110kV及以下電纜的故障診斷技術及理論分析

李功靈 薛曉東 李建利

（河南省機場集團有限公司）

0 引言

在電網運行過程中110kV及以下電纜故障診斷工作發揮著重要的作用，產生110kV及以下電纜故障，主要是因為生產工藝和施工質量等方面的不足，通常是在電纜接頭和終端連接薄弱部位產生故障。為了提高110kV及以下電纜運行的穩定性，需要落實耐壓試驗。但是耐壓試驗具有破壞性，不僅會破壞電纜絕緣性，同時會減少電纜使用壽命，此外試驗環境和檢測人員的技術水平等也會產生影響，不利于檢測缺陷電纜。為了落實故障診斷工作，電力企業需要合理選擇診斷技術，保障110kV及以下電纜故障診斷的安全性和有效性，延長110kV及以下電纜使用壽命。

1 110kV及以下電纜故障類型

110kV及以下電纜故障類型主要包括串聯和并聯兩種類型。串聯故障指的是電纜導體產生斷裂問題。電纜發生斷路之前不容易產生串聯故障。并聯故障指的是減少導體之間的絕緣性，導致電纜無法承擔電壓。在實際工作中涉及到較多種類的故障類型，例如發生導體斷路故障，故障電流比較大將會燒斷電纜，出現這類故障通常會并聯接地，同時會降低相間絕緣性[1]。

通過分析故障電阻和擊穿間隙，110kV及以下電纜故障主要包括開路和低阻以及高阻、閃絡性故障。發生高阻故障問題之后，無法擊穿故障點。在試驗110kV及以下電纜絕緣性的過程中，需要通過無故障點擊穿判斷故障類型。高壓電氣設備容量和內阻等決定著高阻故障和閃絡性故障的差異性。在實際工作中還面臨封閉性故障，并且通常是在高壓電力電纜接頭和終端頭產生這類問題。發生這類故障問題之后可能會產生絕緣擊穿的情況，恢復絕緣之前無法完全消除擊穿現象。此外無法再現這種故障，因此提高了診斷難度。

2 110kV及以下電纜故障問題分析

（1）電纜質量瑕疵

如果110kV及以下電纜自身存在瑕疵和問題，將會引發故障問題。因為110kV及以下電纜直接暴露在外界，很容易產生電纜受潮問題，將會影響到110kV及以下電纜的絕緣性，同時會引發擊穿事故。因為電纜質量問題引發故障，將會直接威脅到設備和人員的安全性[2]。

（2）超負荷運行

不斷增加用電量之后，110kV及以下電纜將會呈現出超負荷運行，再加上電纜超期暴露在外，在夏季高溫環境中將會散熱較多的熱量，加快老化110kV及以下電纜，降低電纜的絕緣性，不僅會減少電纜使用壽命，同時會引發擊穿事故。因為110kV及以下電纜運行條件比較惡劣，腐蝕性氣體和高溫熱源將會破壞電纜保護層，提高安全隱患問題發生率。

（3）施工性故障

在安裝110kV及以下電纜的過程中，很容易產生違規操作行為，因為施工操作不合理，將會破壞電纜表面，此外還會產生接頭連接問題和連接管接觸不良等問題。發生上述問題，將會降低110kV及以下電纜的絕緣性，水分進入到電纜內部，將會影響到110kV及以下電纜運行的穩定性，從而引發安全事故[3]。

（4）機械性損傷

在安裝和運輸110kV及以下電纜的過程中，電纜設備可能會產生機械性傷害，嚴重破壞電纜接頭和導體絕緣性。

3 110kV及以下電纜故障診斷技術

（1）震蕩波檢測技術

在110kV及以下電纜故障診斷過程中利用震蕩波檢測技術，在充電之后系統性的檢測110kV及以下電纜放電電流中的脈沖信號，因此判斷和分析電纜放電情況和故障點，可以準確判斷電纜健康情況，及時發現并且判斷110kV及以下電纜故障，進一步提高110kV及以下電纜運行的持續性和穩定性。技術人員在利用震蕩波檢測技術的過程中，通過直流加壓達到預定值之后，需要合上高壓固態開關，設備電感和電纜電容將會產生諧振，在電纜終端可以獲得阻尼震蕩電壓，通過分析電纜運行信息，可以利用固定電感和阻尼震蕩回路等，統一電壓震蕩頻次和工頻頻次[4]。

