摘要：随着社会经济和科学技术的快速发展，电力作为世界范围内广泛使用的基础能源，其重要性越来越大。随着电网规模的逐步增加，电力电缆的规模也在不断扩大。电力电缆在输电过程中，受电流消耗高、环境复杂等因素的影响，容易出现机械损坏、绝缘老化、受潮、过热等各种危险质量问题，从而导致相应的电缆故障，如低阻故障、高阻故障、短路、断路等。应急抢修部门如何在第一时间处理故障，如何确保应急抢修的效率和故障的妥善处理是目前业界讨论的焦点。

关键词：电缆故障;故障测距;高压电力电缆;保护措施

高压电力电缆是电网设备中的重要组成部分，和电力负荷的稳定运行有着直接的关系。高压电力电缆的生产、高温潮湿等环境，均会影响到高压电力电缆的质量，导致电缆在运行时发生的故障频率增加，最终影响到电气设备运行稳定性。本文针对相关进行探讨和分析。

1 高压电力电缆故障构成类型

第一，电力电缆线路架设的问题导致的故障伴随着燃气、通讯、供暖等市政工程的施工，会对原本架设完成的电力电缆线路造成一定的损坏。若电力电缆线原本安装不牢固，在这些市政施工时，容易由于外力导致电力电缆线出现脱落，造成线路的短路等问题发生。第二，安装施工的操作导致的故障电力电缆安装过程比较复杂，导致出现故障的因素也比较多。比如，电力电缆线路的架设环境不适合施工，则会大大提高电力电缆线在安装过程以及后续使用时发生故障的概率。第三，原材料的不当造成故障首先，材料必须要符合国家的相关标准，不能以次充好;其次，生产电力电缆线路的车间，要满足无尘无菌的作业环境。由于当前各企业的制造水平不等，有些厂家使用次等材料生产，且生产的环境远远达不到国家的技术标准，因此，市场上存在不少劣质的电缆线。这些电缆线一旦被投入使用，经过长期运行后，会出现各种故障。第四，长时间超负荷运作造成故障这一故障容易在夏季用电高峰时出现。电缆线一旦被投入使用，由于其距离长、范围广，很难进行后续的维护。在夏季时由于用电负荷高，电缆在输送电力时会产生较多的热，加速电缆线的老化，容易产生各种故障。

2 高压电力电缆故障测距技术

2.1 阻抗法

测量和计算故障点到测量端的阻抗，然后根据线路的特点，使用合适的计算公式来计算故障距离。该方法最大的优势就是原理和实际操作，在实际故障排查中使用比较广泛，主要是通过电桥法来实现的。具体操作为将所要排查故障的电缆与非故障电缆进行连接，电桥的两端与故障相和非故障相连接，再调节电桥的可调电阻器，使电桥达到平衡。通过相关的比例关系和当前电缆的长度就能得出故障地距离了。

2.2 行波法

2.2.1 脉冲电压法

该种方法常用于高阻和闪络故障的检测。其原理为通过测量放电电压脉冲在测量点和故障点之间的一次来回的时间来计算故障距离，这种方法的优点时是测试速度快，但是放电电压脉冲一次来回的时间测量操作难度较大，测量结果精确度不高等缺点。

2.2.2 脉冲电流法

电缆故障点发生高压击穿，并采集击穿时产生的电流行波信号进行分析，最终确认测量点到故障点来回一次所需要的时间，从而计算出故障的距离。该种方法由于与高压回路不会直接连接，因此，操作起来比较安全，信号也容易识别，因此，使用较为广泛。

2.2.3 二次脉冲法

回波仪发出的脉冲，在电缆故障点无法进行反射，回波仪就会储存整个电缆的波形图，电缆故障点由于设备的高压电容放电，其电阻阻值很低，同时，回波仪输出第二个发射脉冲，并从故障点进行反射。通过回波仪对完好轨迹和故障波形轨迹进行对比，会形成一个很清晰的发散点，这就是故障点的反射波形点。

