西安市地下铁道有限责任公司运营分公司陕西西安710000
摘要：随着社会经济的快速发展，城市轨道交通作为建设发展的“地下加速度”，是城市建设的抓手，建设速度日新月异。电力系统中电缆在地铁中应用范围越来越广泛，电缆的施工及故障分析在电力系统中占据的地位也越来越重要。由于电缆的制作工艺、安装运行环境等原因，电力电缆故障难免发生，而且电力电缆又多埋于地下或敷设于电缆沟内，一旦发生故障，查找起来十分困难，如何快速准确的检测电力电缆故障,找到故障位置,对于电力系统的稳定运行具有十分重要的意义。
关键词：电力电缆故障分析
一、电缆线路的施工
1、电缆敷设
这里主要讲地下轨道交通35kV电力电缆的施工。目前新建线路有两种情况，极少数已经在路基两侧预留了电力电缆沟道，针对这种情况，只需将电缆运输到合适的位置，组织人力、机具将电缆放在电缆沟的支架上并及时将电缆沟盖板盖上即可；在没有电缆沟的情况下，则需要按照施工规范开挖一定深度和宽度的电缆沟，组织人力、机具将电缆敷设在电缆沟内后进行相应的防护措施并将电缆沟回填好即可完成电缆的敷设工作。
需要注意的是在电缆敷设前应检查电缆的规格、型号、截面以及电压等级是否符合要求，电缆外观是否有扭曲、损坏现象，并应使用专业工具（兆欧表等），对电缆进行绝缘测试。
2、电缆头制作
电缆头的制作成功与否直接关系到电缆线路能否安全可靠运行。电缆头有终端头和中间接头两种，电缆头的制作又分为热缩和冷缩两种方式。
热缩电缆头制作质量的关键环节是部件加热收缩，其制作工艺虽简单，却很难把握，受环境温度、湿度影响较大，且在制作电缆头时切断电缆外屏蔽层后，将会引起电场畸变，切断处电场应力较为集中，使得该处绝缘成为薄弱环节，应力管虽然在某种程度上起到分散电场应力的作用，但长期运行势必老化，引起绝缘破坏；进行热缩时采用明火容易造成事故。热缩电缆头在加热前最好将电缆立放，有利于加热操作和部件均匀收缩。
冷缩法省去了热缩产品所采用火焰加热的麻烦和不安全因素。冷缩电缆附件使用扩张支撑原理，取出支撑物就能自动收缩复位，使用非常方便。
冷缩电缆头绝缘性能优异，耐老化、防腐蚀、密封性能好，硅橡胶弹性好，与电缆界面集合紧密，应力控制与绝缘复合为一体，能够有效解决电缆屏蔽断面处应力集中的问题，保证电缆的安全运行。冷缩电缆头的安装时间要比热缩电缆头的安装时间短，安装后即可送电，因此电力系统应广泛使用冷缩电缆头，减少电缆头事故的发生。
必须指出的是，在安装到电缆上之前，冷收缩式电缆附件是处于高张力状态下，因此必须保证在贮存期内，冷收缩式部件不应有明显的永久变形或弹性应力松弛，否则安装在电缆上以后不能保证有足够的弹性压紧力，从而不能保证良好的界面特性。
不管是热缩电缆头还是冷缩电缆头，在制作过程中要注意以下问题。制作电缆头时最好在天气晴朗、空气干燥的情况下进行，严禁在雨雾中施工；施工场地应保持清洁，防止尘埃、杂物落入绝缘内；制作开始后，制作过程应连续操作，尽量缩短绝缘暴露时间；剥切电缆时不应损伤线芯和保留的绝缘层；制作完成后，应采取堵漏、防潮和密封措施；电缆终端头处的金属护层必须可靠接地。
二、电力电缆故障分析
1、电力电缆故障原因主要有绝缘老化变质；过热；机械损伤；护层被腐蚀；绝缘受潮；过电压等几种。
2、电缆故障性质分类主要有接地故障；短路故障；断线故障；闪络故障；综合故障五种类型。
接地故障指电缆一线芯或数线芯接地而发生的故障。一般接地电阻在1kΩ以下为低阻故障，1kΩ以上为高阻故障。
短路故障指电缆线芯之间绝缘完全破损形成短路而发生的故障。
断线故障指电缆一线芯或数线芯断开而发生的故障。通常是由于电缆线芯被短路电流烧断或外力破坏引起。
