配網電纜線路故障分析及其處理方法

龐杰鋒

摘 要：隨著電纜線路在配網中的占比不斷增多，其運行情況對配網可靠性影響越來越大。本文從配網電纜線路的故障分析入手，先對電纜線路故障原因進行剖析，再根據電纜故障性質，重點介紹了電纜發生故障之后的處理步驟，包括電纜故障點的燒穿和粗測、故障電纜路徑的探測和故障點的精確定位，最后研究并分析電纜線路在運行過程中如何做好預防電纜故障措施，為配網電纜線路的運維和管理帶來切實有效的幫助。

關鍵詞：配網；電纜線路；故障

隨著城市化進程的不斷加快，電纜線路在配網線路中所占的比例也越來越大，其安全穩定的運行，成為配網的供電安全、可靠運行更為重要的一環。同時，廣東電網有限責任公司提出了創建世界一流企業的目標，其中，強調了著力打造世界先進的可靠性管理標桿。因此，越發凸顯配網電纜故障管理的重要性，本文從配網電纜線路故障分析入手，并提出其處理方法和預防措施。

1 電纜故障的原因分析

（1）超期服役。在電纜運行過程中，絕緣層受到電、熱、化學及機械力作用的影響，會發生物理和化學上的變化，運行時間越長，絕緣層的性能就會下降的越厲害。（2）運行環境惡劣。一是電纜中間頭及終端頭其結構本身不能做到全密封，就會形成防水的薄弱環節，在排水不暢的電纜井或電纜管道中容易造成絕緣受潮。2017年以來，源城區已發生4起因電纜中間頭或終端受潮而引起的電纜故障，占電纜故障總數16%。二是電纜長期在酸度過大的土壤或空氣中運行，也會導致護層被腐蝕損壞。三是安裝在電纜密集的電纜溝電纜井等通風散熱較差的電纜，會因過熱而使絕緣加速老化。（3）過負荷運行。電纜長期重過載運行，溫度居高不下，絕緣層會發生不可逆轉的傷害。溫度越高時，發熱程度會呈指數性上升，絕緣老化的也就越快。（4）外力破壞。電纜一般處于地下不可見，容易受到道路開挖、打樁的破壞，2017年以來，源城區因道路改造外力破壞電纜14起，在電纜故障中占比高達56%。（5）過電壓。電纜絕緣層因大氣過電壓或內部過電壓超過所能承受的電場強度而擊穿，比如許多戶外終端頭故障是由于大氣過電壓而引起的，而中間頭和戶內終端頭多數是由于線路單相接地故障引起另外兩相電壓升高，導致其擊穿故障，2017年以來，源城區已發生過4起該類故障。（6）材料缺陷。材料本身存在缺陷，比如電纜絕緣內部氣隙的電離會造成局部過熱，使絕緣碳化；線芯表面有突起毛刺會導致局部電場強度過高容易破壞該處絕緣層；護套材料不及格，容易導致受潮、電纜腐蝕和外界破壞。（7）中間頭和終端頭制作工藝不良。施工人員無資質施工或工藝差，施工工具不合格，不按工藝規程制作安裝，施工環境惡劣，比如敷設過程中，電纜受到過大的牽引力，或者在電纜井中彎曲半徑過小受力不當導致絕緣或護層損壞，中間頭在制作過程中未安裝鎧裝，或終端頭安裝時未固定導致接頭長期受過大拉力，雨天濕度過大的天氣施工等。

2 電纜故障的測量定位

2.1 電纜發生故障后，一般按照以下步驟進行故障處理

先通過故障指示器和分段試送辦法確定故障電纜，然后確定故障性質，如果故障阻值很高，便進行故障點的燒穿將高阻變低阻，再粗測測出故障點到電纜任意一端的長度，接下來探測故障電纜線路的敷設路徑，最后通過聲測、感應、跨步電壓等方法進行故障點的精確定位。

2.2 確定故障性質

當確定故障電纜后，可通過保護動作信息，確定是接地故障還是短路故障。如果還不能確定，那么可以用絕緣電阻表測量電纜的絕緣電阻，以及使用萬用表進行線芯的導通試驗。

2.3 電纜故障點的燒穿

據統計，電在發生的電纜故障中，高阻故障站了絕大多數。但很多粗測、定點方法和測量儀器必須在較低電阻下才能使用，這就需要將高阻故障進行燒穿處理，使高阻變低阻，以便于測量。電纜故障點的燒穿方法有交流燒穿、直流電壓燒穿和沖擊電壓燒穿三種。交流電壓燒穿時故障點容易被燒斷。因此，當沒必要將故障點電阻燒到100 Ω以下時，一般不使用交流燒穿法。沖擊電壓燒穿對設備的容量要求不大，容易實現，但燒穿時間相對較長。

2.4 故障點的粗測

故障點的粗測就是測出故障點到電纜任意一端的距離，這一步是故障定點的前提。粗測方法有很多種，按基本原理歸納有兩類：一類為電橋法，另一類為波反射法。

電橋法是最早采用探測電纜故障的方法，其原理是利用故障點兩側的電纜線芯電阻接入電橋，測量這兩者的比值，再根據總長度來換算出故障點位置。但是該方法需要先確定電纜總長，故目前較少采用。

