10kV配電電纜故障探尋及原因分析

邱辛泰　陸釗

摘要：配電線路是輸電網(wǎng)的重要組成部分，其運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性直接影響著人們的生活質(zhì)量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。配電電纜供電半徑比較大，呈現(xiàn)放射式樹枝型特點(diǎn)，各線路之間聯(lián)絡(luò)比較少，相應(yīng)設(shè)置的保護(hù)設(shè)備數(shù)量少并且性能簡單，在根本上導(dǎo)致了線路故障的多發(fā)性。為保證配電線路運(yùn)行的可靠性與安全性，必須要對(duì)故障原因進(jìn)行深入分析，選擇合適措施進(jìn)行優(yōu)化管理。文章對(duì)配電電纜故障原因進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)例提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：配電電纜；故障探尋；故障選線；配電線路；輸電網(wǎng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM86 文章編號(hào)：1009-2374（2015）05-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0404

在城市建設(shè)程度不斷加深的背景下，配電電纜在輸電網(wǎng)中起到的作用越來越大，配電電纜逐漸代替了傳統(tǒng)的架空線路。但是就實(shí)際影響情況來看，隨著電纜數(shù)量的日益增多以及其運(yùn)行時(shí)間的延長，導(dǎo)致其運(yùn)行故障的發(fā)生越來越頻繁，對(duì)人們生活以及社會(huì)生產(chǎn)都帶來了較大的影響。為提高配電電纜運(yùn)行效率，需要采取合適的檢測(cè)方法與檢測(cè)設(shè)備完成故障探尋，及時(shí)確定故障位置以及原因，降低故障帶來的影響，在整體上提高電纜運(yùn)行的效率。

1 電纜故障簡析

電纜故障主要可以分為五種，即接地故障、短路故障、斷線故障、閃絡(luò)性故障以及混合性故障，其中接地故障為電纜一芯主絕緣對(duì)地?fù)舸?；短路故障為電纜兩芯或三芯短路；斷線故障為電纜一芯或數(shù)芯被故障電流燒斷或受機(jī)械外力拉斷，造成導(dǎo)體完全斷開。而閃絡(luò)性故障大多發(fā)生在電纜耐壓試驗(yàn)擊穿中，實(shí)際運(yùn)行過程中比較集中出現(xiàn)在電纜中間接頭以及端頭內(nèi)部位。最后對(duì)于混合性故障則是含有接地、短路、斷線以及閃絡(luò)性故障中的兩種以上的故障，在故障的判斷與處理上存在的難度最大。

2 電纜故障原因分析

2.1 線路本身因素

第一，電纜斷路。即電纜在運(yùn)行過程中存在破損以及斷裂等情況，導(dǎo)致供配電回路存在差異，是一種比較常見的運(yùn)行故障。一般情況配電顯然斷路點(diǎn)并不存在明顯的斷開點(diǎn)，其中產(chǎn)生的間隙很有可能會(huì)存在巨大的電弧，導(dǎo)致電纜運(yùn)行溫度上升，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)爆炸或者火災(zāi)等事故。第二，短路故障。在電纜電路施工過程中，線路受到人為或者外力影響，導(dǎo)致線路中出現(xiàn)絕緣被擊穿的現(xiàn)象，最終使得線路在后期運(yùn)行過程中出現(xiàn)短路故障。第三，單相接地。此類故障可以說是電纜電路最為常見的一種，發(fā)生的原因大部分是因?yàn)榫€路長期處于雨淋或者潮濕的運(yùn)行環(huán)境中，在線路系統(tǒng)發(fā)生故障后，故障性電壓變?yōu)榱?，但是非故障電壓上升到線電壓，造成電壓幅值急劇增加，容易造成配電線路過電壓。最終會(huì)因?yàn)殡妷悍甸L期處于超負(fù)荷狀態(tài)，而造成電纜電路被燒毀。

2.2 外界環(huán)境因素

第一，冰凍。尤其是針對(duì)于我國北方地區(qū)冬季，電纜電路長期處于低溫環(huán)境中，如果遇到降雪天氣，電纜電路表面很容易形成冰凍層，使得電纜斷裂、短路以及墜落等，增加了電路運(yùn)行的安全威脅。第二，雷擊。雖然電纜線路相對(duì)于傳統(tǒng)線路已經(jīng)進(jìn)行了優(yōu)化，但是其還是依靠于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，這樣在雷擊天氣里很容易受到雷電的影響，使得線路發(fā)生故障不能正常運(yùn)行。

3 電纜故障探尋方式分析

3.1 沖擊放電聲測(cè)

此種故障探尋方式主要是利用直流高壓試驗(yàn)設(shè)備，來完成對(duì)電容器的充電儲(chǔ)能處理，當(dāng)電容器電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，球間隙擊穿，高壓設(shè)備與電容器上存在的能量就會(huì)通過球間隙向電纜故障位置放電，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)聲波，這樣只需要檢測(cè)人員聽聲音就可以辨別故障發(fā)生位置。其中，檢測(cè)最后階段產(chǎn)生的聲波強(qiáng)弱，主要受擊穿放電能量的大小決定，一般情況下能量比較大的放電，檢測(cè)人員可以在草坪表面完成辨別，而對(duì)于能量比較小的放電，則需要利用高靈敏度的拾音器沿著初測(cè)確定范圍進(jìn)行精確確認(rèn)。

