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摘要：随着我国现代化进程的不断深入，市场对于电能资源提出了更高层面的需求，电力资源已经成为我国经济发展的制约性资源之一。但是在我国的电力供应过程中，经常会出现电力电缆故障等问题，对居民的生产和生活造成了巨大的威胁。我国电缆大多采取110kV等级，因此必须从多种途径出发探析故障原因，为我国经济发展提供稳定的电力保障。针对常规耐压试验易对电缆造成损伤的弊端，提出了识别及精确定位的方法，以有效诊断１１０ｋＶ及以下电压等级电缆存在的故障，可为其它供电局检测和诊断１１０ｋＶ及以下电压等级电缆的故障提供借鉴。
关键词：频域阻抗谐振；电缆故障；诊断
1 110kV电缆故障原因剖析
在我国社会实践过程中，电缆故障原因具体可分为如下3个方面。
（1）机械损害。机械损害是指架设完成的电缆受到外力损害、牵引力超过承受能力及剥切损害等。
（2）受潮损害。受潮损害就是因为密封不良而导致的电缆受潮，最终使电缆受损。
（3）绝缘损害。电缆一旦铺架完成，便会长期暴露在空气中，经过长时间的日晒和风化，电缆外层绝缘体功能会减弱，进而使电缆出现故障[2]。对于绝缘损害，根源就在于电缆工艺并不完善，我国现行电缆绝缘体大多采取塑料或者橡胶材质，经过长期的风吹日晒，会出现裂缝，进而使电缆的绝缘功能受损。
2 电缆故障排查方法及其原理分析
2.1 电桥法
电桥法是运用电桥平衡原理进行测量，即在电桥平衡状态下，电缆长度越长，电阻越大[4]。
2.2 雷达法
利用雷达法对电缆进行故障排查主要是利用反射脉冲和发射脉冲之间存在的时间差，通过时间差计算完成测距。在电缆故障排查时，脉冲信号被输送到电缆过程中会在电缆内自由穿梭，一旦遇到阻抗点时会形成相应反射，专业的测量仪器会将相关的反射脉冲进行分析，再通过运算公式计算出故障发生的大体位置。不同的反射极性也直接反映出不同的故障原因。如果发射脉冲和反射脉冲之间的极性一致，则说明电缆是发生了开路故障；如果反射脉冲和发射脉冲之间的极性相反，则说明电缆可能发生了低阻故障。雷达法在电缆测量过程中比较简单，并且有专业公式进行计算，可以准确测量出电缆的故障位置。但是脉冲在电缆内运行也会有一定的局限性，时间宽度受限是其最大的局限性，超过相应的时间宽度，反射和发射之间在脉冲层面会产生重叠，进而形成盲区。因此，对于高阻和闪络故障，雷达法并不能准确测量故障原因。
2.3 直闪法
在闪络故障排查过程中，直闪法是故障排查效率最高的方法。闪络故障点会存在较高的电阻，专业技术人员能够利用高压试验设备让故障点出现跃变波和脉冲波，并且在测试口将反射回来的电磁波进行详细记录，根据记录下来的波形计算电波在电缆内的运行时间，根据电波运行时间，进而推算出故障发生点。电压法和电流法是直闪测量法最主要的两种信号采集方式。在110kV电缆排查领域，电压法进行测量时，可能会出现波形变化较小、误差较大等问题，所以在实践过程中，电流法是运用最广泛的故障排查方法。利用电流法进行电缆故障排查，电流耦合器即使于高压回路之间没有形成连接，也可以进行准确测量。这种测量方式保障了测量人员的人身安全，并且操作比较简单。此外，耦合器收集来的电波信号也可以以直观的形式进行故障排查辨认[5]。
直闪法在实际故障排查检测过程中，能够准确收集击穿瞬间的信号，并且利用这一瞬间的信号进行故障点排查。通过这种方式得出的故障点准确性较高。但是任何事物都有正反两个方面，该方法在进行电缆故障排查过程中也存在相应的问题。最核心的问题在于多次放电后，电缆故障点会因为碳阻通道的阻碍无法再利用该种方法进行测量。尤其是在电阻逐渐下降过程中，当电阻下降到临界点后便不会产生闪络，直闪法也就没有任何用武之地。
