0.引言
在电力系统中，电力电缆既起到电能的输送和分配，又起到连接各种电器的作用。为了保证电源线的正常运行，必须采取有效的措施。保证准确地发现故障点。在加强全方位、多角度对高压电缆进行全方位、多角度的精细管理的同时，确保电网的安全、可靠、节能、高效、安全、稳定发展。
1.电力电缆故障常见类型及故障形成的原因
1.1高压电力电缆故障类型
高压电力电缆主要作为高压输电的载体。因敷设环境恶劣、受外力作用及电缆自身的不稳定等原因，使其不稳定增加，从而引起高压线路故障，给高压输电带来安全隐患。
（1）电缆断路
由于电路间无其它电阻导致闭环直接形成，在高压电缆中造成短路是很常见的。高压电缆的短路会产生巨大的电流和大量的热量，从而损坏设备，甚至可能导致严重的火灾，大规模的断电和经济损失。导致电缆短路的原因很多，其中一部分被认为是可以改变的，诸如芯线质量和电缆外保护层绝缘等因素，但也有一些被认为是无法避免的，如由于外力和天气原因造成高压电缆短路。
（2）电缆断路
虽然断开连接也是高压电缆的一种常见电源故障，但从根本上讲，它不同于短路。当受外力作用时，由于电缆不能形成闭环，高压电缆的动力传输无法正常进行。断电造成的损害远不及短路造成的严重损失。它只能切断电源，导致生产和建筑停止。造成高压电力电缆断线的原因主要有两个：一是生产过程中存在材料质量问题；二是电缆在外力作用下造成的断路。
（3）电缆接地
HVDC中的接地故障可以分为完全接地、低阻接地和高阻接地。完全接地和低电阻接地在本质上是一样的，即电源线直接形成一条回路，或由于电压过高而击穿电阻而形成一条回路，从而使整个电路形成闭合回路。高阻接地电阻一般大于500k欧姆。线路中断，造成电力传送失败。
1.2高压电力电缆故障原因
（1）材料缺陷，如果不对绝缘材料进行适当的保护和管理，将导致电缆绝缘材料的老化、污渍和潮湿。线缆连接附件制造不良，组装时不密封，或不符合有关规定，等等；在绝缘包缠过程中，绝缘层存在缺陷，如重叠间隙、断裂、裂缝和皱纹。（2）机械损伤。可以说，由机械损坏引起的电缆事故最为普遍。由自然现象引起的或由外部力量直接引起的损坏，如环境腐蚀、落石、车辆挤压等，都很容易损坏电缆主体；在安装和运输过程中，电缆都受到了破坏，过度弯曲损伤电缆，机械牵引导致电缆张力过高。（3）绝缘层老化，潮湿和过热会导致绝缘层老化变质，从而造成绝缘层的变质。端部及中间接头的粗加工将导致密封失效，并造成潮湿侵入。当加入绝缘介质时，在电场的作用下，内部气隙出现游离，导致了绝缘性能下降。（4）制作工艺粗糙。终端头、中间接头的防潮，制造工艺差，设计电场分布不合理，不符合使用要求，选材不当，均可能导致线缆端头绝缘失效。（5）过电压。造成故障的原因是由于瞬间过电压、工作电压和大气过电压引起的电缆绝缘击穿。
2.高压电力电缆的探测步骤
2.1高压电缆故障性质诊断
在对高压电缆故障特征进行诊断时，有必要从以下方面对其进行详细诊断。（1）不管是高还是低阻抗，都必须对电缆故障的电阻进行诊断；（2）必须对电缆故障的状态进行诊断，无论是闪络故障还是闭合故障；（3）必须对电缆故障的形式进行诊断，包括接地故障、短路故障、断线故障或上述各种故障的混合故障；（4）必须对电路故障的范围进行详细划分，包括单相、双向或三相故障。经过上述判断，可帮助电力电缆维修人员在最短的时间内确定故障点及故障距离。
2.2高压电缆距离
针对电缆故障的性质和敷设条件，一般采用现场行波法进行故障定位，即由电缆一端的测试仪确定到故障点的距离。低电压脉冲反射法用于检测低电阻、短路和开路故障，通过在故障点处观察反射脉冲与发射脉冲之间的时间间隔来测量距离。通过对反射脉冲极性的识别，确定故障的特征，计算出故障点的距离。断点故障产生的反射脉冲与传输故障产生的脉冲同源，短路故障产生的反射脉冲却相反。采用脉冲电压法和脉冲电流法处理高阻和闪络故障，利用测试设备对直流高压或脉冲高压信号产生的电缆故障进行检测，观察放电电压的脉冲点和故障点。通过测距测量得到故障仪器的瞬间脉冲信号。脉冲电流法与脉冲电压法不同之处在于脉冲电流法采用线性电流耦合器测量电缆损坏时产生的脉冲电流信号。脉冲电压法用电容、电阻和电感分压器测量脉冲电压信号。
2.3故障点的准确确定