（2）脈沖檢測法

在診斷110kV及以下電纜故障的過程中利用脈沖檢測法，主要包括低壓脈沖法和脈沖電壓法以及脈沖電流法等。利用脈沖檢測法的過程中，需要利用脈沖發射器的脈沖波，在發生故障的110kV及以下電纜節點部位將會反射脈沖。通過記錄反射脈沖的間隔時間和速度等，可以精確故障發生問題，對比反射脈沖波之后，可以判斷110kV及以下電纜的故障，同時可以為故障解決過程提供參考數據。

（3）測聲法

測聲法主要是通過電火花放電過程的聲音確定故障發生位置，在檢測過程中需要利用較多的專業設備。在電路中設置高壓電容器，在實際運行過程中可以實現電容充電，達到特定值之后，電纜絕緣層的故障點將會放電，并且會產生放電聲音。針對明敷設的電纜，可以直接定位故障點。針對暗敷設電纜，技術人員可以利用拾聲器落實檢測工作。在實際工作中探測人員首先需要確定110kV及以下電纜實際走向，結合方向確定聲音大小。如果某點的聲音比較大，可以確定為電纜故障。利用測聲法診斷地面電纜故障問題，在地下埋設部分電纜，具有很強隱蔽性，如果發生電纜故障，首先要明確故障方向，其次在地面緊貼測聲設備，逐漸完成探測工作，當設備發出聲響，可以確定電纜故障點。在利用測聲法的過程中，技術人員需要保障操作過程的安全性，降低安全事故發生率[5]。

（4）離線測距法

1）阻抗法：選定測量端之后，通過測量和計算阻抗，并且利用線路參數列出故障點方程，求解之后確定故障距離。利用阻抗法需要建立線路參數模型，操作過程非常簡單。在實際應用階段通常要搭配經典電橋法，有利于提高故障診斷的精確性。

2）行波法：行波法是利用行波傳播時間確定故障點，行波法主要包括脈沖電壓法和低壓脈沖反射法等。其中低壓脈沖反射法具有直觀性優勢，無需利用電纜資料，但是不利于診斷高阻故障和閃絡故障。利用脈沖電壓法可以提高故障線診斷效率，同時可以保障儀器設備和操作人員的安全性，有利于確認相關信號。但是利用的儀器設備非常復雜，同時耗費較多的故障測試時間，不利于控制二次脈沖[6]。

（5）電容電流測量法

110kV及以下電纜運行過程中，不同相芯線中存在電容，而且電容分布具有均勻性特征。利用電容、電流測量法，根據這一現象可以確定故障點位置。在測定過程中，在故障電纜起始位置增加穩定電壓，測得每段電纜的電流電容之后需要詳細表示，保障電壓穩定性之后在電纜末端繼續測量，并且要顯示電流電容。如果發現電力系統發生改變，通過測量電力電容比值，可以確定故障點所在區域。結合電容公式確定電容和電流之間呈現正比的關系，如果電壓不變，電流和電纜長度之間呈現出反比關系。確定故障點之后，可以通過改變比值確定故障點。在這一階段要注意穩定電壓，保障電流表示數的精確性。

（6）零電位測量法

通常是在長度較小的對地短路電纜中利用零電位測量法，通過對比完好的線纜，并聯兩條線纜，并且在線纜中布置電源，因此形成并聯電阻絲。兩條線纜對應點間的電位為零，通過測量實驗電纜和對面之間電位，可以確定110kV及以下電纜的故障點。在實際工作中要實現微伏表一點接地，另外一端移動于實驗電力電纜上。操作人員需要仔細觀察電表示數，在非故障區，移動電表的過程中示數始終是零。完成故障點探測工作之后，改變了電表示數，可以確定故障點。利用這種測量方法要統一兩條線纜的參數，并且要利用蓄電池或者干電池，試驗電壓可以選用6V，注意完全接觸測量電表線纜和實驗電纜之間，可以提高故障診斷的精確性[7]。

4 110kV及以下電纜故障處理的建議

1）110kV及以下電纜運行過程中，應該全面管理電纜運行資料，保障整體電力系統運行的安全性。注意說明直埋電纜的施工安裝走向，通過對比和查驗原始材料，確定電纜工程施工要求和電纜線路長度尺寸等。

2）為了保障電纜故障控制效果，需要提高人員管理水平，電力企業需要加強培訓現骨干工作人員。在電纜運行過程中需要提高安全管理水平，避免發生故障問題，通過培訓技術人員和管理人員，可以提高整體工作團隊的技術能力，保障110kV及以下電纜系統運行的穩定性。

5 結束語

近些年我國不斷擴大電網系統規模，加劇110kV及以下電纜線路架設的復雜性，也因此提高故障發生率。為了滿足電力系統的需求，需要利用先進的故障診斷技術，精確性的診斷110kV及以下電纜故障，進一步提升故障檢修效率，推動電網系統可持續發展。