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電纜故障原因分析
日期：2024-12-18 19:17
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摘要：
電纜故障原因分析
概述
在電力行業和一些使用電纜的行業，特彆是在一些複雜的電力係統中，要找到地下電纜的故障是十分困難的事。在電纜上使用脈衝的時間儘量短，且能提高故障探測效率，是許多電力公司追求的目標。隨著科學技術的發展和科研人員的不懈努力探索，已研製出技術先進、性能優良、操作方便的電力電纜故障檢測設備，探測成本降低且效率高，減少停電時間，為提高供電可靠性、保證工業生產提供了技術保障。
2電纜故障產生的原因
2.1機械損傷
很多故障是由於電纜安裝時不小心造成的機械損傷或安裝後靠近電纜路徑作業造成的機械損傷而直接引起的。有時如果損傷輕微，在幾個月甚至幾年後損傷部位的破壞才發展到鎧裝鉛皮穿孔，潮氣浸入而導致損傷部位徹底崩潰形成故障。
2.2電纜外皮的電腐蝕
如果電力電纜埋設在附近有強力地下電場的地麵下（如大型行車、電力機車軌道附近），往往出現電纜外皮鉛包腐蝕致穿的現象，導致潮氣侵入，絕緣破壞。
2.3化學腐蝕
電纜路徑在有酸堿作業的地區通過或煤氣站的苯蒸汽往往造成電纜鎧裝和鉛包大麵積長距離被腐蝕。
2.4地麵下沉
此現象往往發生電纜穿越公路、鐵路及高大建築物時，由於地麵的下沉而使電纜垂直受力變形，導致電纜鎧裝、鉛包破裂甚至折斷而造成各種類型的故障。
2.5電纜絕緣物的流失
電纜鋪設時地溝凹凸不平，或處在電桿上的戶外頭，由於電纜的起伏、高低落差懸殊，高處的電纜絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導致故障發生。
2.6長期過荷運行
由於過荷運行，電纜的溫度會隨之升高，尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導致電纜的較薄弱處和對接頭處首先被擊穿。在夏季，電纜故障率高的原因正在於此。
2.7震動破壞
鐵路軌道下運行的電纜，由於劇烈的震動導致電纜外皮產生彈性疲勞而破裂形成故障。
2.8拙劣的技工、拙劣的接頭與不按技術**要求鋪設電纜，往往都是形成電纜故障的重要原因。
2.9在潮濕的氣候條件下作接頭
使接頭封裝物內混入水蒸氣而耐不住試驗電壓，往往形成閃絡性故障。
3電纜故障探測方法
3.1錘擊（脈衝）法
這種技術在一個簡單的電纜係統中探測高祖故障是*有效的。錘擊法包括采用一個脈衝或衝擊電壓來衝擊停電的電纜，當一個有效的高壓衝擊脈衝集中在故障區域時，故障點就閃絡，並產生一個操作人員可聽見的沿電纜表麵傳輸的錘擊聲。但探測電纜故障往往需要幾次錘擊，多次重複錘擊可能會損壞電纜。
3.2時域反射測量法（TDR）
一種在電纜結構上通過改變所產生的脈衝反射來顯示的低壓電弧反射技術。這種脈衝反射是記錄在TDR的屏幕上，並且同特性圖形（在故障前進行和記錄的特性圖形）相比較，或者與同一電纜線路上的健全相所做出的特性圖形相比較。故障點的距離是由圖形散射點來確定的。TDR是探測低阻故障的*有效的方法之一。但TDR的圖形分析需要經過培訓並有經驗的操作員來進行分析操作。
高阻故障和複雜的係統，就要求具有更高的能量等級。高壓電弧發射的一些方法，例如數字式電弧反射法和差異電弧反射法，均需要特殊的設備和嚴格培訓的操作人員。
4探測裝置
4.1快速裝置探測器
這種裝置可探測回路斷電之前當電纜**次燃弧時由故障發出的波形，而被捕獲的波形，經處理儲存在探測器的監視器中，而監視器是鏈接在URD係統中通常的斷開點。這種裝置有兩個傳感器，以便監視一個回路兩邊的暫態故障。當故障發生時，兩個暫態峰值之間的時間間隔給出了到故障點的距離。FFF能自動工作，無需嚴格培訓的操作人員。此裝置完全可以安裝在URD回路中，作為長久性的檢測儀器，以便探測做發生的故障。或者說故障發生後，該裝置可作為探測工具使用。由於該裝置在故障之後采用電纜額定值或低於額定值的電壓，脈衝進行一次性的衝擊，而且放電隻進行一次，因此對電纜的損害*小。
