配電網電纜故障及其查找定位

張曉萌 趙晨伊 宋唯寧

（國網長春供電公司電纜運檢室 吉林長春 130000）

配電網電纜故障及其查找定位

張曉萌 趙晨伊 宋唯寧

（國網長春供電公司電纜運檢室 吉林長春 130000）

隨著工業(yè)化及配電網改革進程的逐漸加快，配電網電纜逐漸被廣泛應用與電力事業(yè)之中，為了確保輸電線路能夠正常用電，應當盡可能避免配電網電纜故障問題，在出現(xiàn)緊急情況時能夠實現(xiàn)迅速查找定位，從而避免電纜故障引起的供電系統(tǒng)癱瘓等一系列問題，造成不必要的經濟損失。因此，對配電網電纜故障及其查找定位的研究，對于確保供電系統(tǒng)的正常運行，提高供電的安全性有著重要的意義。本文通過對配電網常見的故障及原因做出分析，從而具有針對性的提出了故障處理的措施及模式，以期望提供相關參考。

配電網電纜故障；查找定位

1 引言

當前，電力電纜由于維修工作量較少、穩(wěn)定性較高等顯著優(yōu)點，在城市系統(tǒng)中得到了廣泛應用。當前也有許多城市電網規(guī)劃首選配電網電纜，此外，實現(xiàn)配電網電纜故障的快速查找定位，能夠提高電纜故障的處理速度，還對于提高電力系統(tǒng)的可靠性及安全性有著關鍵的作用。事實上，配電網具有一定的特殊性，大部分電纜基本通過埋藏于地下管道的方式，實現(xiàn)正常運行，這也為電纜故障發(fā)生后的處理增加了難度。為了提高配電網供電的整體質量，許多區(qū)域已經基本實現(xiàn)了配電網自動化，當前配電網故障需要處理的問題也逐漸凸顯出來，只有通過總結現(xiàn)有的配電網自動化故障處理的模式及方法，才能夠在電纜故障時實現(xiàn)精確查找定位，從而確保供電系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

2 供電配電網自動化的概念

配電網自動化的概念是形成于20世紀90年代，但是直到今天，配電網自動化技術還未能實現(xiàn)統(tǒng)一的規(guī)范和標準。配電網自動化系統(tǒng)能夠真正意義上實現(xiàn)網絡計算機技術與電力設備的無縫結合，從而在確保配電網正常平穩(wěn)運行的同時，實現(xiàn)配電網事故的實時控制和監(jiān)測。配電網電纜查找定位的實現(xiàn)，也能夠在提高供電整體質量的同時，把供電部門的管理工作與日常實時監(jiān)護相結合，從而確保用戶的正常用電。按照系統(tǒng)結構，配電網自動化可以分為配電管理系統(tǒng)自動化、饋線自動化、用戶自動化及變電站自動化等四個當面。其中，饋線自動化作為配電網自動化的關鍵人物，是確保供電正常平穩(wěn)運行的重要保證。當前配電網自動化的實現(xiàn)，主要是指10kV配電網的自動化監(jiān)控。

3 常見的故障及原因

近些年來，電纜故障的原因有多種，有部分研究人員也針對此類問題作出了具體研究，有數(shù)據(jù)顯示，電纜故障問題的形成主要是絕緣損傷及導線斷線等問題引起的，其中最為主要的問題就是絕緣強度的降低，導致絕緣層被擊穿，從而造成了配電網電纜的具體故障。

3.1 機械損傷

機械損傷在配電網電纜故障中發(fā)生率最高，此類損傷雖然在發(fā)生時極易識別，但是卻對配電網的影響最大。在直埋電纜上進行土建的施工，最容易造成電纜的損傷，甚至會造成電纜的短路。造成機械損傷的原因主要有幾點：①電纜直接遭受外力的破壞，例如在建設項目時通過人為等其他因素，直接造成了外力的損傷；②原因則是電纜在安裝過程中被破壞，這種情況主要是由于牽引力過大而造成的；③由于自然因素造成的電纜損傷，比如受環(huán)境因素制約，熱脹冷縮作用對電纜造成的破壞，或者因山體滑坡等不可抗力造成的電纜頭被拉斷，這些情況都會造成電纜或者附件的破壞。

