220kV 高压电力电缆故障检测技术的应用

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热度0票  浏览137次 时间：2020年4月14日 16:27

李 倩

（武汉华源电力集团有限公司输变电工程分公司 湖北 武汉 430000 ）摘 要：自电力体制“主辅分离”改革以来，国内电网建设规模不断扩大，而工业生产、商业经营及居民生活用电量也在不断增长，对电力的需求量不断增大。现在， 220kV 高压电力电缆的应用日益广泛，正在逐步取代架空线，为居民用电带来更大的便利。与 220kV 高压电力电缆应用成正比的是，这种高压电力电缆发生的故障也呈明显的增长态势。而一旦 220kV 高压电力电缆发生故障，又会对电气设备造成损害，甚至危及人员的生命安全。因此，必须认真研究 220kV 高压电力电缆的故障检测技术。

关键词： 220kV 高压；电力电缆；故障检测技术；应用1 220kV高压电力电缆常见故障及其原因

220kV 高压电缆一般敷设在地下，不占城市用地面积，也不与高楼大厦、绿化树木争夺空间，更不会受到暴雨、大风、雷电的影响，供电可靠性高。但在投入运行后，还是难免出现各种故障，而且随着时间的推移，故障率也会逐渐上升。

1.1 绝缘层故障

众所周知，高压电力电缆由线芯、屏蔽层、绝缘层、保护层组成。

在高压电流与热长期作用下，绝缘层（以聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯为主要材料）物理性能会出现变化，导致绝缘强度下降，引起绝缘过早老化（据统计，绝缘老化故障大约占 220kV 高压电力电缆故障总数的 19% ）。若 220kV 高压电力电缆长时间在过电压下运行，或电缆线路接近热源、或电缆运行过热，都会造成绝缘过早老化。另一方面，若电缆制作不良，在绝缘层上出现了小孔、裂缝、砂眼、龟裂、褶皱，或金属护套破损，可能导致绝缘受潮（占故障率的 13% 左右）。

1.2 机械损伤故障

据统计，在 220kV 高压电力电缆故障中，机械损伤故障占比最大，达 57% 。而一旦出现机械损伤故障，大多会造成大面积停电。

1999 年以来，房地产业已经成为拉动国内经济增长的火车头，各地市都在大兴土木，在施工过程中，打桩、起重、转送等作业，都可能让 220kV 高压电力电缆遭受直接外力破坏。地铁施工、地下管线施工误伤 220kV 高压电力电缆的情况也屡见不鲜。此外，敷设 220kV高压电力电缆过程中不按操作规程作业，也会让电力电缆遭受施工损伤（若机械牵引力过大，会拉损电缆；若电力电缆弯曲过度，其绝缘层、屏蔽层会损伤）；还有一些施工人员在低温条件下野蛮作业，导致电缆绝缘层、保护层被破坏。

1.3 其它故障

若 220kV 高压电力电缆绝缘层内含有杂质、气泡，或绝缘油干枯、或屏蔽层上有遗漏、结疤，该电缆就有可能被过电压激发，导致绝缘击穿；电流穿过电缆会产生大量的电阻热，若电缆长期过负荷运行，电缆势必出现过热（往往发生在电缆密集区域，或敷设隧道内通风不良的地方），导致绝缘损坏；此外，一些电缆护套内含有砂粒、杂质、一些绝缘管厚度不均、或含有气泡，或绝缘层密封不严、绕包不紧，以及热缩管收缩不均，这些质量缺陷也是造成电缆故障的重要原因。

2 220kV高压电力电缆故障检测技术及其具体应用

220kV 高压电力电缆出现的故障，一般可分为开路故障、断线故障、低阻故障、高阻故障、闪络性故障。必须根据故障的具体情况进行具体分析，灵活应用不同的故障检测技术。