3.2 二次脈沖檢測(cè)

此種故障探尋方式是一種相對(duì)新型的檢測(cè)方式，主要利用低壓脈沖波形來完成分析與測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果具有比較高的精確度。進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先選擇一定能量與電壓等級(jí)的高壓脈沖，通過電纜測(cè)試端來向故障電纜進(jìn)行電壓施加，并讓電纜高阻故障點(diǎn)發(fā)生擊穿燃弧。并且要向檢測(cè)端添加測(cè)量用低壓脈沖，這樣當(dāng)測(cè)量脈沖達(dá)到電纜高阻故障點(diǎn)并遇到電弧則會(huì)在電弧表面發(fā)生反射。在發(fā)生燃弧時(shí)，電纜高阻故障轉(zhuǎn)變?yōu)樗查g短路故障，這樣就會(huì)使得測(cè)試脈沖發(fā)生明顯的阻抗特征變化，使得原來的閃絡(luò)測(cè)量波形轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪好}沖短路波形，通過波形來判斷非常明顯。選擇此種檢測(cè)方式，將低壓脈沖發(fā)與高壓閃絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，檢測(cè)人員可以通過波形的對(duì)比更準(zhǔn)確的判斷電纜故障點(diǎn)。

3.3 聲磁信號(hào)同步接受檢測(cè)

選擇此種檢測(cè)方法來完成電纜故障的探尋，首先是向電纜施加沖擊直流高壓，使得電纜故障點(diǎn)放電，在放電的瞬間電纜金屬護(hù)套與大地形成的回路會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)環(huán)流，這樣故障電纜周圍就會(huì)出現(xiàn)脈沖磁場(chǎng)。然后利用感應(yīng)接受儀器可以完成對(duì)電纜故障點(diǎn)發(fā)出的放電聲信號(hào)的接收，最后儀器可以利用探測(cè)接收到聲音、磁場(chǎng)兩種信號(hào)之間的時(shí)間間隔來判斷故障點(diǎn)，聲磁兩種信號(hào)間時(shí)間間隔最短的點(diǎn)即為電纜故障位置。

4 電纜故障探尋實(shí)例分析

4.1 實(shí)例1

4.1.1 電纜故障探尋概述。2011年10月25日晚，無錫市220kV塘頭變出線35kV塘頌線發(fā)生接地故障，經(jīng)搶修人員排查，最后確定故障電纜基本情況如下：電纜型號(hào)：YJSV；電壓等：35kV；截面：400mm；長度：約800m。

4.1.2 故障分析。首先確定故障性質(zhì)，分別對(duì)故障電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：A相絕緣3.6MΩ，B相絕緣1.1GΩ，C相絕緣43.9MΩ。初步判定該電纜為高阻故障，因此我們先用低壓回波法對(duì)非故障相進(jìn)行測(cè)量，再用二次脈沖法對(duì)故障相電纜進(jìn)行測(cè)量。

4.1.3 探尋結(jié)果。經(jīng)過對(duì)故障相與非故障相測(cè)量數(shù)據(jù)線的疊加對(duì)比可以得出，電纜的總長大約為706m，測(cè)試點(diǎn)距電纜274m有很明顯的發(fā)散點(diǎn)，此點(diǎn)即為故障點(diǎn)。因?yàn)榇藭r(shí)運(yùn)行部門已經(jīng)提供現(xiàn)場(chǎng)電纜的路徑走向，用皮尺從終端測(cè)量點(diǎn)位置量取274m的一個(gè)大約范圍，再安排人員守候，使用聲磁同步法在預(yù)定位位置進(jìn)行探測(cè)，在沿敷設(shè)路徑的電纜蓋板下聽到放電聲，打開電纜蓋板后確定故障即在該點(diǎn)。因?yàn)榇司疄檫^渡井，此故障點(diǎn)非電纜中間接頭，為電纜本體故障。

4.2 實(shí)例2

4.2.1 電纜故障探尋概述。2011年9月16日，無錫市五愛家園開閉所進(jìn)線發(fā)生接地故障，經(jīng)搶修人員排查，最后確定故障電纜基本情況如下：電纜型號(hào)：YJV22；電壓等：10kV；截面：70mm；長度：約180m。

4.2.2 故障分析。首先確定故障性質(zhì)，分別對(duì)故障電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：A相絕緣247.2Ω，B相絕緣3.2MΩ，C相絕緣193MΩ。初步判定該電纜為高阻故障，因此我們先用低壓回波法對(duì)非故障相進(jìn)行測(cè)量，再用二次脈沖法對(duì)故障相電纜進(jìn)行測(cè)量。

4.2.3 探尋結(jié)果。將故障相與非故障相得出的測(cè)量數(shù)據(jù)線進(jìn)行疊加對(duì)比可以得出，電纜的總長大約為154m，測(cè)試點(diǎn)距電纜110.7m有很明顯的發(fā)散點(diǎn)，此點(diǎn)即為故障點(diǎn)。

5 結(jié)語

電纜線路在運(yùn)行過程中受到多種因素的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行故障，想要有效避免故障的發(fā)生，就需要針對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析，并做好故障探尋管理工作，選擇切實(shí)可行的措施進(jìn)行處理，爭取不斷提高電纜線路運(yùn)行的可靠性。

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作者簡介：邱辛泰（1987-），男，江蘇無錫人，江蘇省電力公司無錫供電公司助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)及自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）