摘要：电力电缆这一电能传输重要载体是电力系统安全运行的关键，电力电缆故障是电力系统运行中最常见的故障，电力电缆故障会对电力系统运行的安全性与可靠性造成严重的负面影响。电力电缆的运行维护与故障探测是电力企业的重要工作内容，为了保证这项工作的顺利展开，需要对电力电缆的运行维护与故障探测展开深入具体的分析。本文主要探讨了电力电缆故障在线监测系统。
关键词：电力电缆故障；在线监测
中图分类号：TM75 文献标识码：A
引言
利用护套电流对电力电缆进行状态监测，实现了电缆绝缘损耗的趋势分析、电缆护套系统的状态评估和快速故障定位。通过对于故障监测，实现了对于电力电缆运行状态的控制，在出现故障或者不合理的电流产生时及时发现，有利于工作人员能够及早发现运行状态中的异常情况，进行有效解决，确保系统的稳定运行。
1电力电缆常见故障及分析
1.1 电缆表皮损坏
电力电缆长期裸露在室外，容易受到风吹日晒而引起表层老化；并且电缆外表层是塑料，在酸雨腐蚀下，电缆表层极易开裂。电缆表皮破坏使得电缆直接裸露在空气中，电缆接口处容易进水引发电缆故障。
1.2 电缆本身质量缺陷
一些不法商家为了节约成本，在进行电力电缆生产时均普遍采用标准公差，这样生产出的电缆安全系数达不到国家要求，如电缆头附件加工达不到工艺要求等。由于电力电缆自身质量缺陷也容易使电缆外层老化加快和使用寿命缩短。
1.3 其他故障
电力系统运行中常见的电缆故障分为开路故障、低电阻故障和高电阻故障3类。
（1）开路故障主要表现为电力电压无法通过电缆设备正常传输到终端，断线故障是这类故障的典型；
（2）低电阻故障是指电缆接地绝缘出现故障，短路故障是这类故障的典型；
（3）高电压击穿绝缘层现象是电缆高电阻故障的具体表现，闪络性是这类型故障的特点[1]。
2电缆故障检测方法及技术要求
2.1 脉冲电压检测法
在当前电力系统运行的过程中，对于电力电缆的一个主要的检测方法就是脉冲电流法。对于脉冲电流法而言，其工作的主要原理就是将电力电缆发生故障的位置进行击穿，在击穿的过程中会产生一定的电流信号，通过对于该故障点电流的行波的测试以及击穿过程中的往返时间来对故障点的位置进行确定。当然，脉冲电流法在使用的过程中存在一定的局限性，其中一个主要的故障就是其脉冲电流的波形产生是用互感器进行的，这就导致电流波形复杂，从而使得故障点位置的确定复杂度上升。因此，在对电力电缆进行故障点位置确定的过程中，要根据电力电缆的实际情况来确定是否采用脉冲电流法。
2.2 闪络技术
如果电力电缆存在有故障点时，在通入后其会因击穿而产生闪络放电现象，此时促使原来电缆高阻故障变为短路及反射。而闪络技术地应用则是通过分析这一过程中所形成反射波波形数据，之后将电缆故障点测试出来。结合实践来看，闪络技术根据电压施加区域不同，主要有直闪与冲闪这两类，简单来说前者即为电缆故障处直接施加电压，后者则为球间隙施加[2]。
2.3 电桥技术测故障
在连接过程中应严格依照电桥原理图来完成，短接电缆非故障相和故障相，其中分别用电桥两臂来连接；为了保持电桥平衡，工作人员可以通过对两臂上的可调变阻器进行调节来实现，并通过相关比例关系来将故障距离确定下来。该方法不但方便快捷，而且具有较高精准度。需要注意的是必须控制其电源电压，切勿过高，而且在高阻抗和闪络性的故障及三相短路时均不可使用。
3介质损耗的在线监测与分析
图1所示为XLPE电缆的电气等效电路，其中，XLPE绝缘用一组并联电阻和电容表示的。电缆导体和电缆护套都用阻抗来表示，而绝缘则代表一组平行电阻和电容（110kV电缆线路的等效电阻为1013-1014Ω/m，等效电容为10-10F/m。导体阻抗为10-5Ω/m，金属护套阻抗为10-4Ω/m）。
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图1 交联聚乙烯绝缘电缆的等效双端口网络
