摘 要： 随着城市电力电缆投运数量的不断增多，开展故障定位技术及故障防范措施探讨研究，已成为城市电网运行维护人员工作的核心内容，通过深入研究城市电网中地埋电力电缆故障类型和故障特性后，探讨减少电力电缆故障的防范措施，以确保城市电网安全可靠、节能经济的高效稳定运行。
关键词： 城市电网；地埋电力电缆；故障排查；防范措施
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210134－02
采用电力电缆供电模式具有供电安全可靠性高、有利于城市供电网络规划布局等优点，在城市电网中得到了广泛推广使用。然后由于埋地敷设的电力电缆其特殊安装部位，加上电力电缆在安装施工过程中没有做好数据资料的完善记录，且由于测试设备受外部因素的影响不能准确定位等多种因素的共同影响，当电力电缆出线故障后，其故障类型判别和故障点查找非常困难。当电力电缆出现故障后，如果在长时间内不能找到故障点，并通过相关检修措施排除故障，必然会导致较大的停电损失。地埋电力电缆由于埋设在地下，不能直观查看电缆外观以判断电缆故障点，一旦发生故障，通常需要花费数小时甚至几天的时间才能排除电缆故障。因此，对地埋电力电缆在运行过程中可能出现的故障进行归纳总结，并在故障类型判别和故障排查过程中，合理选择故障测试仪器设备，有效提高电力电缆故障定位的准确可靠性，缩短电力电缆故障排除时间，有效降低故障停电损失，就成为城市电力电缆运行维护人员普遍关注的问题。笔者结合自我多年实际工作经验，对城市地埋电力电缆在运行过程中可能出现的故障类型和故障原因进行归纳总结，并对实际故障排查工作中常用的故障检测方法进行简单分析探讨，以期为城市地埋电力电缆运行维护过程中的故障事故防范或故障排查分析提供一定帮助，确保电力电缆线路安全可靠、节能经济的高效运行[1]。
1 地埋电力电缆故障类型分析
城市电网中地埋电力电缆故障类型的正确判断，对于故障点的快速检测定位非常重要。电力电缆故障分析简化示意图如图1所示：
图1 电缆电缆故障分析简化示意图
从大量实际工作经验可知，电力电缆故障类型判别与故障点定位检测过程中，主要以故障点的绝缘电阻值大小作为主要判别依据。按照故障点处的绝缘电阻值通常可以将电力电缆故障划分为开路故障、低阻故障、高阻故障等几大类。
1.1 开路故障
当电力电缆发生故障后，如果通过检测仪器发现电缆相间或相对地间的绝缘电阻值达到电缆正常运行所要求的规定值，但工作电压却不能有效传输到供电终端（一种为完全没有电压；另一种虽然供电终端能检测到电压，但终端负载能力较差两种情况），通常将上述两种故障现象称为开路故障。对于故障分析简化示意图1而言，若检测点H处的电阻Rk=∞，则表明故障点H处存在断线故障，这也是电力电缆出线开路故障中的典型故障。
1.2 低阻故障
当电力电缆在运行过程中发生相间或相对地间的绝缘受损等情况时，检测仪器所测到的绝缘电阻将比电缆正常运行时小。从大量实际电力电缆检修维护工作经验可知，当电力电缆某部位绝缘电阻小于10倍电力电缆正常运行特性阻抗时，就可以称为低阻故障。对于低阻故障可以采用低压脉冲反射法来对故障点进行定位排查。对于故障分析简化示意图1而言，若检测点M处的电阻Rd=0，则表明故障点M处存在短路故障，这也是电力电缆出线低阻故障中的典型故障。
1.3 高阻故障
当电力电缆在运行过程中发生相间或相对地间的绝缘受损等情况时，检测仪器所测到的绝缘电阻将比电缆正常运行时要小，但其值要比大于10倍电力电缆正常运行特性阻抗时，可以称为高阻故障。由于高阻故障大多属于泄漏性或闪络性故障，因此，低阻故障检测所采用的低压脉冲反射法不能套用到电力电缆高阻故障诊断中。对于此类故障可以采取预防性试验等检测方法。在对电缆进行预防性试验时，若存在泄漏高阻故障时，故障部位处的泄漏电流将会随试验电压的升高而不断增大。同时当试验电压升高至电力电缆正常运行额定电压时（试验过程中有时还远远达不到该额定值）时，故障部位处的泄漏电流将会超过电力电缆允许值。若存在闪络性高阻故障时，当试验电压升高到一定值时，故障部位处的泄漏电流将随故障点得突然击穿而突然增大，且泄漏电流值呈现闪络性周期波动的特点；当试验电压稍微减小时，泄漏电流闪络特性就会消。对于故障分析简化示意图1而言，若检测点N处于较高试验电压条件下，其绝缘电阻Rg=0，而当试验电压稍微降低时，Rg=∞，表明监测点N处存在闪络性高阻故障。随着交联聚乙烯（XLPE）电缆在城市电网中得到广泛推广使用，闪络性高阻故障在地埋电力电缆故障中所占的比例在不断增高，且此类故障由于具有闪络特性，对于故障点排查比较困难[2]。
2 地埋电力电缆常见故障原因分析
2.1 机械损伤
机械损伤引起的电力电缆故障是电力电缆故障的主要原因。在电力电缆安装施工等过程中均可能造成电力电缆发生轻微机械损伤，但在试运行过程中，该类故障没有被有效检测出来，在电缆运行几个月甚至几年后，由于热量、外力等原因，就会诱导电力电缆存在的安全隐患演变为故障。工程中造成地埋电力电缆发生机械损伤的主要原因包括以下几个方面：
