高压电力电缆故障原因分析和试验方法分析

高压电力电缆故障原因分析和试验方法分析

王荣臻

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摘要：高压电力电缆试验具有极大的经济价值。电力电缆作为电力传输的主要方式之一，承载着大量的电能。高压电力电缆试验能够帮助确保电缆的质量和性能，从而避免因电缆故障而引发的电力传输中断和设备损坏。一旦电缆发生故障，修复和更换成本都非常高昂，不仅浪费了资金，还可能导致停电和生产中断，给企业带来巨大的经济损失。因此，通过对电力电缆进行试验，可以及早发现潜在的问题，提前进行维护和修复，从而降低了成本，并确保了电力系统的可靠性和稳定性。综上，本文将首先分析高压电力电缆故障原因，之后提出试验方法，希望降低故障发生概率，保障电缆运行安全。

关键词：高压电力电缆；故障原因；试验方法

高压电力电缆试验在电力行业中具有重要的价值，通过对电缆进行试验，不仅可以降低经济成本，保障电力系统的安全和稳定运行，还可以促进技术创新和发展。因此，电力行业应该高度重视高压电力电缆试验，加强科研和实践，提高试验水平和能力，使试验成果得以更好地应用于电力系统的建设和运营，为人类提供更加可靠和安全的电力供应。

一、高压电力电缆故障原因分析

在电缆设计过程中，如果没有充分考虑到电缆所处的工作环境和工作负荷，就有可能导致电缆在实际使用中出现故障。例如，如果电缆的截面积不足，就无法承受正常的电流负荷[1]，从而导致电缆过热甚至短路。另外，如果电缆的绝缘材料选择不当，也会降低电缆的安全性能，增加故障的风险。电缆施工过程中，如果没有按照规范要求进行施工，就可能导致电缆连接不良、绝缘破损等问题，从而引发故障。例如，电缆的接头处没有按照正确的方法连接，就容易发生接触不良、接触电阻过大等问题。

二、高压电力电缆试验方法

1. 直流高压试验

进行导体与导体的绝缘性能检测，这是因为电力电缆中的导体与导体之间存在着一定的绝缘层，其主要作用是防止电流泄漏和短路等安全隐患。在直流高压试验中，试验人员会对导体与导体之间的绝缘层进行检测，以确保其能够承受高额定电压下的电场强度而不发生击穿。在电力电缆中，通常会在导体外层设置有一层屏蔽层，主要用于屏蔽外界的电磁干扰和保护导体不受外界环境的影响。在直流高压试验中，试验人员需要检测导体与屏蔽层之间的绝缘性能，以确保屏蔽层能够有效地隔离导体与外界环境之间的电场和磁场。在电力电缆中，通常会通过导体与地线之间的绝缘层来避免电流泄漏和接触电流地等安全问题。在直流高压试验中[2]，试验人员需要检测导体与地线之间的绝缘性能，以确保地线与导体之间的连接处能够承受高额定电压下的电场强度而不发生击穿。通过直流高压试验，试验人员能够全面地检测电力电缆的绝缘性能，以确保其可以安全可靠地运行。在进行这一试验时，试验人员需要严格按照相关标准和指导进行操作，并做好必要的安全防护措施。

2. 交流耐压试验

交流耐压试验是指使用交流电源对电缆进行试验，一般在额定电压的2.5倍至3倍范围内进行测试。这种试验方法能够检测电缆在正常电压和频率下的绝缘性能，包括绝缘强度、泄漏电流和绝缘损耗等指标。在进行交流耐压试验时，需要将电缆正确地接入试验设备。在设备的控制下，通过交流电源对电缆进行高压试验。试验过程中，需要观察电缆是否出现绝缘破坏、泄漏电流是否超过标准要求等情况，从而评估电缆的绝缘性能是否合格。交流耐压试验的目的是确保电缆的绝缘能够承受额定电压下的工作条件，并且不会引起安全事故。通过这个测试，可以评估电缆的绝缘强度，即电缆绝缘层能够在高压电场下保持良好的性能。同时，还可以检测电缆的泄漏电流，即是否存在绝缘漏电的情况。