泄漏电流是计算DL的一个重要参数，因为泄漏电流是在工作电压下通过绝缘层的电流。泄漏电流提供了绝缘状态的信息。泄漏电流分离方法(LCSM)可以通过以下步骤在状态监测系统中应用。已知介质损耗因子可用下列方程表示：
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4故障电流分析与故障定位
电缆模型中任意点的电压和电流并不完全相等。其中tanθ是介质损耗因子，φ是工作电压与漏电流的夹角，θ1是漏电流的相位，θu是工作电压的相位。各监测点稳态级下鞘层电流的大小仅为几安培。
与稳态相比，瞬态持续时间较短。因此，常规电流传感器很难对暂态波形进行完整的响应和捕获。图2显示，当单相短路发生时，故障电缆段相位差接近±180°，而非故障段相位差很小(在本案例研究中小于±10°，取决于循环电流的影响)。因此，根据鞘层电流基本信号的相位信息确定故障段是合理的[3]。
图2 铁心导体与金属护套之间的短路故障
以A2节为例，如果A2部分存在单相短路故障，则源侧中心导体的故障电流较高，而负载侧的电流接近零安，A1和A2中的高芯导体电流在金属鞘层中引起更高的电压。当A3段和A2段后的感应电压接近零伏时，C1、A2和B3段的鞘层产生较高的电流。每个耦合电流的方向是不同的，这使得识别故障段成为可能。
由于感应电压引起的循环电流叠加，故障段与非故障段之间存在明显的相位差，因此在确定故障定位判据时应留有一定的裕度。在表4中，断层剖面相位差的最小绝对值在A3段，P(A3)=-162.16°，相位差的绝对值与180°相比小于20°。以50%为裕度时，误差为30°。因此，当电缆两端护套电流相位差满足P∈(150°，210°)∪(-210°，-150°)时，可以确定故障发生在电缆段。
4电力电缆故障的防范措施
4.1 落实好交接班管理工作
落实好电力电缆故障防范措施十分的重要。通常，电力电缆事故出现于交接班时，因此本班值班人员在快要下班时，应做好对各项工作的交接处理。例如，检查设备和器具，详细记录运行情况，对运行资料进行整理，并做好工作岗位卫生清洁工作。然后将工作情况提供给接班人员。同时，在交接班的过程中，需积极的提出指导意见，尤其是设备运行状况，交接班时应详细的进行说明，将工作处理完善后才能下班。在接班之后需要及时对特殊设备进行相关检查。
4.2 规范状态检修管理方法
操作变压器的过程中，工作人员需结合电力电缆的状态检修管理规章制度，对具体操作予以落实，并注重电力电缆的空载变压，确保能够将电压偏差控制在科学的范围中，进而让变压器在空载的状态中，依然能够维持稳定的电压输出。在直流回路操作方面，对电力电缆予以状态检修的过程中，由于安全风险较高，工作人员应严格按照有关规定开展各项操作，不能因为电力电缆系统中存在直流保护系统而随意的进行操作，同时还需增强自身责任意识，确保直流回路操作的规范性，进而让系统维持在安全、稳定的运行状态。倒闸属于较为常规的状态检修环节，在具体操作中，工作人员需对倒闸操作票予以正确的填写，并落实好设备状态检修管理工作，确保电网稳定、安全的运行[4]。
结束语
随着电网的不断发展，电力电缆作为电网系统运行中的重要组成部分，对于其的故障检测也成为人们广泛关注的问题。当前，已经有了相对成熟的故障检测方法，但是对于电力电缆的故障检测研究仍然是相关研究人员一直坚持不懈研究的问题。
参考文献
[1]电气设备的绝缘在线监测与状态维修[J]. 赵英花. 山东工业技术. 2019(01)
[2]电气设备的绝缘在线监测与状态维修[J]. 杜芳. 中国金属通报. 2018(03)
[3]水电站电气设备状态检修初析[J]. 郑斌斌. 四川水利. 2015(06)
[4]电力电气设备状态检修技术[J]. 李耀泽. 山东工业技术. 2017(16)