2.2.4 某电力电缆故障案例分析过程

以某电力公司330kV变电站发生的一起高压电力电缆故障为例进行分析，变电站的35kV高压室出现了电缆起火的事故。经检查发现电抗器供电电缆穿墙穿管处有烧灼的痕迹，且电缆线的温度达到了80°C。打开高压室。发现4组电抗器供电电缆的穿墙处、电缆沟电缆支架等处的外保护套均有熔融现象。进一步对室内的开关柜和户外的电抗器电缆连接部分进行确认，没有发现其他异常现象。电抗器供电电缆是穿管直埋铺设的，初步判断是由于电缆敷设的排管过于紧密，电缆线散热不及时使得热阻增大，电抗器供电电缆的温度上升，最终造成外保护套出现熔融的异常现象。考虑到电缆受潮和屏蔽断线也会引发类似的故障，分别对该4组电抗器供电电缆进行了绝缘电阻和交流耐压测试，结果显示全部OK，因此，基本可以推测是由于导体的电阻等各种损耗使得电缆线发热，并且铺设的位置和工艺使得热量无法及时散发出去，造成了电缆线绝缘水平下降，并击穿了电缆线。在35kV高压室外，该4组电抗器的电缆是上下两层排布，并且电缆线之间分布比较紧凑，小于直埋铺设时要求的电缆水平最小距离的规定值25cm max，因此，电缆发热后无法及时散热，且底层的热量散发到上一层后，导致上一层的热量更高，上层的电缆外保护套熔融现象更为严重。

首先，从铺设方式和接地方式上进行改善。对于35kV高压室外的布线，可以采用两层叠加的形式铺设;对于高压室内，沿电缆沟支架将4组线分成两组进行铺设，并且四组线各自穿过四个电抗器的开关柜。两层平行铺设的水平间距不能太靠近，要超过35cm，这样有利于电缆线的散热;电缆线的最小弯曲半径要在电缆线的外径20倍以上。Imax≤K*I0 式中，Imax：通过电缆的最大持续负荷电流，一般要小于电抗器的额定工作电流。上述案例中电抗的额定工作电流为502A。I0：制定条件下的长期延续载流量。案例中的值为530A。K：电缆线长期允许载流量的总修正系数，该系数和电缆线周围环境以及铺设的方式有关系，即K=K1*K2*K3.本案例中4组电抗器属于并列直埋铺设，各修正系数可以考虑如下：K1：温度修正系数，根据35kV电缆在不同环境的载流量校正系数，一般选取值为1.18 K2：土壤热阻系数，可以选取低湿度土壤载流量系数值0.87K3：直埋并列修正系数，根据案例中的事实及情况，电缆间距100厘米，总共并列的电缆根为12，其修正系数为0.69。因此，总修正系数 K=1.18x0.87x0.69=0.71.进一步计算出 Imax≤0.71x530=375A。可知，电缆线的实际允许载流量为375A，若实际运行中的电流值要高出这个值，会造成电抗器供电电缆的高负荷运行，长时间下电缆线会发热，导致电缆外保护容易熔融。第三，结合国内外一些先进的技术和经验，对于施工过程中的电缆保护采用隔离保护、悬吊保护、支撑保护和电缆沟加固保护等方法。以悬吊保护为例，当在电缆保护范围内进行开挖时，就要对埋入的电缆线进行保护。先对电缆沟进行掏空，使得电缆管线露出来。为了电缆线不至于悬空：悬吊保护需要注意：裸露出来的电缆要进行固定并保护;掏空时，每隔1-1.5m就要设置悬吊;为了确保电缆箱涵底部受力均匀，在底部放入水平钢板;吊索的变形伸长和固定点位置不能受到土壤变形的影响。

结束语：

高压电力电缆线路不仅和本身电缆的材料质量有关系，其使用环境也很大程度上影响到了电缆的性能。电力部门在电缆布线施工时，要联合其他市政部门共同参加项目的评审，同时，根据实际环境选用合适的电缆设备，在多重防范措施下，共同确保电缆的工作质量，最大限度避免故障的发生。

参考文献

[1]李鹏. 论高压电力电缆线路故障测距原理与保护措施[J]. 科学大众：科技创新， 2019（7）：2.

[2]闫建欣. 高压直流输电线路保护与故障测距原理研究[J].  2021（2016-35）：181-181.