波反射法分為一次脈沖法（低壓脈沖法）、二次脈沖法、弧反射法、三次脈沖法等。脈沖波在電纜中以一定速度傳播，在電纜擊穿點或電纜端部反射，波反射法根據脈沖的時間差定位，適用范圍廣，可以定位未知電纜長度及斷線故障。

2.5 故障電纜路徑的探測

根據前面粗測的距離，沿著探測出的電纜路徑，確定故障點的大致范圍再進行精確定點。電纜路徑探測的原理就是在被測電纜線芯中加入特定頻率的電流，利用電磁感應原理，探測儀器離電纜越近，其信號越強，與電纜走向一致，其信號越強，由此判斷出電纜走向。

2.6 電纜故障點的精確定位

根據電纜故障預定位的結果，在電纜故障點附近，通過儀器和設備對電纜故障點的位置進行精確定位的過程。常用的方法是聲磁同步法、跨步電壓法和音頻感應法。

聲磁同步法的原理接線與沖擊電壓燒穿故障點的接線相同。直流高壓向電容器充電使球隙擊穿，將電壓加在故障點上，使故障點擊穿產生火花放電，引起電磁波輻射和機械的音頻振動。聲磁同步法的原理就是利用放電的機械效應，在地面用聲波接收器探頭拾取振波，根據振波的強弱判定故障點。

跨步電壓法對電纜護套故障有很好的檢測效果。因而主要是針對電纜護套故障的有效定位手段。在故障電纜金屬護套上施加一負極性的直流電壓，在故障點流入土壤的電流形成的跨步電位分布，跨步電壓法正是通過探棒尋找土壤中電勢最低點確定故障點位置的。在故障點兩側。地電勢差是相反的，越接近故障點電勢差越小。

音頻感應法一般用于故障電阻小于10Ω的低阻故障的定點。音頻感應法定點的基本原理與用音頻感應法探測電纜路徑的原理一樣。探測時，用特定頻率音頻信號發生器向待測電纜通音頻電流，發出電磁波。然后在地面上用探頭沿電纜路徑接受電纜周圍電磁場的變化信號，并送入放大器放大。再將放大后的信號送入耳機或指示儀表，根據耳機中聲響的強弱或指示儀表示值的大小定出故障點的位置。在故障點，耳機中音頻信號聲響最強。

3 預防電纜故障措施

為了確保電纜線路可靠安全運行，最大程度上降低電纜線路故障的發生，配網運行人員要對電纜線路進行運行維護工作，特別要注重防外力破壞工作、日常巡視、負荷監測、溫度監測和試驗工作等這幾方面。

外力破壞事故在電纜線路故障中占比大，且外力破壞大概率會導致電纜新增一個甚至兩個中間頭，因此做好電纜線路防外力破壞工作是預防電纜故障的首要措施。第一，要建立正確可靠的電纜線路資料和完善線路標識，特別是要有準確的電纜線路路徑圖紙，為配網運行人員日常巡視提供可靠的參考資料。第二，配網運行人員在開展日常巡視工作中時，應密切關注電纜線路路徑上是否有挖掘施工，若有發現，及時與施工單位負責人進行交底，增設明顯的警示標志，留下聯系方式，要求負責人在開挖電纜通道前通知運維人員，由運維人員駐點監督開挖全過程。

把好電力電纜設計驗收關。一是電纜路徑走向，應與其它地下管道布置統一規劃，應避開輸水、煤氣等管道，確保電纜線路遠離潮濕、易燃易爆等惡劣的運行環境。二是參與到電纜接頭制作的中間過程監督和驗收，把握天氣條件和現場環境是否適宜制作接頭，對于重要工藝要特別關注。

配網運行人員應對電纜線路全線進行日常巡視，及時發現電纜線路可被肉眼觀察到的缺陷，電纜接頭放電痕跡，電纜銘牌和標識缺失，電纜井蓋丟失，電纜井、排管和隧道有積水等等。巡視過程中對發現的問題做好記錄，巡視結束后及時上報，安照缺陷分類在規定時間內做好消缺工作。

配網運行人員平時需要關注電纜線路的負荷水平，預測負荷發展趨勢，提前對重過載電纜線路上報增容計劃進行更換。電纜的溫度不僅決定于負荷大小，還受環境溫度和散熱條件的影響。配網運行人員日常要開展電纜線路溫度監測。電纜線路在故障前一般會有溫度升高現象，通過測量電纜接頭、電纜井中電纜外皮及其他部位的溫度，可提前預防電纜事故的發生。

對電纜定期開展試驗工作，運維單位主要是進行局部放電測試，電纜的局部放電是造成絕緣破壞的原因之一，通過局部放電儀，主要對電纜頭絕緣薄弱點進行測試。定期開展局部放電測試，做好試驗記錄。

4 結語

由于電纜的可靠性，在配網中應用越來越廣泛，因此，配網運行人員要加大自身對電纜知識的掌握力度，提高電纜故障分析和處理水平，把控好設計、敷設、制作接頭和運行維護的每一個環節，確保電纜線路可靠安全運行，充分發揮電纜線路的優勢。

參考文獻：

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