10 kV電力電纜的常見故障及故障點快速定位探討

黃振良

摘 要：在城市的發展和道路的建造遷改，電網建設電纜化的迅速增長，但隨之而來電纜故障對于快速復電往往造成了很大困難。對于電力電纜故障的多發性和查找難度的增加，故快速地判定出故障點并消除故障是十分重要的。

關鍵詞：10 kV電力電纜；常見故障；故障點；快速定位

中圖分類號：TM206 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）02-0098-02

1 一般電纜故障的主要原因

1.1 外力的損傷

電纜故障多數情況是發生在電纜安裝敷設時受到的機械損傷，或靠近運行中的電纜路徑內作業時而直接受到的機械損傷。

1.2 絕緣受潮、老化

常見發生在直埋或排管里的電纜中間接駁頭處。在潮濕的氣候條件下做電纜中間接駁頭或電纜中間接駁頭長期浸在水中，會使接駁頭進水或滲入水汽，時間久在電場作用下形成水樹枝，逐漸損害電纜的絕緣強度而造成故障及爬電現象。同時，電纜在過熱環境中容易引起電纜絕緣的老化和變質，引起電纜過熱的因素分為內、外兩種，內因為電纜絕緣內部氣隙游離造成局部過熱，從而使絕緣老化變質。外因為電纜長時間過負荷運行，過高的溫度會速使絕緣的老化，至使絕緣薄弱被擊穿。

1.3 化學腐蝕

電纜直埋于有酸堿的地區內，往往會造成電纜的鎧裝、半導體或外護層被腐蝕，保護層在長期受到化學腐蝕或電解腐蝕，導致電纜絕緣降低、開裂，引發電纜故障。

1.4 施工工藝不規范

電纜中間接駁頭、電纜終端頭施工工藝不良（如線耳壓接不緊、沒有打磨壓接頭、刀痕過深），材料配套選用不符，都會造成電場分布不均勻，形成電纜故障。

想要快速對出現故障的電纜進行維修，就必須快速判斷出故障的點的位置。通常先對線路電源斷開，然后進行逐級試送來初步收窄故障范圍，然后再在估定范圍內確定故障點的準確位置。

2 電纜故障點初估定位

對電纜故障點的初估定位一般采用脈沖反射法。對電纜首端施加脈沖波，當脈沖波傳播至故障點時會產生反射波。假設故障點與電纜首端的距離為Lx，脈沖波在電纜中的傳播速度為v，則在時間tx=2 Lx/v時，電纜首端將接收到反射波。因此，可由波速v及接收到反射波的時間tx，得到故障點離電纜首端的距離Lx=vtx/2。

反射波的信號強弱對確定tx是非常重要的。假設電纜的波阻抗為z，故障點的等值電阻為Ra，則在故障點的脈沖反射系數為r=（Ra-z）/（Ra+z）。對并聯型故障，設故障點電阻為Rf，則故障點的等值電阻Ra=Rfz/（Rf+z），脈沖反射系數r=-z/（2Rf+z），為使反射波的幅值足夠大，反射系數r的絕對值不應小于0.05。由上式可知，Rf的值應較小，不應大于10 z。

3 電纜故障點確切定位

當初步估計電纜的故障范圍后，即可在這范圍內尋找電纜的確切故障點來進行修復。對故障比例較高的并聯型故障，可根據電纜故障點電阻數值的大小，分別采用聲波法或音頻法。

3.1 聲波法

對于高阻性故障的電纜，可以采用聲波法來尋找故障點。由高壓脈沖發生器對故障電纜放電，故障點產生電弧，并產生放電聲音，在電纜直埋情況下，產生地震波，定點儀的聲測探頭（聲音傳感器）揀拾地震波信號并放大后通過耳機或表頭輸出。地震波從電纜故障點傳到地面后，在2 m的半徑以外很快衰減為很小，使用定點儀監聽地震波時，一般是4 m距離監聽一次。當監聽到地震波時，說明故障點已經在2 m以內，當找到聲音信號最大點即可以精確找到故障點的位置。

3.2 音頻法

對于低阻性故障的電纜，無法對其施加高電壓脈沖，就不能再使用上述的聲波法。可對電纜施加音頻電壓，原理接線圖，如圖1所示。音頻電流經電纜首端流入電纜芯線，在故障點處流至外屏蔽層，并回至電源。在地面使用磁場探測線圈檢測音頻信號，在A區域可以接收到信號，但當檢測人員進入B區域后，信號就立刻消失。當信號在有、無之間的交匯處，即為電纜故障點的位置。

4 電纜護層故障點的定位

4.1 預估定位

對電纜護層故障點進行預估定位的原理接線圖，如圖2所示。圖中的線芯可以是被測電纜的另一線芯，也可以是其他電纜的一根線芯。

設護層的損壞位置在B點，該處對地電阻下降。分別對護層AB、BC段通過直流電流，根據AB、BC段的電壓降，確定故障位置。在測試時先將開關S投向位置1，直流電流源5在電纜護層AB段產生的壓降U1可由毫伏表讀出。再將開關S投向位置2，并由毫伏表讀出電纜護層BC段的壓降U2。顯然，故障點A點的距離為，式中L為電纜長度。

4.2 確切定位

在初步估計了電纜護層的故障范圍后，即可在此范圍內尋找確切故障點。對電纜護層故障點進行確切定位的原理接線圖，如圖3所示。

直流電流經電纜護層的破損處流向大地，在預估的護層故障點范圍內用儀表在地面測量電壓。由C點開始逐漸加電壓，到B點電壓最大，過B點后電壓逐漸下降，到A點時其值為零，過A點后電壓又開始增加，但極性改變。電壓極性變換處即為護層故障點所在位置。

5 結 語

綜上所述，現代人的生活已經離不能電能，而保障10 kV電力電纜的安全運行無論是對電力企業、商企抑或居民用電都是不容忽視的重點。電力電纜故障查找對測試人員的專業技術要求較高，科技資訊也日新月異，文中主要介紹電力電纜故障定位的查找方法，并針對其故障定位方法及檢測進行分析論述，可供相關人員參考。為電纜安全、可靠運行、快速復電提供保障。

參考文獻：

[1] DL/T 596-1996，電力設備預防性試驗規程[S].

[2] 朱德恒，談克雄.電絕緣診斷技術[M].北京：中國電力出版社，1999.

[3] 朱德恒，嚴璋，談克雄，等.電氣設備狀態監測與故障診斷技術[M].北京：中國電力出版社，2009.