摘要：隨著鐵路電氣化的發(fā)展，鐵路沿線主供行車(chē)信號(hào)及生產(chǎn)用電的10kV(自閉)貫通電力線較多地采用電力電纜敷設(shè)，同時(shí)電力電纜以其與鐵路電氣化線路互不干擾。所占空間、土地少，日常維護(hù)工作量小，美觀等特點(diǎn)，得以越來(lái)越多的應(yīng)用，但是也帶來(lái)一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，那就是電力電纜一般都隱蔽在地下，一旦發(fā)生故障，處置起來(lái)比較困難，需要借助專(zhuān)用儀器查找故障點(diǎn)。加強(qiáng)電力電纜的安全運(yùn)行，提高電纜故障處理水平，以保證鐵路10kV電力自閉、貫通線的可靠供電是鐵路電力部門(mén)的重要任務(wù)。

　　關(guān)鍵詞：電力電纜 故障原因 故障分類(lèi) 故障處理

　　引言：自中國(guó)第一條電氣化鐵路寶成鐵路起，到本世紀(jì)初中國(guó)電氣化鐵路從零到有，從單一到全面，鐵路10kV電力電纜在供配電中扮演著重要的角色。本文簡(jiǎn)單介紹鐵路10kV電力電纜的故障處置程序。

　　1 電纜故障產(chǎn)生原因

　　了解電纜故障產(chǎn)生的原因，有利于降低故障發(fā)生率，快速排除電纜故障。 電纜故障發(fā)生的原因大致有：

　　(1)機(jī)械損傷： 安裝時(shí)碰擠、過(guò)度彎曲; 電纜路徑上作業(yè)形成的外力破壞; 地面強(qiáng)烈震動(dòng)或沖擊性外力造成鉛(鋁)包疲勞破損; 自然力破壞。如土地沉降、路面下沉等;

　　(2)電纜外皮的電腐蝕和化學(xué)腐蝕：電纜附近有強(qiáng)電力場(chǎng)存在或酸堿作業(yè)區(qū)，往往使電纜在長(zhǎng)期腐蝕環(huán)境中造成絕緣損壞。

　　(3)拙劣的技工工藝和潮濕環(huán)境下作頭，或不按技術(shù)要求敷設(shè)電纜。

　　(4)電纜長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行造成電纜過(guò)熱，加速了絕緣老化。

　　(5)雷擊和線路故障引起過(guò)電壓擊穿。

　　2 電纜故障分類(lèi)

　　目前電力電纜故障可涉及到三大故障：導(dǎo)體故障(芯線及金屬屏蔽層)、主絕緣故障和護(hù)套故障，結(jié)合鐵路運(yùn)營(yíng)工作需求，常見(jiàn)的電纜故障類(lèi)型可安兩種方法分類(lèi)

　　2.1 按電纜的結(jié)構(gòu)特性分類(lèi)

　　分析電力電纜的結(jié)構(gòu)組成，我們知道電力電纜主要有三種結(jié)構(gòu)組成：?jiǎn)涡倦娎|、三芯電纜，因此有以下故障類(lèi)型：

　　2.1.1單相接地故障 電纜的其中一相對(duì)地絕緣層特性變壞，形成泄露性故障，既此相對(duì)地絕緣層形成了固定的電阻通道，其電阻值或大或小或零，這種故障的電纜導(dǎo)體芯線和相間絕緣良好。

　　2.1.2單相故障 電纜的其中一相對(duì)地絕緣層特性變壞或擊穿特性變低，形成泄露性故障或者閃絡(luò)性故障。這種故障的電纜導(dǎo)體芯線和相間絕緣良好。

　　2.1.3相間故障 電纜中的兩相間或三(四)相間絕緣層電導(dǎo)特性變壞或擊穿特性變低，形成泄露性故障或者閃絡(luò)性故障, 這種故障的電纜導(dǎo)體芯線和相對(duì)地絕緣良好。

　　2.1.4相間并對(duì)地故障 電纜的兩相之間并對(duì)地，或三(四)相之間并對(duì)地形成泄露性故障或者閃絡(luò)性故障，這種故障情況的電纜導(dǎo)體芯線良好。

　　2.1.5開(kāi)路故障 電纜的一芯或多芯導(dǎo)體或者金屬屏蔽曾完全斷線或似斷非斷的情況，稱(chēng)為開(kāi)路故障，這種故障情況的電纜相對(duì)地絕緣良好。

