余國(guó)忠 黃超強(qiáng) 劉俊英 陳嘉銘 宋華

[摘? ? 要]在整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)出現(xiàn)中，電纜的作用是相當(dāng)巨大的，可以說(shuō)是電力系統(tǒng)的主動(dòng)脈。在電力系統(tǒng)長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，由于運(yùn)行的損耗加上各種故障問(wèn)題，電纜會(huì)出現(xiàn)一定的問(wèn)題，比如老化以及過(guò)熱等現(xiàn)象，造成供電故障的發(fā)生，因此需要對(duì)電力電纜的故障檢測(cè)法進(jìn)行分析，并且采取針對(duì)性的措施解決。文章首先對(duì)10 kV電力電纜故障原因和分類(lèi)進(jìn)行了分析，其次對(duì)10 kV電力電纜故障的檢測(cè)方法進(jìn)行了分析。最后以實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明。

[關(guān)鍵詞]電力電纜;故障;檢測(cè)技術(shù)

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM755 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）05–0–02

Discussion on Related Technical Problems of 10 kV Power Cable Fault Detection

Yu Guo-zhong，Huang Chao-qiang，Liu Jun-ying，Chen Jia-ming，Song Hua

[Abstract]In the entire power system， the role of the cable is quite huge， which can be said to be the aorta of the electrical system. Therefore， in the long-term operation process， due to the loss of its operation and various faults， certain problems will be caused to the cable， such as aging and overheating， which will cause the probability of power supply failure. Therefore， it is necessary to analyze the fault detection method of the power cable and take effective measures. In this article， firstly， the reasons and classification of 10 kV power cable faults are analyzed; secondly， the classification of 10 kV power cable faults is analyzed; finally， the method of power cable fault detection is researched.

[Keywords]power cable; fault; detection technology

在現(xiàn)階段人們的工作和生活當(dāng)中，電力成為了不可缺少的能源，因此電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于人民的生活起到了至關(guān)重要的作用。在電力系統(tǒng)當(dāng)中，電力電纜屬于重要的組成部分，因此需要對(duì)電力電纜的正常使用運(yùn)行進(jìn)行分析。電力電纜是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行基礎(chǔ)提供的保障和前提條件，但是在使用的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些故障現(xiàn)象，對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行起到了制約作用。因此需要對(duì)其采取合適的方式進(jìn)行故障的檢測(cè)，以此來(lái)避免電力電纜發(fā)生故障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定造成影響。

1 10 kV電力電纜故障的原因和分類(lèi)

電力電纜故障原因可以分為四個(gè)方面，分別是機(jī)械損傷、絕緣受潮、電纜接頭故障、絕緣老化變質(zhì)。機(jī)械損傷屬于電纜故障的常見(jiàn)事故，在安裝時(shí)由于劃傷、扭傷、打折、外力的破壞、建筑開(kāi)挖、車(chē)輛碾壓以及土地沉降等多個(gè)因素會(huì)造成電纜的接頭和導(dǎo)體產(chǎn)生損傷現(xiàn)象。在絕緣受潮方面，由于電纜終端和中間接頭的密封不嚴(yán)實(shí)以及附件的制造質(zhì)量問(wèn)題等都容易出現(xiàn)受潮現(xiàn)象。電纜接頭屬于薄弱的環(huán)節(jié)，人員因素引發(fā)的接頭故障比例較大，比如接頭壓實(shí)不嚴(yán)、加熱不充分等原因。在絕緣老化方面由于在運(yùn)行當(dāng)中在電、熱、化學(xué)、環(huán)境等因素的影響下，會(huì)產(chǎn)生不同程度的老化現(xiàn)象。

電力電纜故障可以分為導(dǎo)體故障、主絕緣故障和護(hù)套故障這三種類(lèi)型，電纜本身的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)都不盡相同，因此對(duì)電纜故障的分類(lèi)方式相對(duì)較多，如表1和圖1所示。

2 10 kV電力電纜故障檢測(cè)方法

2.1 電力電纜故障粗測(cè)