在电缆故障定位中，常用的方法有脉冲放电测声法、音频感应法、声磁同步检测等。用脉冲放电声学测量法来固定现场，更直观、更简便。利用闪测仪预先计算到故障点的距离，确定故障点的大致位置，利用瞬时脉冲放电原理和球隙击穿的同步原理确定故障。故障点击穿放电, 产生较强的机械振动, 便听到“啪”“啪”声音, 利用这种现象在井下便可十分准确地进行故障定位。
3.电力电缆故障探测方法
3.1探测方法的发展
当前国内的电力电缆故障检测方法虽然各不相同，但总的趋势是一致的，即首先进行故障诊断，然后根据检测结果进行故障定位，最后根据故障部位提出及时的补救措施。当前国内外都采用电桥方法检测电缆故障。对小电阻故障来说，两种方法都比较精确。然而，对于高阻故障，可结合燃烧降阻法加大电流将故障的绝缘电阻降低。对于高阻故障主要采用直流检测法，是目前国内的主流方法。用电流电压闪变测量法可以解决电缆高阻故障的基本问题。目前国内应用较多，但由于某些因素的影响，仍需进行人工判断，因此存在一定的误差。上世纪90年代，出现了二次脉冲检测，低电压脉冲较为准确。在故障点，主要进行低压脉冲的传输。断点处的脉冲短路形成波形记忆，再返回到低压测量脉冲电缆。直接到达电缆末端，通过多次比较两次脉冲来确定故障点的具体位置。
3.2直流电桥法
按照故障点的不同，故障可分为开路故障、低阻断故障和高阻断故障。其检测方法取决于故障的性质。当出现故障时，必须找出故障的确切位置，并用某种方法确定故障位置。DC电桥法是一种常用的测距方法，该方法电缆沿线均匀，在惠斯通电桥原理的基础上，将电缆短路故障点两侧的黄线引入直流电桥。当体积增大时，需要使用HVDC桥，但由于HVDC桥的响应较慢，所以使用较少。
3.3脉冲反射法
脉冲法起源于70年代，其基本原理是：在发出脉冲信号后，信号经过故障点被反射，由反射波形判断故障类型和位置。脉冲法可分为低电压脉冲法和脉冲电压法。其工作原理是相同的，但对于不同的故障类型，它们各有优点。低电压脉冲反射法主要测量电缆的低阻、短路、断路故障。根据统计，这类故障占电缆故障的10%左右。另外，它还可用于对电缆总长度的标准测量，具有很高的精度，还可用于对电缆的中间、T型接头和末端进行区分。其不足之处是无法测量高阻故障和闪络故障。脉冲电压法的一个重要优点是不需要烧穿高电阻和闪络故障，直接利用故障击穿直接产生瞬时脉冲信号。检测速度快，检测过程简单。这是电缆故障检测技术的一大进步。
3.4二次脉冲法
基于脉冲反射法研制的二次脉冲法综合了低压脉冲反射法和脉冲电压法两种方法的优点，能够对故障进行准确的检测。试验过程中，低压脉冲先发出一个低压脉冲，使得电缆形成一个回路，再释放出高压脉冲。二者都能在故障的地方产生反射脉冲。分析和计算出的脉冲信号能准确定位故障点，并根据测试过程中脉冲信号的特点确定故障类型。
3.5脉冲电流法
脉冲电流法是80年代早期发展起来的检测方法。它安全、可靠、接线简单，显示出了强大的生命力。采用高压击穿电缆故障点(高阻和闪络故障)，通过仪器采集和记录击穿点产生的电流行波信号，对时测点和故障点来回传播的电流行波信号进行分析、判断，计算出与故障的距离。本发明采用线性电流耦合器收集电缆当前行波信号。脉冲电流法分直流高压闪络与冲击高压闪络两种测试方法。因为直流漏电电流大，当故障点电阻不很高时，电压几乎全降到了高压实验设备的内阻上去了。由于电缆电压低，故障点不会产生闪络，必须采取冲击措施。这种测试方法同样适用于大部分闪络测试。
4.结束语
伴随着对中国电力电缆特性研究的不断深入，已有大量的故障定位方法被实际应用。但目前的问题是，还没有一种测试方法适用于所有的故障电路。所以，在今后的发展过程中，电力电缆故障检修人员需要坚持具体问题具体分析，并结合电缆的实际情况加以具体分析。选取一个检验方法。不论电缆铺设状况如何，也不论其所处的环境如何，这都是检修人员必须考虑的重要因素。所以，采用合适的方法对电源电缆进行详细故障检测是一项十分困难的工作。维修人员需要更多的耐心，未来发生故障时，如何快速地找到故障点，从而快速地解决故障，减少停电损失，是电力领域的一个重要研究方向。
参考文献
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