　　2.1.6混合性故障 電纜中同時(shí)存在兩種以上故障的情況，稱(chēng)之為混合性故障。

　　2.2電纜故障的絕緣阻抗上分類(lèi)

　　可分為開(kāi)路故障、故障、高阻故障(高壓泄漏性故障、高壓閃絡(luò)性故障)電力電纜故障是由于電纜的絕緣損壞而引起的，一般故障的類(lèi)型大體上分為①低阻(短路)故障和斷路故障;②高阻泄漏故障和閃絡(luò)性故障兩大類(lèi)。

　　2.2.1 低阻故障和開(kāi)路故障

　　凡是電纜故障點(diǎn)絕緣電阻下降至該電纜的特性阻抗，甚至直流電阻為零的故障均稱(chēng)為低阻故障或短路故障;凡是電纜絕緣電阻無(wú)窮大或雖正常電纜的絕緣電阻值相同，但電壓卻不能饋至用戶(hù)端的故障均稱(chēng)為開(kāi)路(斷路)故障。

　　2.2.2 高阻故障(包括高阻泄漏故障和閃絡(luò)性故障)

　　電纜故障點(diǎn)的直流電阻大于該電纜的特性阻抗的故障均為高阻故障。

　　高阻泄漏故障

　　在作電纜高壓絕緣試驗(yàn)時(shí)，泄漏電流隨試驗(yàn)電壓的增加而增加。在試驗(yàn)電壓升高到額定值時(shí)(有時(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到額定值)，泄漏電流超過(guò)允許值，稱(chēng)為高阻泄漏故障。

　　閃絡(luò)性故障

　　試驗(yàn)電壓升至某值時(shí)，監(jiān)視泄漏電流的電表指值突然升高，表針且呈閃絡(luò)性擺動(dòng);電壓稍下降時(shí)，此現(xiàn)象消失，但電纜絕緣仍有極高的阻值，這表明電纜存在有故障。而這種故障點(diǎn)沒(méi)有形成電阻信道，只有放電間隙或閃絡(luò)表面的故障便稱(chēng)為閃絡(luò)性故障。

　　3 電纜故障處理

　　第一步：電纜故障性質(zhì)的確定

　　測(cè)試故障之前要確定：故障電阻是低阻還是高阻;是閃絡(luò)性還是泄漏型型故障;是開(kāi)放性的還是封閉型的;是接地、短路、斷線還是它們的混合;是單相、兩相還是三相故障。

　　判斷故障性質(zhì)最好用搖表確定高阻還是低阻故障。以確定測(cè)試方法。

　　第二步：故障距離粗測(cè)

　　利用低壓脈沖法先測(cè)定被測(cè)電纜的全長(zhǎng)和短路、斷路故障的距離。對(duì)于高阻故障，可用高壓智能電橋，高壓閃絡(luò)法(電流取樣法、電壓取樣法、三次脈沖法)測(cè)出故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離。

　　第三步：測(cè)尋電纜的埋設(shè)路徑，便于在電纜的正上方進(jìn)行精確定位。

　　第四步：精確定點(diǎn)

　　對(duì)電纜施加沖擊高壓(或脈動(dòng)高壓)，利用故障點(diǎn)的放電聲波，在粗測(cè)故障距離范圍內(nèi)，用聲測(cè)法(聲磁同步法)進(jìn)行精確故障點(diǎn)定位。

　　4 故障距離測(cè)試

　　4.1 低壓脈沖測(cè)試法

　　用低壓脈沖法可以直觀地看到低阻、短路故障及斷路故障。低壓脈沖法應(yīng)用范圍：

　　1) 主要用于測(cè)試電力電纜的開(kāi)路(包括斷線)、相間或相對(duì)地泄漏性低阻故障(包括短路);同軸線及兩芯以上電線電纜的開(kāi)路、低阻故障。