2.1 万用表检测

这是最常用的 220kV 高压电力电缆故障检测方法。其具体操作步骤如下：在出现故障的 220kV 高压电力电缆终端的缆芯与屏蔽层进行短接，然后在电缆的起始端，用万用表检测缆芯与屏蔽层之间的电阻值。若测得的电阻值上升到无穷大，则表明该电缆出现了开路故障；若测得的电阻值为缆芯正常电阻的 2 倍以上，则表明该电缆出现了断线故障。

2.2 直接高压闪络法

又称直闪法，直闪法适用于高阻闪络性故障。当 220kV 高压电力电缆出现故障点，但未形成电阻通道时，可直接向出现故障的电缆上施加直流电压。当试验电压上升到一定值时（一般超过数千伏或 10000V ），将击穿故障点产生闪络击穿。闪络出现后，会产生电流脉冲波，它在电力电缆与故障点间以行波的形式反射。检测人员通过电力电缆的测试端口，可以直接获取该行波的数据，根据行波波形判断放电脉冲波的反射时间，从而迅速找到故障点。直接高压闪络法具有精度高、检测速度快的优点。

2.3 电桥法

将 220kV 电力电缆的终端故障相与非故障相进行短接，电桥两臂分别连接故障相与非故障相。检测人员通过双臂电桥测出缆芯的直流电阻值，然后测量电缆的实际长度，按照电缆长度与电阻的正比关系，计算求出故障点的位置。电桥法可适用于断路故障。采用电桥法检测时，为保证测量精度，电桥连线要尽量缩短，而线径则要保证足够大，在计算过程中，必须保留小数的全部位数。如果220kV 电力电缆故障为单纯的短路故障，电桥可以不必接地；若电缆故障为短路且接地故障，则必须将电桥接地。虽然电桥法操作简单，应用广泛，但不却不适用于闪络故障检测。

2.4 脉冲检测法

2.4.1 低压脉冲反射法

向出现故障的电缆注入一个低压脉冲信号。该信号沿电缆传播到故障点，会产生脉冲反射，回送到测量点并被仪器记录下来。

检测人员通过计算发射脉冲与反射脉冲之间的时间差来进行测距，推算出故障点的位置。低压脉冲反射法适用于开路故障、接地故障、开路故障与低阻故障。

2.4.2 二次脉冲检测法

检测人员首先对出现故障的 220kV 高压电力电缆发射一个足以使故障点发生闪络的高压脉冲，同时触发第一个低压脉冲。在故障点的电弧熄灭前，故障点相对于该低压脉冲是完全短路的，因此可以得到一个完全短路的波形。当故障点的电弧熄灭时，再向电缆发现一个低压脉冲，该脉冲在遇到故障点发生反射，检测人员就可以记录下第二个波形。再将前后两次接收到的低压脉冲反射波形叠加，会看到一个明显的分叉点，该点所在位置即是故障点位置。

二次脉冲法可适用于故障点击穿后，放电电弧能够长时间存在存在的故障，包括高阻泄漏性故障、高阻闪络性故障等（这类故障约占 220kV 高压电力电缆故障的 60% ）。

3 结语

随着 220kV 高压电力电缆得到了普遍利用，高压电力电缆作为电网中最关键的输电设备，其安全性直接对电网的输电稳定性有着重要影响。 220kV 高压电力电缆的应用在为我国用电带来方便的同时，也有着明显的弊端，电压的增大无疑提高了输电电路的危险性，在使用过程中， 220kV 高压电力电缆一旦出现故障，很容易对周围的物体造成损害，并且经常出现人被高压电力电缆事故夺走性命的事情。在面对越来越多的 220kV 高压电力电缆故障问题，必须加强对故障检测的研究力度，做好 220kV 高压电力电缆故障预防措施。 ■参考文献

[1] 陈海雷 , 王大雷 , 刘作鹏 . 高压电力电缆实时在线监测主站系统应用研究 [J]. 信息记录材料 ,2018,19(6):96-97.

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