闪络故障包括击穿故障和封闭性故障。电缆进行试验时绝缘间隙放电，造成绝缘击穿，此为击穿故障。在某种情况下绝缘击穿后又恢复正常，即使提高试验电压也不再击穿，此为封闭性故障。该故障大多情况发生在电缆接头或终端内，主要表现为，当试验电压升到某一值时，电缆泄漏电流突然升高，并且测量表针成规律性摆动，降低电压时现象消失，测量绝缘电阻值仍很高。
综合故障指同时具有上述两种及以上的故障。
3、电缆故障探测一般要经过判断、测距、定点三个步骤。
电缆故障性质的判断即确定故障性质，是短路还是断路；是高阻还是低阻等等。将电缆脱离供电系统后，首先用兆欧表测量每相对地绝缘电阻，如果绝缘电阻为零，再用万用表测量故障电阻，判断是高阻故障还是低阻故障，然后测量相间绝缘电阻，判断是否存在相间短路。知道了电缆故障性质后，便可选择合适的测试方法和仪器。
电缆故障测距是指在电缆的一端使用仪器确定故障距离，常用的测距方法将在后面详细介绍。
电缆故障定点是按照故障测距结果，沿着电缆径路走向，找出故障点的大体方位。电缆故障的精确定点是故障探测的关键，较常采用的方法是声磁同步法及主要用于低阻故障定点的音频感应法。
4、电缆故障探测方法有很多，这些方法适用于不同的情况，各有优缺点。这里主要讲测距常用到的电桥法；低压脉冲反射法；脉冲电压法；脉冲电流法等四种方法。
电桥法是一种经典的测试方法，指将被测电缆终端故障相与非故障相短接，电桥两臂分别接故障相与非故障相，通过仔细调节使电桥达到平衡，通过计算得到故障点到试验端的距离。电桥法的优点是简单、方便、精确度高，但它的缺点是当故障点电阻较高时，便很难测出故障点的距离，这时需用高压设备将故障点击穿，使故障点电阻降到电桥可以测量为止，二故障点击穿需要很长时间，十分不便。
低压脉冲反射法的原理是通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差来进行测距的。低压脉冲反射法的优点是简单、直观。通过观察脉冲波形可以较直观的识别电缆故障点、中间接头和分支点。但它的缺点是不适合测量高阻和闪络故障。
脉冲电压法是在电缆上加一高压脉冲，故障点在高压脉冲作用下击穿，通过观察放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间进行测距。脉冲电压法的优点是不必将高阻与闪络故障击穿，直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快。但它的缺点是故障放电时，特别是进行冲闪测试时，分压器耦合的电压波形变化不尖锐，难以识别。
脉冲电流法与脉冲电压法的区别在于，前者通过一线形电流耦合器测量电缆故障击穿时产生的电流脉冲信号，成功的实现了仪器与高压回路的耦合，省去了电容与电缆之间的串联电阻与电感，且脉冲电流波形比较容易分辨。
针对低阻与断路故障应采用低压脉冲反射法和电桥法，测量高阻与闪络故障时应采用脉冲电流法。
综上所述，在电缆施工过程中要严格按照施工规范要求进行，只有这样才能有效减少电缆发生故障的几率。电缆故障探测有其固有的特点，实际工作中，由于电缆故障点环境复杂，如振动噪声过大、电缆埋设过深、地下隐蔽金属物过多等等，造成定点困难。这时就要通过测试人员丰富的经验来加以判断，曾有人形象地说探测电缆故障点“七分靠仪器，三分靠人”，说明单纯的靠购买先进仪器是不能解决问题的。测试人员要注重学习，不断的积累经验，和其他同行经常进行交流，加强电缆故障探测技术的研讨，以促进技术不断的提高，才能快速、准确的定位故障点。对每一次故障测试都要不断分析，特别要了解电缆参数、相间接地电阻、测试电压高低、故障波形等资料，只有不断对大量的现场数据进行分析、研究、总结，才能逐步掌握电缆故障测试规律。