10kV电缆故障检测探讨

10kV电缆故障检测探讨

陈加文

(深圳供电局有限公司广东深圳518000)

摘要：根据对电力电缆故障处理的统计分析，目前电缆故障主要表现为低阻故障、高阻故障和闪络故障。而电缆故障测寻时，需根据故障的绝缘特征进行分析，采取合理的查找方法。但近年来采用的检测仪器以及使用的电缆故障检测方法在电缆故障查找速度方面都有待提高。在提升工作人员技术能力的同时，也必须选择合理的故障检测设备和先进的探测技术。本文主要从电力电缆的常见故障、电缆运行情况、运行环境、人为因素等方面进行分析，探讨如何采取正确的方法来准确判断故障原因，从而能快速、准确地定位故障点并及时处理故障，快速恢复线路的正常供电。

关键词:电力电缆、故障探测、高阻、低阻、闪络、三次脉冲

引言

随着城市建设的快速发展，电力架空线路正在逐步被电力电缆所取代，在供电系统中电力电缆应用越来越广泛。随着数量的增加，其故障对供电可靠性的影响越来越大。如果电力电缆产生故障，会直接影响到社会的经济利益与人民的生活。因此迅速、准确地判断故障原因，定位故障点对及时恢复供电有着重要意义。由于电缆敷设都是采用直埋或者电缆沟等方式，具有较强的隐蔽性，个别电缆资料的不完善以及测试设备的局限性，也增大了对电缆故障查找的难度。为了更有效地提高供电可靠性，本文将通过如何能准确、快速地找到电缆故障点进行论述。

一、电缆故障原因

电缆故障原因：外力破坏、机械损伤、制作工艺、电缆头附件质量、电缆头受潮或绝缘老化等问题会导致电缆故障。

1.1外力破坏导致故障。通常发生在电力电缆走廊的公路、地铁、建筑、顶管等地点，由于施工挖坏或顶穿电缆导致电缆相间短路或接地故障。

1.2机械损伤导致故障。一是因为电缆敷设施工时不小心造成的机械损伤，如损伤部位有外护套、铠装、内护套等，损伤部位潮气入侵导致的绝缘彻底崩溃形成电缆接地、相间短路等故障。二是因为地面下沉导致电缆垂直受力形变，使电缆内、外护套及绝缘层破裂而造成电缆相间短路接地故障。三是因为直埋在地下的电缆中间头被汽车从上面压过或者经过多次移动，受牵引力过大造成变形渗水引起内部受潮导致电缆中间头绝缘损坏发生故障。

1.3电缆头制作工艺差导致故障。在制作电缆头时，由于压接工艺不正确，导致接头在运行中发热绝缘逐渐老化引起电缆接地、相间短路。或者开剥的尺寸不正确引起爬电距不够，关键部位搭接不当造成电力电缆中间头故障。由或是电缆接头在潮湿的气候制作被混入水珠在运行时往往形成闪络性故障或相间短路接地故障。

1.4电缆头附件产品质量问题引起故障。电缆头附件绝缘材料不合格，绝缘层修复过程中出现褶皱裂损和破口等缺陷。或应力椎的内半导电层质量差，在安装采用清洁纸清洁或者运行中，内部受潮发热时半导电发生溶解渗透绝缘表面引起爬电击穿。

1.5电缆头受潮。主要是中间接头或终端头被泡在水中或长期在潮湿的环境中运行，使水蒸汽进入接头内部，引发电缆接地或相间短路。

1.6电缆绝缘老化导致故障。一是电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降或过热也会引起绝缘层老化变质。二是电缆沟超容量或电缆满负荷运行会导致电缆的温度升高，电缆长期在高温的作用下受到损坏，导致电缆在薄弱处被击穿。在炎热的夏季，电缆的故障率也较高。

电力电缆故障的性质可以通过绝缘电阻R大小来区分，可分为低阻故障、高阻故障和闪络故障等。通常当R,<100kΩ时为低阻故障;当R,>100kΩ时为高阻故障(包括闪络性故障)。另外，当R,=0,为死接地故障，该情况在电力电缆运行中较少发生，不属本文讨论内容。本文讨论的主要是电力电缆发生击穿、外力损伤或其他原因所造成的电缆绝缘电阻下降，并危及线路安全运行的故障进行检测和定位。

二、电缆故障设备检测原理

脉冲反射法随着计算机技术的普遍应用，智能型电缆故障闪络测试仪(闪测仪)开始投入使用，采用的测试原理依旧是脉冲反射法。现在使用的三次脉冲法测试技术是在二次脉冲的基础上发明出来的，它们的原理基本相同，不同的是三次脉冲用最高达32kV的高压击穿故障点。而Compact系统又称为紧凑系统，集成化的设计理念和现代计算机技术的应用使得该系统不但功能强大，而且结构非常“紧凑”。用Compact系统可进行电缆的绝缘电阻测量、高低阻故障预定位、精确定点、直流耐压试验、电缆路径和埋深的探寻，为操作人员提供了最大限度的安全保障,其定位也高效准确。脉冲反射法闪测仪的测试原理是在测量电缆故障时，电缆可视为条均匀分布的传输线，根据传输的理论，在电缆端加脉冲电压时，脉冲按定的速度就会发生反射，闪测仪记录下发送脉冲和反射脉冲之间的传输时间△AT，传输速度V来计算出故障点的距离Lx，Lx=V△T/2。它分为多量程电压为0、4kV、8kV、16kV、32kV等5个量程进行输出，在探测电缆故障中，可以有效地发挥它的优越性能。三次脉冲法使用得十分简单，探测波形更清晰，易于判断，从而成为最先进的测试方法。