在電力電纜的故障粗測(cè)方式當(dāng)中，可以分為電橋法、行波法兩種方式。電橋法中，主要是對(duì)電力電纜的距離進(jìn)行測(cè)量，包含直流電阻電橋法、直流高壓電阻電橋法和電容電橋法等。在電阻電橋法中，對(duì)于單向或者對(duì)地進(jìn)行兩相之間的絕緣電阻進(jìn)行電纜故障的檢測(cè)，高壓電橋法可以對(duì)阻值在10 k?到千兆歐的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，在電容電橋法的測(cè)定當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)電纜開(kāi)路斷線情況下進(jìn)行檢測(cè)，操作方式方面比較簡(jiǎn)單，但是在此種方式當(dāng)中需要對(duì)電纜本身的資料都進(jìn)行掌握和確定，該種方式對(duì)于高阻檢測(cè)是不適用的。

行波法的測(cè)定，包含了低壓脈沖法和高壓脈沖法，在低壓脈沖法當(dāng)中，對(duì)于電纜的開(kāi)路、短路以及低阻故障現(xiàn)象可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜長(zhǎng)度、電波長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定，對(duì)于電纜的中間頭和接頭終端頭進(jìn)行確定。在測(cè)定的過(guò)程當(dāng)中，需要利用低壓脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的輸入，其中信號(hào)沿著電纜進(jìn)行傳播，在電纜當(dāng)中如果出現(xiàn)了阻抗不匹配的狀態(tài)或者情況，就會(huì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，比如開(kāi)路點(diǎn)和短路點(diǎn)等。對(duì)信號(hào)在電纜當(dāng)中的往返時(shí)間和脈沖信號(hào)所傳播的速度進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障

點(diǎn)的計(jì)算。同時(shí)，在高壓脈沖方式的試驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，需要在高壓信號(hào)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜故障的檢測(cè)，一般來(lái)說(shuō)，可以分為兩種閃絡(luò)法，分別為直閃法和沖閃法。在閃絡(luò)法進(jìn)行電纜故障測(cè)定的時(shí)候，電纜內(nèi)部所形成的高壓脈沖信號(hào)就會(huì)在故障的狀態(tài)下形成反射波，對(duì)其進(jìn)行分析之后，就可以將其脈沖信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的低壓脈沖信號(hào)，在取樣的方式方面可以分為電壓法、電流法和電壓感應(yīng)法。在直流高壓閃絡(luò)法當(dāng)中，需要對(duì)故障電纜進(jìn)行直流電壓的試驗(yàn)，從而使得故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)的現(xiàn)象。再對(duì)故障點(diǎn)穿越故障的電流行波信號(hào)的往返時(shí)間和信號(hào)傳輸速度進(jìn)行計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障距離的計(jì)算，一般可以用于測(cè)試電力電壓的閃絡(luò)性能相對(duì)較高的高阻故障。

2.2 電力電纜故障點(diǎn)精測(cè)

在電力電纜故障點(diǎn)的精測(cè)方面，可以利用聲測(cè)法、聲磁同步法以及音頻感應(yīng)法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。在聲測(cè)法當(dāng)中，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行放電的情況下就會(huì)產(chǎn)生聲波現(xiàn)象，對(duì)其聲波進(jìn)行檢測(cè)之后就可以確定其故障信號(hào)，聲音傳感器在電力電纜當(dāng)中可以對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，故障點(diǎn)的位置就在聲音最大的地方。在聲磁同步法的測(cè)定當(dāng)中，需要在沖擊電壓的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的閃絡(luò)放電，利用故障點(diǎn)當(dāng)中產(chǎn)生的電磁波和振動(dòng)聲波來(lái)進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換，從而判斷出故障點(diǎn)的位置。在音頻感應(yīng)法當(dāng)中，利用對(duì)測(cè)試段進(jìn)行增加低壓音頻信號(hào)的方式，來(lái)判斷信號(hào)的傳輸，如果不能沿著電纜傳輸且兩邊信號(hào)大小差距相對(duì)較大的話，則可以利用變化信號(hào)來(lái)對(duì)故障點(diǎn)位置進(jìn)行確定。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