2.4 冲闪法
冲闪法能够有效地弥补直闪法的功能不足，尤其是当电阻低或者击穿通道形成时，直闪法的检测设备在容量和内阻的限制下无法进行有效测量，但是冲闪法正是由于其高压豁免性能对低电阻故障点进行精确排查。冲闪法的测量原理仍旧是以电流法为主。冲闪法与直闪法相比，冲闪法虽然可能会产生击穿电压，但是其接线比较简单，形成的波形信号极易分析，适用范围更加广，尤其是对于断路和高阻故障使用效果更加明显[6]。
2.5 声测法
通过前4种方法的使用，对电缆可能发生故障的范围进一步缩小，但是具体的故障点仍旧存在模糊，此时就可以使用声测法进行精准测距。在冲击电压设备的帮助下，脉冲电压能够让故障点发生规律性放电。放电能量越大，故障点释放的声音便会越大，可以借助这种方式大体约束故障点的范围。在范围进一步缩小的情况下，技术人员利用定点仪能够精准确定故障发生点，即声音最大的地方，便是故障点的精确所在。但是声测法也具有一定的适应局限性，尤其是在低阻故障排查过程中，电能声音可能比较微弱，进而无法进行有效排查[7]。
3电缆故障诊断理论与关键技术研究——基于多点绝缘缺陷识别及精确定位的方法
3.1技术原理
基于频域阻抗振荡原理，依据高压电缆导体、介质材料和绝缘体等自身的阻抗特性，在电缆导体和屏蔽绝缘层之间施加一定频率的脉冲信号以获得电缆的频域阻抗向量的频谱信息。当电缆故障或缺陷质变到一定程度时，电缆介质材料的复介电常数和压接管的电导率会发生突变，造成电缆缺陷点与非缺陷点的阻抗值不同。若在高压电缆的首端输入一定的高频阻抗信号，通过与末端采集的高频阻抗信号进行频谱分析对比，便可评估电缆的健康状况。基于电缆故障点或缺陷部位与非故障部分的阻抗参数的差异性，当高频输入阻抗信号传播过程中遇到缺陷或故障点时便会发生折射或反射。若能通过高精度录波仪捕捉高频输入阻抗向量信息，结合电缆的等效阻抗模型，就可获得高压电缆的缺陷数据和等效模型。
3.2实现过程
首先，研究了１１０ｋＶ电缆的微分阻抗测试方法。针对当前１１０ｋＶ电缆故障检测和缺陷评估方面存在的不足，探究了非连续阻抗点与谐振频率的数学关系，搭建了容抗频域微分扫频阻抗平台，实现了非连续点邻域二次搜索扫频功能。其次，提出了基于频域衰减周期的分析方法，构建了衰减周期与传输速率的关系模型。由于不同电缆的阻抗衰减特性和振荡频率周期不同，因此可利用变频试验源将宽频域密度脉冲发射到被测电缆上，通过频域衰减周期的分析方法，识别出被测电缆缺陷程度，并利用另一套参考射频电源进行数据校正，从而获得故障点反射的初始相位。最后，通过研发的高压电缆振荡衰减模型，获取容抗频域微分平台的可视化数据，建立电缆等单位长度阻抗的微积分模型，绘制连续的阻抗频率特性曲线和相位频率曲线，统计相位零值频率及其对应的峰值阻抗，并结合电缆故障识别技术方案，开展电缆划伤、扭曲、屏蔽层破损典型故障的相关试验。
4结束语
在110kV电缆被广泛使用的当代，其出现故障的原因以及有效的排查方式，仍旧是相关人员进一步探索的方向。但是随着我国科技的不断发展，高耐受力的绝缘材料已经问世，未来电缆的绝缘损害程度会大幅度降低。而相关监测系统的研发也会为电缆的安全运行提供更好的保障，因此我们需要通过技术的力量，缩短故障排查时间，提高故障排查效率。
参考文献：
[1]马利蒙.10kV电力电缆故障查找及相关问题研究[J].中国新技术新产品，2018，（4）：72-73.
[2]王辰霞，姚莎莎.110kV电力电缆故障原因分析及预防措施[J].山东工业技术，2018，（21）：196.
[3]徐 昱.高压电缆故障测试与处理技术分析[J].通讯世界，2018，（11）：103-104.