1）安装施工时的损伤。电力电缆在安装敷设过程中，施工机械等不小心碰伤电缆、施工机械牵引力过大而造成电缆拉伤、以及大截面电缆在施工时过度弯曲而损伤等。
2）电缆敷设区施工外力损坏。在地埋电缆敷设路径上或电缆周围进行施工时，由于施工不小心，或没有注意到有地埋电缆等原因，造成施工机械直接作业到电缆上，造成电缆发生外力破坏拉伤、挖断等不利现象。
3）地基沉降等外力破坏。由于地基沉降或地表冲击性负荷等造成电缆外绝缘发生拉裂拉断等不利现象。
2.2 绝缘受潮
地埋电力电缆外绝缘受潮后，也会很容易引起电缆发生故障。
1）因电缆分支接头盒或终端盒的密封结构不严实或安装不良从而造成电缆运行过程中出现进水引起电缆绝缘受潮。
2）电缆生产制造过程中引起的金属外护套上存在小孔或裂缝等不利现象引发绝缘受潮。
3）电力电缆在运行过程中，其金属外护套因地基沉陷等被外物所刺伤或由于腐蚀而出现穿孔导致电缆绝缘受潮。
4）电力电缆中间接头和终端头的防水、电缆相互间干扰造成电场分布不周密、以及绝缘材料选用不当、制造工艺不良等均会造成电缆发生受潮故障。
2.3 绝缘老化变质
电力电缆在运行过程中，过负荷引起的过热、复杂电磁环境引起的绝缘介质游离等均可能造成电缆绝缘下降。安装在敷设密集、电缆沟、以及电缆隧道等区域的电力电缆，其在运行过程中由于通风不良、与其它热力管道接近等，均会造成电力电缆运行环境恶化，加上自身运行发热而加速电缆绝缘老化。由于雷击线路或内部过电压等作用下，均可能造成地埋电缆绝缘发生击穿，从而形成故障。大气与内部过电压作用，使电缆绝缘击穿，形成故障。由于地埋电缆敷设部位地下酸碱腐蚀、杂散电流等影响，均可能造成电缆外包绝缘受腐蚀出现麻点、开裂、甚至穿孔等情况，从而造成电缆发生故障。
从上述分析，加上多年实际工作经验可知，随着电缆制造工艺技术的不断提高，由于制造缺陷而引起的地埋电缆故障在实际工程中并不多见，因此，在分析地埋电缆故障类型和故障点排查过程中，尤其要掌握地埋电缆敷设施工、过负荷运行等引起的故障及修复措施，缩短电缆故障处理时间，确保电缆高效稳定的运行。
3 减少地埋电力电缆故障的防范措施
3.1 加强电力电缆安全运行管理
为了确保城市电网中电力电缆及相关设备的安全可靠、节能经济的运行，在电网日常运行过程中必须加强运行维护管理力度。除了应按相关规程和作业流程完成正常检查外，还以加强电力电缆相关设备的日常巡视力度，另外地埋电力电缆相关施工、技改等技术资料的管理也是城市电网运行维护相关部门必须要重视的基础性工作。丰富的运行维护技术资料，不仅可以为供电企业制定和修订相关运行维护检修规程和技术指导提供详细的参考，同时还可以为电缆故障类型判别及故障点排查提供判别依据[3]。
3.2 提高电力电缆规划设计施工水平
对于城市电网而言，供其进行规划的可用土地资源较少，加上城市管网线路较多，从而造成地埋电力电缆线路的运行环境变得相当复杂。加上城市建设步伐的不断加快，直埋电力电缆等很容易由于其它工程施工而发生挖断、拉伤拉裂等故障。由于其它工程施工等外力破坏而造成的电缆事故在城市电网故障中所占的比重相当大。因此建议在城市电网地埋电缆设计和敷设施工时，电力电缆线路应尽量避免采用直埋等抗外力强度较差的敷设方式，宜采用埋管、隧道等抗外力强度较高的地下通道敷设方式。在同一电缆沟、电缆桥架等通道中敷设距离较近的不同回路电力电缆线路时，相互间建议加设隔断设施，防止电缆在运行过程中相互干扰，且可以避免相邻线路出现事故后而引起周围电力电缆线路也随之发生次生事故。应选择有资格证书、技术优秀、经验丰富的施工队伍进行城市地埋电力电缆进行施工，以降低因施工不良等造成的电缆事故发生。
3.3 加强电力电缆线路日常运行技术监督管理
由于城市管网复杂度不断加强，新辟的电力电缆线路通道的难度也在不断加大。在日常运行维护管理过程中，要提高地埋电力电缆线路的巡视监督管理水平，通过加强宣传、现场监督等措施，降低城市野蛮施工等外力引起的电缆事故发生。在实际运行维护管理过程中，要结合采用先进的测试及技术监督自动化管理系统，如：采用远红外成像技术，加强电力电缆附件各连接点、外护套、以及重点监控部位的线路运行工况状态测量工作，确保电力电缆具有较高的安全水平。
4 结束语
城市电力电缆线路故障类型判别、故障点排查、以及减少电缆故障的防范措施，无论在理论还是在工程实践应用方面，均还有很多有待进一步加深认识和解决的问题。了解地埋电力电缆故障类型和发生故障的真正原因，并结合工程实际情况，制定完善的电力电缆故障的防范措施，对减少电力电缆故障，确保电力电缆安全可靠、节能经济的高效稳定运行具有非常重要的技术指导意义。
参考文献：
[1]孙启飞，电缆检测技术的应用及提高[J].低压电器，2010（01）：149-153.
[2]陆锋，电力电缆故障的诊断及防范[J].供用电，2006，23（6）：45-48.
[3]杨孝志、陆巍，电力电缆故障定位技术与方法[J].电力设备，2007，8（11）：22-24.
