10kV電力電纜故障測(cè)尋與實(shí)例分析

朱 平，朱鏡儒（湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭411100）

10kV電力電纜故障測(cè)尋與實(shí)例分析

朱 平，朱鏡儒（湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭411100）

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，電力電纜在10kV配電網(wǎng)中呈現(xiàn)迅猛發(fā)展之勢(shì)，且在系統(tǒng)擴(kuò)容等因素的影響下，電纜故障的發(fā)生幾率的不斷增加，不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。基于此，本文主要結(jié)合10kV電力電纜的實(shí)際情況，對(duì)其常見的故障類型及成因進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合對(duì)具有特殊性質(zhì)的電纜故障測(cè)尋方法進(jìn)行闡述，僅供參考。

10kV；電力電纜；故障；測(cè)尋

1 引言

10kV電力電纜是一種新型的輸送電力系統(tǒng)，有利于降低輸電過程中的電量損耗。但在當(dāng)前城市快速發(fā)展的過程中，電力電纜一般是埋設(shè)在地下的，這在一定程度上加大了電纜的管理和維修難度，一旦出現(xiàn)電纜故障，所花費(fèi)的維修時(shí)間較長(zhǎng)，不利于及時(shí)恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，在電力發(fā)展新時(shí)期，加強(qiáng)對(duì)電力電纜故障測(cè)尋方法的探究對(duì)于保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

2 10kV電力電纜產(chǎn)生故障的類型及成因

2.1 常見故障類型

（1）開路故障。若電纜相間或相對(duì)地絕緣電阻達(dá)到所要求的規(guī)定值，但在實(shí)際工作中電壓無法傳輸?shù)浇K端，且負(fù)載能力較差，當(dāng)絕緣電阻=∞，即為斷線故障；

（2）高阻故障。電纜相間或相對(duì)地絕緣損壞，絕緣電阻較大，若絕緣電阻≥100kΩ，則無法使用低壓脈沖法。

（3）閃絡(luò)性故障：該類故障多發(fā)生于電纜耐壓試驗(yàn)擊穿中，且通常出現(xiàn)在電纜中間接頭或終端頭內(nèi)。在試驗(yàn)過程中，絕緣被擊穿則形成間歇性的放電通道，若試驗(yàn)電壓到達(dá)某一特定值時(shí)，產(chǎn)生擊穿放電；而當(dāng)擊穿后放電電壓降低至某一特定值時(shí)，絕緣會(huì)重新恢復(fù)且不發(fā)生擊穿，這種情況即為開放性閃絡(luò)故障。若在一定條件下，絕緣擊穿后又恢復(fù)正常，即使提高試驗(yàn)電壓也不會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象，這種情況即稱為封閉性閃絡(luò)故障。

2.2 成因分析

2.2.1 過負(fù)荷和接頭發(fā)熱

長(zhǎng)期滿負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行的電纜多會(huì)出現(xiàn)絕緣老化和明顯的漏油、裂紋等現(xiàn)象，由于接頭導(dǎo)體的連接工藝或材料不合格導(dǎo)致連接點(diǎn)接觸不良，且具備較差的散熱條件，這種情況下，即使輸送容量未達(dá)到特定數(shù)值也會(huì)導(dǎo)致故障發(fā)生。

2.2.2 密封不良

電纜終端頭和接頭盒的密封性能較差，由于外部環(huán)境長(zhǎng)期處經(jīng)受大氣、溫度、干濕等氣候條件的影響，若水分進(jìn)入電纜頭，絕緣極易受潮，導(dǎo)致絕緣被擊穿，最終發(fā)生爆炸，因此，這就要求電纜終端頭和接頭盒具有較強(qiáng)的密封性。

2.2.3 腐蝕引起受潮

一般情況下，被腐蝕的電纜鉛包會(huì)帶有淡黃色或粉紅色的粒狀腐蝕物，則說明該部位即是鉛包穿孔或受潮的主要通道。在腐蝕孔處，水分會(huì)進(jìn)入鉛包內(nèi)部導(dǎo)致電纜逐漸受潮，絕緣油逐漸分解、結(jié)晶，這種情況下，絕緣性能開始下降，且在電壓、電場(chǎng)的作用下，會(huì)形成相間或?qū)Φ負(fù)舸┈F(xiàn)象。

2.2.4 電纜制造和材料上的缺陷

由于交聯(lián)電纜制造工藝復(fù)雜，在電纜的偏心率、導(dǎo)體、絕緣屏蔽材料等一系列的制造工藝和材料上都有嚴(yán)格的要求。如果產(chǎn)品質(zhì)量不良，可能對(duì)電纜的正常運(yùn)行帶來致命的潛在隱患（交聯(lián)電纜制造工藝缺陷帶來的危害見圖1）。

