力电缆的保养和维护工作，从而确保电网系统的稳定性[8]。
综上所述，高压电力电缆在电力能源输送工作中具有极大的优势，逐渐成为当前我国电力系统建设的主要方向。但在应用过程中，必须避免电缆故障问题的发生。本文针对分析高压电力电缆故障问题发生的原因，并详细探讨试验的方法和检测的技术以及预防的措施，这仅是作者的一点个人浅见，希望能对我国相关电力企业的工作提供参考和借鉴，进而促进我国电力事业的健康发展。
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