在深圳比较常用的Compact车载式电缆测试系统，其定位系统是采用脉冲电流法、低压脉冲法和三次脉冲法。在电缆故障查找时是通过这三种方法对故障点进行预定位；然后通过精确定点功能冲击放电，采用电感冲闪法确定故障点的准确位置。该类型的故障检测设备的使用说明和技术资料由培专人妥善保管，方便于培训学习。公司每年都做计划举办此项培训，提升配电运维人员电缆故障测寻技术，从中巩固电缆故障检测设备的使用方法。

图1系统接线

三、电缆故障预定位方法

电力电缆故障测试有多种不同的方法，在日常测试步骤基本一致，一般分为三个步骤：一是故障点预定位、二是电缆路径查找、三是精确定点。首先进行故障绝缘诊断,通过判断是高阻还是低阻来确定故障的性质，然后根据绝缘诊断结果进行故障预定位，最后进行故障精确定点来确定故障点。

表1电缆故障测试方法。

3.1脉冲电流法。

方法一：光标测距。先把光标移动到选定的波峰处，长按旋钮，屏幕上会出现一条虚线，这是参考光标，然后移动光标到下一个波峰处，此时屏幕上显示的距离两个波峰间的距离，故障距离就是两个相邻波峰间的距离。

方法二：位移测距。按“F7”，选择X位移功能，系统会自动复制一条同样的波形，用旋钮把移动复制波形，使得选定的波峰（复制波形上）与相邻的波峰（原始波形上）基本重合，此时屏幕上显示的距离即故障距离。

3.2低压脉冲反射法。

用低压脉冲测试故障电缆，检测到没有击穿的电缆波形为参考波形，有放电电弧的波形为故障波形。

3.3三次脉冲法。

脉冲反射仪工作原理是给故障电缆发射脉冲信号，脉冲会在阻抗变化的地方反射并传回到脉冲反射仪，由脉冲反射仪计算反射信号与测试脉冲的时间差，再换算成距离显示出来的波形就是故障波形。如图2

四、电缆路径查找方法

电磁波进行路径探测，是种很成熟的方法，实际应用效果也很好，具有探测电缆路径、深度，信号频率等。首先给被测试电缆加电磁波信号，通过定点仪磁信号接收路径信号测寻电缆路径。在测寻过程中根据地面接收电磁信号指向电缆正方向的指示和信号的强弱来确定直埋电缆的走向和深度，可以准确地找到电缆路径。如图3

五、电缆故障精确定点方法

5.1声测法:采用的是电力电缆故障定点的方法，对高压电缆、低压电缆、直埋电缆、电缆沟电缆等等均适用。声测法定点是用高压脉冲发生器对故障电缆放电，使故障点产生电弧，并产生放电声音产生地震波，放大后通过耳机进行收听，一般是3m距离监听一次。逐步将范围缩小，只要仔细找到声音最大点即可以精确找到故障点。

5.2声磁同步法:是声测法与电磁波法综合应用，采用声测法定点与声磁同步定点法相结合定点原理。而声磁同步定点仪可以将故障定点和电缆路径探测工作同步进行，大大提高故障定点效率。

如图4所示：

六、采用Compact系统测试的实例

实例一:2017年04月07日，深圳市龙岗辖区浩然站F01电缆线路发生电缆故障，首先进行绝缘电阻检测确定故障类型，结果为相间短路接地击穿。首先通过采用Compact系统测试进行检测故障定位分析,其次用电缆路径测试仪探测出电缆路径及深度，最后经过精确定点找到了故障点，得出该条是电缆中间头A相和B相击穿接地故障的结论。绝缘电阻测试ABC相的实测值分别为0.15MΩ、0.23MΩ、500MΩ,属于高阻故障，当冲闪电压升至1.7kV后击穿，三次脉冲法确定故障位置在250m处，使用精确定点仪，准确找出故障点。此次故障查找采用先进的探测技术三次脉冲法进行预定位，测得电缆总长480m,从开始到结束测试时间为50min。

实例二:2017年05月05日,深圳市龙岗辖区金泉站F25电缆线路发生单相接地故障，检测的故障相绝缘电阻值为0.13MΩ。通过采用Compact系统测试进行检测故障定位和电缆原始资料进行分析确定故障点距离185米，测得电缆总长650m,从开始到结束测试时间为50min，故障点非常准确。

在几年我在电缆故障检测中得出一个结论，要想提高电缆故障查找的效率，必须在每次电缆故障查找完成后进行总结，从中积累经验，才能提高自己的分析能力。除此以外，合理地选择故障测试设备,熟练地掌握科学的探测技术，是准确、快速地查找电缆故障，缩短故障停电时间，减少停电所造成损失的有效手段。

七、结束语

实践证明，在电缆故障点查找时，采用现代化的仪器、设备及个人经验，便可准确迅速地确定故障点的精确位置，提高故障的迅速处理，快速恢复送电，减少停电时间。但是如果选用普通的测寻设备，因故障设备操作步骤复杂，定位的准确性低。在深圳电缆敷设跨越马路的比较常见，如果故障点定位偏差大，造成开挖所用的时间长，直接影响线路的复电。所以要注意正确选用设备，认真结合预定位波形进行分析判断故障点的距离。用冲击放电声定点时（包括测距）应正确选择电缆的耐压等级，一般情况下，冲击电压的幅度不应超过正常运行电压的3.2倍，即10kV电缆所加电压不应超过32kV。

参考文献:

[1]徐丙垠.李胜祥，陈宗军，电力电筑故障探训技术「M].北京:机械业出版社，2001

[2]薛小光,朱庆兰,刘红利，电力电缆故障探测技术分析[1]

[3]Compact车载电缆故障定位系统产品说明书1Z]