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电力电缆故障检测定位原理的分析与研究

【摘要】随着社会的飞速发展，保障线路的安全运行，快速、

准确的实现电力线路故障检测与定位，具有显著的经济效益与社会

效益。为了准确定位电力电缆的故障，保障电缆线路的安全，本文

对电力电缆故障检测定位原理进行了分析与研究，并找出了电缆故

障时所呈现出异样的参数，为故障检测提供了理论基础。

【关键词】电力电缆；故障检测；检测定位

电力电缆故障测距近年来是我国的热门研究课题。随着中国电

力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规

模的不断扩大，对电缆的需求也将迅速增长，电力电缆网络结构日

益复杂，使用范围越来越广，电缆故障越来越多，电缆线路事故对

社会造成的影响将越来越大。因此，保障电缆线路的安全运行尤为

重要。准确地确定线路故障的位置是从技术上提高电网安全可靠运

行的重要手段。如何快速、准确的实现电力线路故障的检测与准确

定位，能够缩短故障修复时间，提高供电可靠性，减少停电损失，

是一项具有重大技术经济意义的课题，已成为国内外电力科研部门

密切关注的研究课题。

1.电缆故障原因

为了更好的理解电力电缆的故障原因，我们必须先了解电力电

缆的基本结构，一般电缆主要由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和

保护层四部分组成。

（1）线芯。线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电

力电缆的主要部分。

（2）绝缘层。绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电

气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成

部分。

（3）屏蔽层。10kv及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝

缘屏蔽层。

（4）保护层。保护层的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水

分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。

诸多的层次保护屏蔽，都是为保证电力电缆的正常运输电能，

而这些保护屏蔽层的损坏同时也会造成电缆故障。电力电缆故障的

原因是多方面的，大致可分为以下几种：

电力电缆故障的原因是多方面的，大致可分为以下几种：

（1）机械损伤。机械损伤引起的电缆故障占电缆故障事故的比

例较大。例如在安装过程中，不小心碰伤电缆，机械牵引力过大而

拉伤电缆或电缆过度弯曲而损伤电缆，经过长时间运行后就有可能

发展成故障。

（2）电缆绝缘的破坏。电缆绝缘的破坏是故障产生的主要原因，

特别是塑料绝缘电力电缆，绝缘在长期电场的作用下，就会发生树

枝化放电，使绝缘降解破坏，造成贯穿击穿。由于绝缘层的介质损

耗，可能造成电缆过热，进而加速了绝缘层老化。电缆过负荷或散

热不良，安装于电缆密集区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电

缆，穿在干燥管中的电缆以及与热力管道接近的电缆，都会因过热

而使绝缘加速老化。电缆密封不严，绝缘层进入水分而受潮，使电

缆绝缘性能下降，甚至造成树枝状放电或直接贯穿性击穿，导致电

缆出现故障。另外，在大气过电压和电力系统内部过电压的作用下，

使电缆绝缘层击穿，形成故障，这种情形下击穿点一般是由于存在

材料缺陷。

（3）护层的腐蚀。由于地下酸碱腐蚀、杂散电流的影响，使电

缆铅包外皮受到腐蚀出现麻点、开裂或穿孔，致使水分进入电缆也

可以造成故障。

（4）拙劣的施工使电缆接头处理不恰当，不按技术规范敷设电

缆，是形成电缆故障的重要原因。

2.电力电缆故障的种类

电力电缆的故障按其结构特性可分为：接地故障、相间故障、

开路故障和混合性故障；按电缆物理特性可分为：导体故障（开路

故障）和绝缘故障；按故障的类别可分为：单相故障、两相故障和

三相故障等；按故障性质分，主要有低阻故障和高阻故障。下面介

绍几种常见故障类型。

（1）单相接地故障。电缆中的一相对地绝缘层电导特性变坏，

形成泄漏性故障，即此相对地绝缘层形成了固定的电阻通道，其电

阻值或大或小或为零。这种故障其电缆导体是良好的。

（2）相间故障。电缆中的两相间或三（四）相间绝缘层电导特

性变坏或击穿特性变低，形成泄漏性或闪络性故障。这种故障情况

其电缆导体芯线和相对地绝缘是良好的。

（3）相间并对地故障。电缆的两相之间并对地或三相之间并对

地形成泄漏性或闪络性故障。

（4）导体故障。电缆中的金属导体所出现的故障，这里主要指

芯线导体（如铜线、铝线）和金属屏蔽层故障。在实际中有两种情

况，即断线故障和似断非断故障。

（5）绝缘故障。电力电缆绝缘层损伤一般会出现两种故障：泄

漏性故障和闪络性故