3.2 受潮或水浸

受潮或者水浸等因素也會造成配電網電纜的故障，這種電纜故障的發(fā)生率僅次于機械損傷的發(fā)生。由于電纜通常被埋藏在地下或者隧道之中，往往會出現(xiàn)長時間水浸的情況，這樣往往會使得電場作用發(fā)生異常，進而直接對電纜的絕緣強度造成降低，尤其是在電纜受潮或者水浸的情況下，往往會造成跑油的情況，從而會增加電纜運行的不安全性，此外，電纜還有可能會在惡劣條件下被擊穿或者被異物刺穿，這些原因都會在一定程度上對配電網電纜的正常運行造成影響，進而導致電纜進水情況的發(fā)生。

3.3 超負荷運行

由于電流的熱效應的原因，當負載電流通過電纜時，往往會造成電纜的急劇升溫，出現(xiàn)導體發(fā)熱的情況，同時，集膚效應也會對絕緣介質產生一定的附加熱量，從而導致電纜溫度增加。尤其是在長時間超負荷運行的情況下，電纜難以承受過高的溫度，就會對電纜造成直接的損傷，從而導致電纜老化現(xiàn)象的加快，甚至出現(xiàn)被擊穿的現(xiàn)象。尤其是在高溫的夏天，室外溫度的增高，也會致使電纜溫度的迅速增加，因此在夏天配電網電纜故障的發(fā)生率高于其他季節(jié)。

4 配電網查找定位自動化的難點分析

配電網電纜想要實現(xiàn)查找定位，一般對于設備的要求較高，此外，由于建設規(guī)模大、投資資金較高等因素，實現(xiàn)配電網查找定位的自動化面臨著幾個方面的難點：①變電站的10kV出線開關、開閉所、配電變壓器等作為配電自動化的控制主要對象，涉及的內容較為廣泛，這也給系統(tǒng)組織的具體管理帶來了諸多困難。②配電網中部分開關設備等都設于戶外，這使得設備受環(huán)境因素的影響較大，因此配電網自動化系統(tǒng)的承受能力是當前研究需要重點關注的問題之一。③在配電自動化站內，由于設備數(shù)量較少，當前通信手段難以滿足全部設備的標準和要求，因此需要將多種手段與通訊技術相結合，這在一定程度上也增加了通信系統(tǒng)運行的難度。

圖1 配電網管理系統(tǒng)主要功能圖

圖2 故障定位整體步驟示意圖

5 常見的電纜故障點尋測方法

5.1 傳統(tǒng)的方法

早前在電橋法的試用下，主要是通過調節(jié)橋臂的平衡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與電纜總長度計算距離的統(tǒng)一，但是這種方法誤差較大，后來局域行波在長線上傳輸?shù)睦碚摶A，發(fā)現(xiàn)了行波在電纜線路中遇到阻抗不同的點時，能夠產生折射現(xiàn)象，從而確立了通過收集波形而分析故障點位置的方法。

（1）低壓脈沖法是指以低壓脈沖測量故障點的反射脈沖與反射脈沖的時間差，來實現(xiàn)故障點的查找定位。這種方法對于斷線及低阻故障較為實用，只要選擇的波速度能夠精準去頂，就能夠實現(xiàn)距離的準確測算。

（2）脈沖電流法是指用高壓治理脈沖擊穿故障點，在用線性耦合器在電流擊穿時，通過運用電流脈沖與發(fā)射脈沖的時間差，來實現(xiàn)故障點距離的確定，這種情況主要適合于高阻故障的確定，在實際運用中成功率也難以確定，受現(xiàn)實因素影響較多。