　　2) 測(cè)試已知絕緣介質(zhì)電纜的全長(zhǎng)。

　　3) 校準(zhǔn)已知長(zhǎng)度電纜的電波傳輸速度。

　　4) 判斷電纜開(kāi)路故障和短路故障的屬性。

　　5) 測(cè)試電纜中間接頭的位置。

　　4.2 高壓閃絡(luò)電流法

　　電力電纜的高阻故障幾乎占全部故障率的90%以上。在未經(jīng)“燒穿”處理之前，絕大部分故障都不適合直接采用低壓脈沖法或電橋法測(cè)試。雖然有一部分高阻故障利用交流或直流“燒穿”設(shè)備可以使故障點(diǎn)因電流通過(guò)而發(fā)熱碳化使電阻值變低，以適合低壓脈沖法測(cè)量。然而大量的實(shí)踐證明，并不是所有的高阻故障都能用“燒穿”法燒成低阻故障的。有的接頭故障長(zhǎng)期燒而不穿，有的阻值甚至越燒越高。為了解決這樣的問(wèn)題就必須采用高壓閃絡(luò)測(cè)量法。

　　4.3 三次脈沖法

　　主要用來(lái)測(cè)試高阻及閃絡(luò)性故障的故障距離，使用這種方法測(cè)試電纜故障距離需要滿(mǎn)足如下條件：一是故障點(diǎn)處能在高電壓的作用下發(fā)生弧光短路放電;二是測(cè)距儀能在弧光放電的時(shí)間內(nèi)發(fā)出并能接收到低壓脈沖的發(fā)射信號(hào)。

　　4.4 電纜故障點(diǎn)定位

　　定點(diǎn)是在解決了電纜故障距離粗測(cè)及路徑探測(cè)后的所要做的工作，由于電纜鋪設(shè)中的變化性(預(yù)留等原因)，因此測(cè)距只是粗測(cè)，往往存在很大誤差，要找到故障點(diǎn)得精確位置，就必須通過(guò)定點(diǎn)來(lái)確定。

　　(1)聲測(cè)法

　　當(dāng)故障點(diǎn)在高壓作用下會(huì)產(chǎn)生放電，并產(chǎn)生回波、聲波、電磁波等現(xiàn)象，利用故障點(diǎn)處的聲波來(lái)判斷故障點(diǎn)的方法就叫聲測(cè)法。

　　聲測(cè)法的基本測(cè)試原理是： 在電纜的故障相上施加足夠高的沖擊高壓，強(qiáng)迫故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)擊穿。由于故障點(diǎn)擊穿瞬間會(huì)發(fā)出“啪、啪”的聲音和強(qiáng)烈的電纜震動(dòng)波，此震動(dòng)波會(huì)經(jīng)泥土介質(zhì)傳到地表面。采用高靈敏度的聲電傳感器拾取此微弱的震動(dòng)信號(hào)，使之變成電信號(hào)放大后由耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)。地面拾取的聲音最大處下面即為電纜故障的具體位置。

　　(2)聲磁同步法

　　交聯(lián)電纜的故障大部分為封閉故障，故障點(diǎn)的放電聲往往在十幾米甚至幾十米都有幾乎一樣大的響聲，這給定點(diǎn)帶來(lái)了很大的困難。同時(shí)接收放電時(shí)產(chǎn)生的聲波及電磁波，并通過(guò)計(jì)算出聲波與電磁波的時(shí)間差，根據(jù)計(jì)算確定電纜故障點(diǎn)，此種方法叫聲磁同步法。

　　電力論文投稿刊物：電線電纜是線纜行業(yè)主要的學(xué)術(shù)性刊物，供電線電纜科研、設(shè)計(jì)、制造及使用部門(mén)的廣大科技人員及大專(zhuān)院校師生學(xué)術(shù)交流與參考。

　　結(jié)語(yǔ)：在電纜故障的現(xiàn)場(chǎng)情況是復(fù)雜的。產(chǎn)生故障的原因、故障距離、電纜種類(lèi)、電纜粗細(xì)、沖擊高壓幅度、受潮程度、定點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境噪聲、電纜埋設(shè)深度、發(fā)生故障時(shí)間的長(zhǎng)短、所選用的測(cè)試方法等，都直接影響了故障波形的變化。在無(wú)把握判斷的情況下，用多種方法測(cè)試，相互驗(yàn)證后，再下決心定點(diǎn)。在確實(shí)聽(tīng)到故障點(diǎn)的震動(dòng)聲后才能動(dòng)土，切不可亂挖、亂刨、亂鋸。否則將造成人力物力財(cái)力的浪費(fèi)，延誤恢復(fù)供電時(shí)間會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。

　　作者：張璽