10kV電力電纜故障測尋與實例分析

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電力電纜故障測尋與實例分析

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，且在系統(tǒng)擴容等因素的影響下，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)定運行?；诖耍疚闹饕Y(jié)合10kV電力電纜的實際情況，對其常見的故障類型及成因進行分析，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合對具有特殊性質(zhì)的電纜故障測尋方法進行闡述，僅供參考。

10kV；電力電纜；故障；測尋

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，所花費的維修時間較長，不利于及時恢復電力系統(tǒng)的正常運行，因此，在電力發(fā)展新時期，加強對電力電纜故障測尋方法的探究對于保障電力系統(tǒng)的安全運行具有重要意義。

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。若電纜相間或相對地絕緣電阻達到所要求的規(guī)定值，但在實際工作中電壓無法傳輸?shù)浇K端，且負載能力較差，當絕緣電阻=∞，即為斷線故障；

（2）高阻故障。電纜相間或相對地絕緣損壞，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)。在試驗過程中，絕緣被擊穿則形成間歇性的放電通道，若試驗電壓到達某一特定值時，產(chǎn)生擊穿放電；而當擊穿后放電電壓降低至某一特定值時，絕緣會重新恢復且不發(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，絕緣擊穿后又恢復正常，即使提高試驗電壓也不會發(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 過負荷和接頭發(fā)熱

長期滿負荷或超負荷運行的電纜多會出現(xiàn)絕緣老化和明顯的漏油、裂紋等現(xiàn)象，由于接頭導體的連接工藝或材料不合格導致連接點接觸不良，且具備較差的散熱條件，這種情況下，即使輸送容量未達到特定數(shù)值也會導致故障發(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)境長期處經(jīng)受大氣、溫度、干濕等氣候條件的影響，若水分進入電纜頭，絕緣極易受潮，導致絕緣被擊穿，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，水分會進入鉛包內(nèi)部導致電纜逐漸受潮，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、電場的作用下，會形成相間或?qū)Φ負舸┈F(xiàn)象。

2.2.4 電纜制造和材料上的缺陷

由于交聯(lián)電纜制造工藝復雜，在電纜的偏心率、導體、絕緣屏蔽材料等一系列的制造工藝和材料上都有嚴格的要求。如果產(chǎn)品質(zhì)量不良，可能對電纜的正常運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電纜故障點測尋的作業(yè)流程

（1）搶修應(yīng)對機制。電纜在發(fā)生故障后，設(shè)備管理單位應(yīng)及時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)備做好故障測距準備，

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

（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)合電纜實際運行情況的基礎(chǔ)上，通過對電纜的絕緣性能和導通測試，可將電纜故障的性質(zhì)確定下來；

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

（6）總結(jié)測距經(jīng)驗。在測距作業(yè)完成后，應(yīng)及時組織測距分析會，重點討論測距過程中使用方法的實用性、測距結(jié)果的準確性，并對如何采取有效措施來避免現(xiàn)場環(huán)境對測距的干擾進行探討，最終將測距過程和結(jié)果進行歸檔，以此來實現(xiàn)測距的閉環(huán)管理。

4 10kV電力電纜故障測尋的具體方法

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)生時可采用較為專業(yè)的低壓脈沖反射法進行檢查。該檢測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，當脈沖傳播到阻抗不匹配電的地方則會發(fā)生反射，由此可以判斷故障電纜的類型及具體位置。這種測試方法的優(yōu)點在于操作簡單方便，不需要考慮電纜的長度和電纜的埋藏位置，只要找到一個切口就可進行檢測。

4.2 脈沖電流法

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

圖2 直閃法接線圖

圖3 沖閃法接線圖

4.3 用定點儀器對故障點進行精確定位

①聲測法的應(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)法進行定點測量。③高阻故障可采用沖閃法進行測量，測量條件為故障點電阻＞100Ω，且數(shù)值確定。若測試電流＞15mA的話，測試波因其具有的重復性可進行重疊，這種情況下，若一個波形有一個發(fā)射、三個反射且脈沖幅度逐漸減弱時，所測距離為故障點至電纜測試端的距離，否則為故障點到電纜測試對端的距離。

5 電纜進水高阻故障的實例分析

交流110kV雙馬變電站10kV雙管線電纜出線。

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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2848m（見圖4）。

圖4 故障電線全長波形圖

現(xiàn)場搖測：絕緣電阻A相對地653MΩ、B相對地622kΩ、C相對地321kΩ，其中B、C相絕緣電阻值較低。測試絕緣電阻時觀測泄露電流的變化，指針晃動不定，電流變化慢，初步判斷是電纜進水。

探測措施：

（1）低壓脈沖法。在測試時，從測試端向電纜中輸入一個低壓脈沖信號，該脈沖信號沿著電纜傳播，當遇到電纜中的阻抗不匹配點，會產(chǎn)生折反射，反射波傳播回測試端。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為2848m。

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

（3）高壓電橋法。目前情況下，在知道電纜的全長以及電纜A相絕緣較好的情況下，可以借助A相作為輔助相，在對側(cè)將A、C短接形成測試回路。利用故障點兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成Murray電橋，當檢流計指零時電橋達到平衡，電橋橋臂間對應(yīng)電阻比值相等。

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

圖5 高壓電橋法計算出的故障點距離

（4）聲磁同步精確定點。用T16聲磁同步定點儀對故障點進行確定，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)諧振耐壓試驗合格后，可有效恢復送電。

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)定運行方面發(fā)揮著重要作用，因此，為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行，更好的服務(wù)于人們生產(chǎn)、生活，應(yīng)做好電纜故障的測尋工作，提高電力運行的安全性，同時促進我國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電力電纜故障點測尋效率［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尋方法［J］.科研，2016（7）：00171.

［3］王 巖.10kV電力電纜故障原因及其測尋［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，高級工，本科，主要從事電纜故障定位及電氣設(shè)備交接試驗等方面工作。

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