表1

5.2 多次脈沖法

由于高阻接地時波形較為復雜且難以判斷，因此在原有基礎上又出現(xiàn)了二次脈沖的研究理論，此類方法在實際操作中也取得了較好的效果。其主要原理是通過對故障電纜發(fā)射低壓脈沖，由于脈沖在高阻故障點的變化較小，因此不會產生反射現(xiàn)象，這也使得脈沖在另一側的終端被反射回來后，能夠使得儀器將完整的波形進行保存，這樣再對故障點電纜發(fā)射高壓脈沖后，能夠實現(xiàn)故障點的擊穿，從而形成低阻故障，而此時儀器通過觸發(fā)低壓脈沖，使得被擊穿的故障點實現(xiàn)反射，最后一期將兩次低壓脈沖的波形疊加起來分析研究，就能夠確定故障點的位置。

6 配電網電纜故障查找定位處理的主要措施

在配電網運行中，采用何種控制模式現(xiàn)故障的查找定位對于配電網的及時恢復有著重要的影響。

6.1 饋線的典型供電結構

當前，環(huán)網和輻射網作為我國10kV饋線的兩種主要供電結構，部分輻射網也逐漸被改造成了環(huán)網結構，隨著自動化技術及網絡信息技術的迅速發(fā)展，饋線的供電結構也得到了不斷地優(yōu)化和提升。所謂手拉手線路結構，是指一條出線經變電站出線開關后，經若干分段開關分段，到聯(lián)絡開關；聯(lián)絡開關再經若干分段開關，經另一出線開關到另一變電站；而閉環(huán)結構則是指在配電網正常運行情況下，實現(xiàn)聯(lián)絡開關的斷開。

6.2 兩種故障處理模式

基于主站監(jiān)控的饋線故障處理模式。在這種模式下，需要將各個開關裝設饋線終端單元，在正常情況下，各饋線終端單元相應柱上的開關實現(xiàn)運行信息的才能，從而將這些信息實現(xiàn)反饋，這種故障處理方案能夠幫助迅速確定故障源及地點，從而迅速恢復供電的使用，該方案是當前饋線故障處理中較為常用的方式，從而實現(xiàn)故障的迅速查找定位，在恢復供電，實現(xiàn)故障隔離等方面都發(fā)揮著重要作用。

基于系統(tǒng)保護的饋線故障處理：

當前，在饋線網絡發(fā)生故障情況后，在各個開關處安裝的饋線終端單元能夠迅速實現(xiàn)啟動，在判斷自身公里方向的同時，實現(xiàn)相鄰單元的通信配合。通過綜合分析后，能夠迅速確定故障發(fā)生的區(qū)段，從而實現(xiàn)故障的一次性處理，這種模式也能夠快速實現(xiàn)故障的隔離，減少對非故障區(qū)段的影響，從而使得饋線故障的處理更為合理。表2為低壓配電網定位的其他方法與措施，希望能夠提供相關參考。

表2 低壓配電網故障定位其他方法與措施

7 結束語

在當今社會配電網電纜的使用中，電力電纜由于其自身的諸多優(yōu)點被廣泛應用于電力系統(tǒng)之中，一旦發(fā)生電纜故障，如何實現(xiàn)故障點的查找，確認故障點的位置并實現(xiàn)故障的及時清除，依舊是供電部門需要面臨的重要問題，因此相關單位應當引起重視，在原有理論基礎上實現(xiàn)配電網故障的迅速查找定位，從而確保配電網的平穩(wěn)運行。

[1]司冬梅.10kV配電網離線故障定位和檢測系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學（北京），2009（2）：25～28.

[2]王彥霞.電力電纜的故障和查找方法[J].科技情報開發(fā)與經濟，2007，17（28）：264～266.

TM75

A

1004-7344（2016）36-0069-02

2016-12-7

張曉萌（1988-），女，研究生，主要從事電纜運檢工作。