淺談10kV電纜故障原因分析及故障現場查找方法

摘 要：隨著國家加大對基礎能源設施的投資，兩網改造的完成，城市化的快速發展帶來建設項目的大量增加，一線城市電力電纜的應用普及率高達85%。隨著電纜運行時間的不斷增加，電能負荷的不斷加大以及各種雷雨、暴風等惡劣氣象條件引起電纜故障大大增加，很多運行二三十年甚至已瀕臨退運的老舊電纜更易發生故障。運行單位給用戶的承諾要求其快速解決故障，保證供電。

關鍵詞：10kV電纜；故障原因；查找方法

城市配電網絡10kV電纜線路主要敷設方式有：電纜溝、電纜管（頂管）、直埋等。以上敷設方式基本都在地下，在這樣環境下也加大了10kV電纜故障的查找難度。因此，必須應用先進的科學技術來對故障查找方法進行改進和創新，同時也應做好相關的對策來避免或降低10kV配電網故障的發生。

1 10kV電纜故障原因

1.1 絕緣層老化

10kV電纜線路在長期運行下，在電和熱的作用下，會在造成絕緣層的物理性能發生變化，從而導致絕緣層的絕緣強度降低，再加上介質損耗過大從而造成絕緣層老化而引發電纜故障的現象。

1.2 電腐蝕

通過對多起電纜故障原因調查分析顯示，電腐蝕（詳見圖1）是引發10kV電纜故障的重要原因之一。如果10kV電纜附近存在強力電場，會出現外皮鋁保護套腐蝕擊穿的現象，再加上潮氣的入侵，對10kV電纜絕緣造成破壞，從而引發10kV電纜故障。

1.3 敷設時的原因

在電纜敷設的過程中，如果敷設流程缺乏規范性，將會對電纜的敷設質量造成影響；在電纜敷設時經常會因機械操作不正確，而對電纜的絕緣層造成刮碰損傷，且沒能及時發現并對其進行更換，也會造成絕緣層故障的加劇；另外，敷設電纜是彎曲半徑不夠，強行將電纜彎曲敷設，也會對電纜造成內在的傷害，在長時間運行下會影響到電纜的正常運行。

1.4 電纜頭制作工藝不良的原因

通過對越來越多的故障電纜的解剖發現，電纜終端接頭或中間接頭的故障發生機率是最大的，而這往往跟電纜頭制作時的工藝有關（如圖2）。近年來，冷縮頭的應用基本是占95%以上，在電纜頭制作過程中，如果未嚴格按照電纜附件廠家制作流程及說明書進行，而是靠個人經驗進行制作，往往就會因制作過程中的小缺陷或小瑕疵，為電纜的安全運行埋下隱患。

2 10kV電纜故障現場查找方法

電纜故障定位流程見圖3。

目前很多電力運維部門都配有檢測設備，并培養出擁有相當經驗和技巧的電纜故障查找技術人員，但電纜故障原因很多，故障現象有很多種。“三分靠設備，七分靠經驗”。電纜故障查找技術需要不斷的積累，新設備和測試方法也在不斷更新。國內電纜故障的檢測技術大約經歷了以下幾個階段（見表1）。

隨著現代技術的不斷發展，著重談談高壓脈沖法及多次脈沖法在現場的應用和分析判斷。

3 高壓脈沖法

高壓脈沖法的測試原理依然是依據傳輸線理論中的波反射原理，只是與低壓脈沖法相比大大提高測試脈沖的電壓與能量，使該脈沖在故障點處能形成瞬間短路電弧，此電弧使故障性質瞬時變為低阻故障，這時就可形成故障點對入射波的反射波，儀器測其時延，換算出故障距離。根據個人的經驗判斷和現場應用，高壓脈沖法在現場的實際應用還是非常廣泛的。

2015年05月26日，110kV云帆站F11電纜發生故障，現場故障相C相測試波形圖如圖4所示，故障波形規律：

（1）故障波形反射點不可能超出全長波形；（2）故障波形具有基本上等間隔規律，有多次反射時取第二次更準；（3）調整光標至波形上升沿，隨后移動光標至下降沿，算出一個完整波形的距離，如圖所示309.5米，即為加壓端至電纜故障點的距離；（4）精確定點。定點之前如果不知道電纜敷設走向、埋設位置時、必須先查找路徑，并丈量初測故障距離的地面位置，然后在此位置附近，即電纜路徑上方，用“定點儀”準確定位，準確找到故障點。

4 多次脈沖法

多次脈沖法就是在高壓脈沖法的基礎上，將高壓脈沖法中的復雜波形變成極其簡單最易掌握的低壓脈沖法短路故障測試波形，達到快速、準確測得故障距離的目的。多次脈沖法故障波形圖見圖5。

在足夠高的沖擊電壓作用下，故障點被電弧擊穿短路并延弧的同時，發送一個（或多個）低壓測試脈沖，即可在短路點得到一個短路反射的回波，即反射回波的極性與發射脈沖的極性相反。當故障點短路電弧熄滅后，再發射一個低壓測試脈沖，可測得電纜的開路全廠波形。前后兩次采集到的波形同時顯示在一個屏面上并自動靠攏、對齊、疊加。開路全廠波形與發射脈沖同極性，故障反射波形的極性與發射脈沖波形極性相反，且在一定的全廠距離內。故障點前的兩個測試波形，在規律上重合的很好，一旦越過故障點，兩個波形就產生明顯離散，不再重合。兩條曲線的離散點就是故障點距測試端的距離。

例：2015年05月15日110kV牛湖站F16故障波形分析。

（1）調整移動紅色波形左右、上下移動至與藍色波形最多重合、疊加位置（局部）。（2）移動光標至紅色波形初始上升沿，隨后移動光標至紅藍波形明顯分叉、相反方向，即明顯離散點位置，測得距離即為故障點距測試端的距離，如圖所示228米。（3）精確定點。沿著電纜路徑上方，用“定點儀”準確定位，準確找到故障點距離牛湖站#1環網柜約230米處。

5 結束語

無論是高壓脈沖法還是多次脈沖法，對于電纜故障查找，現場工作人員的耐心、責任心和經驗的積累是最重要的。針對不同的電纜故障類型，耐心的去分析、判斷，用不同的方法進行測試，最終快速、準確的判斷出故障點的位置和距離，找到故障原因，排除故障隱患，恢復送電，保障電力的安全，需要每一個試驗人員強有力的責任心。