3. 介质损耗角正切试验

为确保电缆的绝缘质量和安全可靠性，高压电力电缆必须进行各种试验，以评估其绝缘性能。其中一种常用的试验方法是介质损耗角正切试验，也被称为Tanδ测试。介质损耗是指电缆绝缘材料在交流电场中产生的功率损耗，而角正切值则是介质损耗的一种度量方式。通过测试电缆的介质损耗和绝缘材料的电导率，试验人员能够评估电缆的绝缘质量。在介质损耗角正切试验时，试验人员需要使用交流高压源来施加电压，同时对电流和相位进行测量。通过测量电流和相位的变化，试验人员可以计算出介质损耗的角正切值。角正切值越小，说明电缆的绝缘材料损耗较少，绝缘性能较好[3]。测试的结果能够帮助试验人员判断电缆的绝缘质量以及绝缘材料的损耗情况，如果角正切值超过了一定的范围，就说明电缆的绝缘性能存在问题，可能会导致电力系统的故障和事故。

4. 雷电冲击试验

雷电冲击试验的目的是模拟雷电冲击对电缆的影响，检测电缆在电击冲击下的绝缘状况和是否产生局部放电。该试验通过施加脉冲电流或电压对电缆进行冲击测试，以模拟实际雷电冲击的情况。雷电冲击试验需要准备相应的设备和试验条件，通常会使用特定的脉冲发生器或高压发生器产生冲击波形，以模拟雷电的特性。试验时需要选择合适的试验电压和电流值，以及相应的试验时间。同时，试验设备和试验环境中的安全保护措施也要得到充分考虑，确保操作人员和设备的安全。进行雷电冲击试验时，需将待测电缆与试验设备连接，施加特定的脉冲电流或电压。然后，通过观察电缆绝缘状况和局部放电情况来评估电缆的抗雷电冲击能力。通常，试验过程中会利用高压电压表、局部放电检测仪等测试仪器对电缆进行监测和记录。根据试验结果可对电缆的耐雷电冲击能力进行评估，如果电缆在试验过程中出现绝缘击穿或局部放电现象，则说明电缆的绝缘性能较差，抗雷电冲击能力较低。反之，如果电缆能够顺利通过试验，表明其绝缘状况良好，能够有效地承受雷电冲击。

5. 局部放电试验

局部放电试验是一种常用的电缆绝缘测试方法，通过施加一定的电压和频率，观察和检测电缆绝缘系统中发生的局部放电现象，其信号特征可以用来评估电缆的绝缘质量。试验过程中，需要将电缆的绝缘部分置于一定的试验电场中，施加持续稳定的高电压，并通过局部放电检测器来捕捉和记录放电信号。根据放电信号的特征，可以判断电缆绝缘系统中存在的潜在缺陷位置、数量和程度，进而评估电缆的绝缘性能和可靠性。局部放电试验是一种非破坏性的测试方法，可以在保持电缆完整性的情况下进行。相比其他破坏性试验方法，如剥皮试验或绝缘电阻试验，局部放电试验不会对电缆造成伤害，能够准确评估电缆的绝缘性能。局部放电试验可以提供比较准确的定性和定量结果，通过分析和判断放电信号的特征，可以确定电缆绝缘系统中的缺陷位置和严重程度。同时，利用定量的放电量测定方法，还可以评估电缆的绝缘质量，并与国家标准和行业规范进行对比，判断电缆是否符合要求。此外，局部放电试验还可以帮助检测电缆安装过程中的施工质量问题。在电缆铺设、连接和绝缘处理等施工过程中，可能会引入空隙、气泡等缺陷，影响电缆的绝缘性能。通过局部放电试验，可以及时发现和定位这些施工缺陷，并及时采取修复和改善措施，确保电缆的正常工作和安全运行。

结语：在进行任何高压电力电缆试验之前，应确保测试设备的安全可靠，遵循相关标准和规程，以确保试验的准确性和安全性。同时，应根据具体情况选择适当的试验方法，并在合适的条件下进行试验。建议由具有相关经验和资质的人员进行试验操作。

参考文献：

[1]王贤湖,张正,周杰.高压电力电缆试验方法与检测技术分析[J].大众标准化,2022(23):186-188.

[2]张彪.高压电力电缆故障原因分析和试验方法[J].电器工业,2022(12):56-59.

[3]张浩.高压电力电缆试验方法与检测技术分析[J].大众用电,2021,36(10):52-53.