每一單相的開始輻射性或環形回路，僅進需要一臺探測器，而三相係統則每相均需要安裝一臺探測器裝置，通過RS-232接口可把故障位置信息發送到電力公司調度室快速響應的遙控通信計算機中心。
4.2**響應裝置（FirstResponse）
是一種電池供電的錘擊物高壓耦合器同一種單錘擊來組成隔離變壓器之間故障電纜段的電纜雷達係統，並能測量到故障點的距離。該裝置采用數字式電弧反射技術，探測時需要高能量的濾波器。在複雜係統的高祖故障，廠產生乾擾信號，這些信號通過一些接頭和星形連接的分接頭乾擾探測，因此需要更高的能量來快速而準確的查明故障。專用的送電線路和複雜的網絡係統，通常設有入孔和管道，這些入孔和管道可能集聚大量的水而導致電纜故障。探測到水引起的閃絡的準確故障點很困難。為探測閃絡，電壓能級或脈衝發生器的電容必須提高到能引起擊穿為止。要查明紙絕緣的鉛包電纜（PILC）和擠壓絕緣電纜的水故障，使其引起閃絡的能給就需要達到5400J，這比探測URN故障所需能量高出幾倍。這就相應的要求裝設濾波器以便有效的保護儀器和操作人員免受來自高壓的危險。
除上述兩種裝置外，目前*先進的探測裝置是故障/電纜分析係統-BiddleDART-6000，在電纜故障探測方麵取得了十分顯著的成效。該裝置可應用於多種類型電纜，探測故障效率高，衝擊時間短。BiddlDART-6000采用計算機分析數據，用雷達探測，可使用常規的TDR法、電弧反射法、衝擊法（電流衝擊）和衰減法（電壓衝擊）等探測方法。DART技術通過衝擊前和衝擊時，凍結一些TDR的軌跡來提高標準的電弧反射法的探測能力，從而排除了那些無關的和乾擾的反射，僅留下由故障引起的TDR反射，簡化了TDR的信號判斷過程。
DATR-6000自問世以來，顯示出不同凡響的技術性能，在探測地埋擠壓絕緣故障時成功率達98%，探測電網饋電線、配電饋電線、PILC故障和某些水故障成功率在70%以上。
5結論
隨著科學技術的不斷發展和電纜故障探測應用領域技術人員的不懈努力**，電纜故障探測技術將不斷發展，新的探測裝置將不斷更新換代，探測效率和準確性逐步提高，探測誤差減小並趨於零，探測過程中對電纜的傷害會逐步降低並接近零。
概述
在電力行業和一些使用電纜的行業，特彆是在一些複雜的電力係統中，要找到地下電纜的故障是十分困難的事。在電纜上使用脈衝的時間儘量短，且能提高故障探測效率，是許多電力公司追求的目標。隨著科學技術的發展和科研人員的不懈努力探索，已研製出技術先進、性能優良、操作方便的電力電纜故障檢測設備，探測成本降低且效率高，減少停電時間，為提高供電可靠性、保證工業生產提供了技術保障。
2電纜故障產生的原因
2.1機械損傷
很多故障是由於電纜安裝時不小心造成的機械損傷或安裝後靠近電纜路徑作業造成的機械損傷而直接引起的。有時如果損傷輕微，在幾個月甚至幾年後損傷部位的破壞才發展到鎧裝鉛皮穿孔，潮氣浸入而導致損傷部位徹底崩潰形成故障。
2.2電纜外皮的電腐蝕
如果電力電纜埋設在附近有強力地下電場的地麵下（如大型行車、電力機車軌道附近），往往出現電纜外皮鉛包腐蝕致穿的現象，導致潮氣侵入，絕緣破壞。
2.3化學腐蝕
電纜路徑在有酸堿作業的地區通過或煤氣站的苯蒸汽往往造成電纜鎧裝和鉛包大麵積長距離被腐蝕。
2.4地麵下沉
此現象往往發生電纜穿越公路、鐵路及高大建築物時，由於地麵的下沉而使電纜垂直受力變形，導致電纜鎧裝、鉛包破裂甚至折斷而造成各種類型的故障。
2.5電纜絕緣物的流失
電纜鋪設時地溝凹凸不平，或處在電桿上的戶外頭，由於電纜的起伏、高低落差懸殊，高處的電纜絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導致故障發生。
2.6長期過荷運行
由於過荷運行，電纜的溫度會隨之升高，尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導致電纜的較薄弱處和對接頭處首先被擊穿。在夏季，電纜故障率高的原因正在於此。
2.7震動破壞
鐵路軌道下運行的電纜，由於劇烈的震動導致電纜外皮產生彈性疲勞而破裂形成故障。
