10 kV 電纜故障診斷分析及預防策略

王 浩，李炳全，秦培林

（安徽國電電纜股份有限公司，安徽蕪湖 238335）

1 10 kV 電纜常見故障

（1）線路升溫。為避免占用地面空間，電纜主要埋設于地下，因此極易出現線路升溫導致斷線故障。斷線位置最高溫度可能達到150 ℃，接頭處會有明顯燒黑或燒紅現象。導致線路升溫的主要原因多是導線接頭連接工藝或線路負荷不合理。

（2）過流保護靈敏度低。10 kV 電纜線路運行過程中會設置較高的標準，同時也需承載較大負荷，且供電路度相對較長，因此電纜線路末端很容易出現低于標準值的最小兩相短路電流。引起該故障的主要原因是線路過流保護靈敏度不高，電纜負荷電流超過設計值引起發熱。

（3）電纜外護套穿孔。大部分10 kV 電纜都會設置外部保護套，減少外力對電纜的沖擊，而一旦電纜保護套受損，也會對電纜結構產生影響，無法有效保護電纜。電纜保護套穿孔的主要原因是受外界因素影響，例如電纜埋設位置存在較強的電化學侵蝕，保護套被腐蝕穿孔，引發故障。

（4）短路故障。電纜發生短路主要是由于線路弧度垂線較大引起的，例如戶外風力作用或線路兩根接處點纏繞等。此外，10 kV 電纜運行過程中的線路升溫也會影響電纜本身的物理性能，線路表皮絕緣層損壞暴露電纜內部結構形成搭接就會發生短路。

（5）斷路及接地故障。斷路是指電纜線路中出現斷路導致電流連接不通造成的故障，其主要原因是線路連接不良、線路搭接處斷開等。接地故障是由于線路與大地連接引起的，接地故障會導致該區域對周圍物體形成放電而引起嚴重的安全事故。

（6）基礎故障。基礎故障主要是由于電纜本身的設計、材料及生產工藝等方面出現問題引發的故障，例如線路屏蔽技術不合理，長期運行過程中電纜機械強度逐漸下降，電纜線路材料質量不合格，尤其是外護套、絕緣層等，電纜附件材料存在質量問題也會引起故障。

2 10 kV 電纜故障原因分析

導致10 kV 電纜發生故障的主要原因包括以下兩個方面：

（1）外部因素。10 kV 配電線路的排布方式比輸電網更加復雜，需要經過河道、鐵路、房屋、公路等結構復雜的地區，例如城市中布置10 kV 配電線路網絡途徑公路，出現交通事故時可能會觸碰到路旁電線桿，將直接影響10 kV 線路的正常運轉。并且在城市化建設過程中，城鎮空地在建設房屋、住宅等工程項目時前期規劃不合理，10 kV 電纜線路的鋪設可能因此受到影響，且存在施工過程中損壞線路網絡的情況。

（2）內部因素，包括電纜自身材料、附件質量不合格等。電纜附件屬于多層固體絕緣結構，在構件制作、安裝過程中如果出現質量問題，也會引起電纜故障。例如電纜中間接頭處密封可能會出現電泳效應，在界面上凝結為介電水珠，可能導致界面放電，電纜內部也會出現短路故障。在電纜運行過程中會由于負荷變化和環境溫度的影響出現熱脹冷縮現象，尤其是熱收縮問題會影響到附件的密封性能，大氣中的潮氣、水分就會滲透到絕緣層與電纜附件之間，引發附件內部短路故障。此外，電纜接頭也易發生預制型故障，主要原因是由于終端回彈能力、定伸強度不好，附件復合界面形成的緊握度無法達到規定壓強標準，界面沿面即使在干燥的環境條件也會出現放電現象。在天氣發生明顯變化時，電纜終端材料會加速老化而引起漏電，并且電纜附件絕緣層和終端沿面也會出現放電現象，最終引起故障。

3 10 kV 電纜故障診斷方法

3.1 全面搜查法

所謂全面搜查法是指逐一核查施工圖中所標注的電力電纜線路、相關運行數據，確定異常數據并判斷故障位置。全面搜查法需要技術人員全面搜查電力電纜位置的故障問題，直至確認故障點為止。該方法通常適用于一般性的電力電纜線路短路故障，尤其是需要檢測一些細節問題時。例如，10 kV 電纜敷設于比較惡劣的地理環境，電纜會在工作過程中產生大量的熱，導致線路絕緣性能降低，引發短路故障。不過全面搜查法耗費時間長、工作效率低，在日常工作中應用較少。