以某個(gè)地區(qū)的故障電纜來(lái)作為主要的研究對(duì)象。該電纜基本型號(hào)為VLV22-8.7/10 kV-3×35 mm，電纜的敷設(shè)方式采用直埋敷設(shè)的方式，電纜本身的長(zhǎng)度為標(biāo)注長(zhǎng)度為675 m，但是測(cè)量長(zhǎng)度673.2 m。在電纜中間存在1個(gè)中間接頭。

在對(duì)該電纜進(jìn)行故障確定的時(shí)候，需要對(duì)電纜故障性質(zhì)進(jìn)行確定，用萬(wàn)用表對(duì)電纜三相對(duì)地的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量之后發(fā)現(xiàn)，A相對(duì)地為∞，B相對(duì)地為0.4 M?，C相對(duì)地為∞;在測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)A相和C相，利用低壓脈沖法來(lái)對(duì)其進(jìn)行電纜總長(zhǎng)度的測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果為673.2 m，由此可以證明電纜的標(biāo)線長(zhǎng)度一致，因此可以確定該電纜故障為單相泄露性高阻故障。

在對(duì)電纜故障進(jìn)行粗側(cè)和精測(cè)的過(guò)程中，主要利用沖閃電壓感應(yīng)法的方式，在利用沖閃法的時(shí)候利用取樣器進(jìn)行取樣，在電纜運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，在電容C當(dāng)中的直流電如果處于相對(duì)較高的情況下，其中的球隙就會(huì)造成擊穿現(xiàn)象，從而在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生瞬間的脈沖電流和電壓信號(hào)，對(duì)其信號(hào)進(jìn)行采集，之后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)轉(zhuǎn)換的信號(hào)進(jìn)行輸出。電流的信號(hào)也會(huì)被同時(shí)采集并且輸出。在此種情況下，可以對(duì)接受的信號(hào)在測(cè)試儀器的基礎(chǔ)上進(jìn)行波形的顯示。如果電壓上升到了12 kV的時(shí)候，就會(huì)形成閃絡(luò)放電的現(xiàn)象，因此經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得出故障點(diǎn)粗測(cè)距離為656.6 m。

在對(duì)其進(jìn)行精測(cè)的過(guò)程中，需要建立在粗測(cè)距離的基礎(chǔ)上，故障點(diǎn)距離對(duì)端比較近，因此可以利用定點(diǎn)儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)端定點(diǎn)的信號(hào)接收，在距離對(duì)端大約17 m的范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了故障點(diǎn)的放電聲音，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的精測(cè)。也就是距離測(cè)試點(diǎn)的656.6 m的地方上進(jìn)行故障的開(kāi)挖確認(rèn)，對(duì)其故障點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)挖并且做簡(jiǎn)單的處理，之后就可以利用遙測(cè)表來(lái)進(jìn)行分段的進(jìn)一步測(cè)量，實(shí)現(xiàn)電纜本身對(duì)地絕緣低阻的有效測(cè)量，最終可以對(duì)電纜當(dāng)中的其他故障點(diǎn)做出精確的測(cè)量。利用此種方式可以對(duì)故障點(diǎn)的具體位置進(jìn)行測(cè)量，利用信號(hào)的傳遞來(lái)對(duì)脈沖信號(hào)做出處理分析之后可以實(shí)現(xiàn)精確定位，對(duì)電力電纜進(jìn)行故障排除，保證電力電纜的安全運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)電力電纜故障的檢測(cè)需要在理論和實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，在分析故障的過(guò)程當(dāng)中，可以利用絕緣擊穿機(jī)理、測(cè)試儀器的結(jié)構(gòu)和波形的形成過(guò)程來(lái)進(jìn)行分析，對(duì)波形的突變拐點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，從而對(duì)故障點(diǎn)可以及時(shí)修復(fù)，最終提升電力電纜運(yùn)行的可靠性。與此同時(shí)，還要不斷地進(jìn)行故障理論的總結(jié)，進(jìn)行方法的改進(jìn)，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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