2.8拙劣的技工、拙劣的接頭與不按技術**要求鋪設電纜，往往都是形成電纜故障的重要原因。
2.9在潮濕的氣候條件下作接頭
使接頭封裝物內混入水蒸氣而耐不住試驗電壓，往往形成閃絡性故障。
3電纜故障探測方法
3.1錘擊（脈衝）法
這種技術在一個簡單的電纜係統中探測高祖故障是*有效的。錘擊法包括采用一個脈衝或衝擊電壓來衝擊停電的電纜，當一個有效的高壓衝擊脈衝集中在故障區域時，故障點就閃絡，並產生一個操作人員可聽見的沿電纜表麵傳輸的錘擊聲。但探測電纜故障往往需要幾次錘擊，多次重複錘擊可能會損壞電纜。
3.2時域反射測量法（TDR）
一種在電纜結構上通過改變所產生的脈衝反射來顯示的低壓電弧反射技術。這種脈衝反射是記錄在TDR的屏幕上，並且同特性圖形（在故障前進行和記錄的特性圖形）相比較，或者與同一電纜線路上的健全相所做出的特性圖形相比較。故障點的距離是由圖形散射點來確定的。TDR是探測低阻故障的*有效的方法之一。但TDR的圖形分析需要經過培訓並有經驗的操作員來進行分析操作。
高阻故障和複雜的係統，就要求具有更高的能量等級。高壓電弧發射的一些方法，例如數字式電弧反射法和差異電弧反射法，均需要特殊的設備和嚴格培訓的操作人員。
4探測裝置
4.1快速裝置探測器
這種裝置可探測回路斷電之前當電纜**次燃弧時由故障發出的波形，而被捕獲的波形，經處理儲存在探測器的監視器中，而監視器是鏈接在URD係統中通常的斷開點。這種裝置有兩個傳感器，以便監視一個回路兩邊的暫態故障。當故障發生時，兩個暫態峰值之間的時間間隔給出了到故障點的距離。FFF能自動工作，無需嚴格培訓的操作人員。此裝置完全可以安裝在URD回路中，作為長久性的檢測儀器，以便探測做發生的故障。或者說故障發生後，該裝置可作為探測工具使用。由於該裝置在故障之後采用電纜額定值或低於額定值的電壓，脈衝進行一次性的衝擊，而且放電隻進行一次，因此對電纜的損害*小。
每一單相的開始輻射性或環形回路，僅進需要一臺探測器，而三相係統則每相均需要安裝一臺探測器裝置，通過RS-232接口可把故障位置信息發送到電力公司調度室快速響應的遙控通信計算機中心。
4.2**響應裝置（FirstResponse）
是一種電池供電的錘擊物高壓耦合器同一種單錘擊來組成隔離變壓器之間故障電纜段的電纜雷達係統，並能測量到故障點的距離。該裝置采用數字式電弧反射技術，探測時需要高能量的濾波器。在複雜係統的高祖故障，廠產生乾擾信號，這些信號通過一些接頭和星形連接的分接頭乾擾探測，因此需要更高的能量來快速而準確的查明故障。專用的送電線路和複雜的網絡係統，通常設有入孔和管道，這些入孔和管道可能集聚大量的水而導致電纜故障。探測到水引起的閃絡的準確故障點很困難。為探測閃絡，電壓能級或脈衝發生器的電容必須提高到能引起擊穿為止。要查明紙絕緣的鉛包電纜（PILC）和擠壓絕緣電纜的水故障，使其引起閃絡的能給就需要達到5400J，這比探測URN故障所需能量高出幾倍。這就相應的要求裝設濾波器以便有效的保護儀器和操作人員免受來自高壓的危險。
除上述兩種裝置外，目前*先進的探測裝置是故障/電纜分析係統-BiddleDART-6000，在電纜故障探測方麵取得了十分顯著的成效。該裝置可應用於多種類型電纜，探測故障效率高，衝擊時間短。BiddlDART-6000采用計算機分析數據，用雷達探測，可使用常規的TDR法、電弧反射法、衝擊法（電流衝擊）和衰減法（電壓衝擊）等探測方法。DART技術通過衝擊前和衝擊時，凍結一些TDR的軌跡來提高標準的電弧反射法的探測能力，從而排除了那些無關的和乾擾的反射，僅留下由故障引起的TDR反射，簡化了TDR的信號判斷過程。
DATR-6000自問世以來，顯示出不同凡響的技術性能，在探測地埋擠壓絕緣故障時成功率達98%，探測電網饋電線、配電饋電線、PILC故障和某些水故障成功率在70%以上。
5結論
隨著科學技術的不斷發展和電纜故障探測應用領域技術人員的不懈努力**，電纜故障探測技術將不斷發展，新的探測裝置將不斷更新換代，探測效率和準確性逐步提高，探測誤差減小並趨於零，探測過程中對電纜的傷害會逐步降低並接近零。