圖1 交聯(lián)電纜制造工藝缺陷帶來的危害

3 10kV電纜故障點(diǎn)測(cè)尋的作業(yè)流程

（1）搶修應(yīng)對(duì)機(jī)制。電纜在發(fā)生故障后，設(shè)備管理單位應(yīng)及時(shí)將故障電纜的安裝路徑等相關(guān)資料整理出來，并組織作業(yè)人員攜帶相關(guān)設(shè)備做好故障測(cè)距準(zhǔn)備，

（2）分析故障電纜形成的原因。導(dǎo)致電纜出現(xiàn)故障的原因諸多，集中表現(xiàn)在外力破壞、電纜施工質(zhì)量問題和電纜運(yùn)行管理這三個(gè)方面；

（3）確定電纜故障性質(zhì)。一般情況下，電纜故障可分為高阻故障、斷線故障、短路故障等，在結(jié)合電纜實(shí)際運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，通過對(duì)電纜的絕緣性能和導(dǎo)通測(cè)試，可將電纜故障的性質(zhì)確定下來；

（4）電纜故障距離的粗測(cè)?，F(xiàn)階段主要用于測(cè)距的設(shè)備為SPG32、T30-E脈沖反射儀，并結(jié)合相應(yīng)的測(cè)距方法進(jìn)行粗測(cè)；

（6）總結(jié)測(cè)距經(jīng)驗(yàn)。在測(cè)距作業(yè)完成后，應(yīng)及時(shí)組織測(cè)距分析會(huì)，重點(diǎn)討論測(cè)距過程中使用方法的實(shí)用性、測(cè)距結(jié)果的準(zhǔn)確性，并對(duì)如何采取有效措施來避免現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)測(cè)距的干擾進(jìn)行探討，最終將測(cè)距過程和結(jié)果進(jìn)行歸檔，以此來實(shí)現(xiàn)測(cè)距的閉環(huán)管理。

4 10kV電力電纜故障測(cè)尋的具體方法

4.1 低壓脈沖反射法

由于考慮到一些安全問題或避免電纜在破損時(shí)發(fā)生較大危害，通常將10kV電力電纜埋藏在地下較深位置，因此，在故障發(fā)生時(shí)可采用較為專業(yè)的低壓脈沖反射法進(jìn)行檢查。該檢測(cè)方法適用于低阻故障、短路故障與斷路故障，低壓脈沖反射法主要是向電纜注入低壓脈沖，當(dāng)脈沖傳播到阻抗不匹配電的地方則會(huì)發(fā)生反射，由此可以判斷故障電纜的類型及具體位置。這種測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單方便，不需要考慮電纜的長(zhǎng)度和電纜的埋藏位置，只要找到一個(gè)切口就可進(jìn)行檢測(cè)。

4.2 脈沖電流法

該方法主要分為以下兩種測(cè)試方法：①直流高壓閃絡(luò)測(cè)試法（見圖2）。主要適用于測(cè)量閃絡(luò)擊穿性故障，在用高壓試驗(yàn)設(shè)備將電壓升到一定值時(shí)所產(chǎn)生的閃絡(luò)擊穿故障。一些故障點(diǎn)在多次閃絡(luò)放電后，其故障點(diǎn)的電阻則會(huì)下降，這種情況下，則無法再使用直閃法測(cè)試；②沖擊高壓閃絡(luò)法（見圖3）。這是一種專門針對(duì)閃絡(luò)性故障的測(cè)尋方法，若電纜的故障點(diǎn)在測(cè)試端和故障點(diǎn)中間來回流動(dòng)時(shí)，這種情況下，就可利用專門的設(shè)備來測(cè)出故障點(diǎn)的具體位置，該方法具有接線簡(jiǎn)單、操作方便和安全的特點(diǎn)。

圖2 直閃法接線圖

圖3 沖閃法接線圖

4.3 用定點(diǎn)儀器對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位

①聲測(cè)法的應(yīng)用范圍：主要適用于高阻故障和閃絡(luò)性故障的測(cè)量；②音頻感應(yīng)法的應(yīng)用范圍：主要適用于故障電阻＜10Ω的低阻故障。若電纜接地電阻較低的話，故障點(diǎn)的放電聲音較為微弱，這種情況下，即可利用音頻感應(yīng)法進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量。③高阻故障可采用沖閃法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量條件為故障點(diǎn)電阻＞100Ω，且數(shù)值確定。若測(cè)試電流＞15mA的話，測(cè)試波因其具有的重復(fù)性可進(jìn)行重疊，這種情況下，若一個(gè)波形有一個(gè)發(fā)射、三個(gè)反射且脈沖幅度逐漸減弱時(shí)，所測(cè)距離為故障點(diǎn)至電纜測(cè)試端的距離，否則為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試對(duì)端的距離。