3.2 遙測法

遙測法主要是利用萬能遙測電筆快速查找故障，該方法適用于10 kV 電纜線路發生接地故障時。萬能遙測電筆具有通、斷檢測功能，能夠快速確定電纜斷路線。將斷路線與交流電源火線連接，其他非斷路線接地，再將萬能遙測電筆調整遙測功能一擋或二擋，用筆由接電源火線端的電纜開始，筆體接近電線外皮向前移動，電纜如沒有故障，萬能遙測電筆就會發出聲音；一旦測出電纜存在故障點，則聲音消失。該方法檢測效率更高，但外部環境因素會影響其檢測的準確率，如檢測現場存在不確定磁場或環境濕度較大時，會干擾萬能遙測電筆的檢測，無法準確排除故障。遙測法也不適用于變壓器數量多、電力線路長、架空交叉連接復雜等情況，復雜的作業環境會導致排查數據失真，無法準確、及時發現故障。

3.3 儀器檢測法

常用的10 kV 電纜故障診斷儀器包括故障指示器、故障定位儀、直流試送儀等。

故障指示器是主要指示故障電流流通，通常安裝于10 kV電纜配電線路上、箱變、環網柜及分支箱中。當線路發生短路時，故障指示器會顯示紅色報警，根據報警可迅速確定故障區段及故障點，無需再通過巡線或者分段合閘試送電等方式確定故障，可有效提高故障檢測效率、縮短停電時間。

故障定位儀主要針對含有金屬導體的電纜進行故障檢測，10 kV 電纜的金屬導體包括線對、護層、屏蔽層等。故障定位儀的工作原理包括弧反射法、三次脈沖法等，可探測地埋式電纜及地下住宅配電系統，通過故障定位儀可定位測試對地絕緣不良故障點、探測線纜路徑、測試線纜埋深。相比故障指示器，故障定位儀的定位精度更高，具有更強的抗干擾性能，能夠降低人力成本，提高故障排查效率，從而提高電力企業的經濟效益。

直流試送儀可以在不破壞絕緣材料性能的前提下測試各種電器裝置、絕緣材料、絕緣結構的耐壓能力，能夠克服傳統依據線路絕緣送電導致的事故隱患，主要適用于各種配網線路送電前的耐壓試驗。利用直流試送儀對絕緣材料、絕緣結構施加高壓，檢測10 kV 電纜線路的絕緣耐受工作電壓，對電纜及相關設備的絕緣性能進行檢測。

4 10 kV 電纜故障預防策略

4.1 實時監測電纜用電負荷及溫度

在10 kV 常見故障中，電纜線路升溫的占比較高，因此要加強電纜用電負荷及溫度的監測，嚴格按照相關規范、要求監測相關指標，能夠及時發現線路異常問題，及時采取故障排查及處理措施。理論上，電纜所能承載的負荷峰值即為電纜橫截面的最大電流，但在實際運行過程中，一旦10 kV 電纜中形成最大負荷電流就會嚴重損傷線路結構的完整性，特別是電纜線路長期運轉過程中，最大電流會增加電纜的故障率。因此，要針對10 kV電纜線路配置性能良好的溫度及用電負荷檢測儀表，并設計周密的檢修計劃，實時監測電纜溫度、用電負荷等指標，一旦發現異常及時進行檢測、勘察，降低線路故障率。

4.2 選擇質量可靠的附件

電纜線路需要通過相關附件連接其他設備，因此電纜線路附件也是10 kV 電纜線路日常維護的重要內容。實際電纜線路運行過程中，高壓極與接地極的外絕緣可選擇無機材料，保證電纜兩側末端電纜頭的絕緣與密封性能，尤其是連接電纜與其他電網裝置時，無機材料可起到絕緣作用，保證線路連接的可靠性、穩定性。電纜接頭與電纜終端試樣需要符合直流、交流耐壓試驗。為保證其能夠承受惡劣環境中的機械應力，同樣要保證結構的機械強度，針對固定敷設的電纜，要保證其抗拉強度大于其導體抗拉強度的60%。

4.3 加強線路的施工及維護管理

首先要合理設計10 kV 電纜施工網絡，施工前要全面了解施工環境，按照電纜敷設情況進行施工，減少施工對線路的干擾。施工前做好各種電纜線路的測試，及時排除線路中存在的異常，保證線路運行的安全性后再進行后續施工。

其次，要在施工過程中加強現場的安全管理及組織管理。針對施工人員、技術人員加強安全培訓、教育講座等，不斷強化安全意識，并通過培訓考核保證培訓效果。針對10 kV 電纜線路采取合理的防雷技術，與其他部門進行交流、溝通，保證施工的順暢性。做好施工現場的技術交底，保證施工技術人員熟練掌握技術要點，提高施工質量。

最后，做好電纜施工的驗收質量管理。施工完成后要針對其附件進行嚴格的質量驗收，在相關技術部門、管理部門的監督下制作及應用附件，并做好詳細記錄，保證電纜工程的驗收質量。

5 結束語

10 kV 電纜線路是重要的民生基礎設施，社會經濟快速發展離不開穩定、可靠的電力供應。在實際工作中，技術人員要善于總結10 kV 電纜的常見故障，分析故障發生的原因，通過科學手段診斷故障，并采取有效措施預防故障再次發生，保證電網系統穩定運行。