5 電纜進(jìn)水高阻故障的實(shí)例分析

交流110kV雙馬變電站10kV雙管線電纜出線。

與教師相比，同伴榜樣的“閃光點(diǎn)”起著更加具體化、實(shí)際化的示范作用，更貼近學(xué)生。為把榜樣的引領(lǐng)落到實(shí)處，學(xué)校應(yīng)每學(xué)期都評(píng)選“三好學(xué)生”“優(yōu)秀學(xué)生干部”“文明之星”“禮儀小標(biāo)兵”等榜樣；班級(jí)也可利用“每周一星”的評(píng)選，發(fā)現(xiàn)好人好事并給予表揚(yáng)、鼓勵(lì)，把他們的先進(jìn)事跡進(jìn)行宣傳，印在學(xué)生腦海中，讓榜樣在學(xué)校管理工作中不斷發(fā)揮積極的作用。

故障電纜具體的參數(shù)特征為：交聯(lián)聚乙烯三芯銅電纜、全長(zhǎng)2848m（見圖4）。

圖4 故障電線全長(zhǎng)波形圖

現(xiàn)場(chǎng)搖測(cè)：絕緣電阻A相對(duì)地653MΩ、B相對(duì)地622kΩ、C相對(duì)地321kΩ，其中B、C相絕緣電阻值較低。測(cè)試絕緣電阻時(shí)觀測(cè)泄露電流的變化，指針晃動(dòng)不定，電流變化慢，初步判斷是電纜進(jìn)水。

探測(cè)措施：

（1）低壓脈沖法。在測(cè)試時(shí)，從測(cè)試端向電纜中輸入一個(gè)低壓脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)沿著電纜傳播，當(dāng)遇到電纜中的阻抗不匹配點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生折反射，反射波傳播回測(cè)試端。設(shè)置電纜行波為172m/μs，由于低壓脈沖法只能適用于故障電阻小于200Ω的故障，所以在此只能判斷電纜為高阻故障及電纜全長(zhǎng)為2848m。

（2）二次脈沖法。即對(duì)高阻故障電纜施加高壓脈沖，使故障點(diǎn)擊穿放電。擊穿瞬間，高阻變成低阻故障。波反射向故障電纜發(fā)射一個(gè)低壓脈沖信號(hào)，記錄下此時(shí)的低阻反射波形（即故障波形）。將兩者波形進(jìn)行比較，分叉點(diǎn)就是故障點(diǎn)的距離。此類高阻故障等效電阻很穩(wěn)定，使用脈沖法擊穿點(diǎn)絕緣電阻幾乎不變，這類擊穿點(diǎn)不一定能承受高電壓，但卻很難降低其電阻。當(dāng)前電纜故障即屬于這一特殊故障類型，在使用600mA燒穿儀進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間燒穿后，其電阻立即恢復(fù)。

（3）高壓電橋法。目前情況下，在知道電纜的全長(zhǎng)以及電纜A相絕緣較好的情況下，可以借助A相作為輔助相，在對(duì)側(cè)將A、C短接形成測(cè)試回路。利用故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成Murray電橋，當(dāng)檢流計(jì)指零時(shí)電橋達(dá)到平衡，電橋橋臂間對(duì)應(yīng)電阻比值相等。

該方法在測(cè)量并計(jì)算后發(fā)現(xiàn)約在2350m處存在故障點(diǎn)（見圖5）。

圖5 高壓電橋法計(jì)算出的故障點(diǎn)距離

（4）聲磁同步精確定點(diǎn)。用T16聲磁同步定點(diǎn)儀對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確定，在地面可聽到脈沖放電聲響，將蓋板掀開，可清晰聽到放電聲。電纜的中間接頭處可以看見有明顯的水漬流出，因此，應(yīng)將中間接頭鋸斷，重新制作中間接頭，并經(jīng)串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)合格后，可有效恢復(fù)送電。

6 結(jié)語

綜上所述，電纜是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在保證電力穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用，因此，為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，更好的服務(wù)于人們生產(chǎn)、生活，應(yīng)做好電纜故障的測(cè)尋工作，提高電力運(yùn)行的安全性，同時(shí)促進(jìn)我國(guó)10kV電力電纜輸電技術(shù)的不斷完善和發(fā)展。

［1］唐 震，尹 林，周 曦.提升10kV電力電纜故障點(diǎn)測(cè)尋效率［J］.通訊世界，2015（15）：147～148.

［2］張 娟，游東洋.淺談10kV電力電纜故障的類型和測(cè)尋方法［J］.科研，2016（7）：00171.

［3］王 巖.10kV電力電纜故障原因及其測(cè)尋［J］.城市建設(shè)理論研究：電子版，2016，6（8）：56.

TM755

A

2095-2066（2016）29-0073-02

2016-9-30

朱 平（1976-）男，高級(jí)工，本科，主要從事電纜故障定位及電氣設(shè)備交接試驗(yàn)等方面工作。

朱鏡儒（1990-），男，碩士研究生，主要從事電纜運(yùn)維及電氣自動(dòng)化方面的工作。