10kV高压电缆故障与检测分析

10kV高压电缆故障与检测分析

洪莹 钱叶

咸亨国际（杭州）电气科技研究院有限公司 浙江杭州

摘要：高压电缆出现故障的原因是多种多样的，如因为设备制造过程中质量不过关、使用时间过长、外来因素的影响等等，都会使线路出现损坏，从而引发短路或者是断路的问题，如果不能够及时处理，将会增加电缆设施的故障。为了能够更好地保证高压电缆正常有效运行，提高供电网络的稳定性，促进整个供电网络的运用，应该建立健全故障分析和检测体制。

关键词：10kV高压电缆；故障；检测

引言

经济的发展使得城镇化进程不断加快，电力系统之中超高压、高压电力电缆的应用越来越广泛，成为机电设备中不可缺少的部分。但是伴随电缆数量的不断增多，因为受到自然灾害、外力、施工等因素的影响，导致电力电缆故障次数也有了明显的增加，最终导致电缆绝缘故障屡见不鲜，做好高压电缆故障的定位是关键所在。

1 10kV高压电缆故障类型

在10kV高压电缆投入运行之后，往往会受到多方面因素的影响，导致电缆未达到使用寿命时就会出现故障，一般来说导致电缆出现故障的因素主要有以下几点。（1）电缆本身存在质量问题，在生产的过程中，由于技术人员生产工艺等问题，导致高压电缆出现绝缘偏心、绝缘解蔽均匀性差、电缆金属保护套密封性较差等，而这些问题在最终的发展中又将直接影响电力电缆的使用寿命，导致电缆出现故障。（2）规划设计因素，在设计工程的过程中，设计人员由于不具备电缆的相关知识，导致没有从多方面因素考虑电缆的实际使用寿命。一般来说，这种情况主要有电缆转弯半径不足，现场无法缆线铺设等等问题，严重情况下设计人员的电力电缆知识不足还会导致故障的发生。（3）测试施工方面的因素，在实际施工过程中，施工现场环境较为恶劣，电缆接头施工存在着一定问题，与此同时施工流程没有遵照严格的规范进行，这些都会导致电力电缆在使用过程中有出现故障的可能。（4）电缆运行过程中出现问题，如果电缆长期处于超负荷状态下进行运行或者电力电缆运行外界环境较为恶劣，这些都容易导致电缆出现故障。（5）外力破坏的因素。在铺设过程中，电力电缆容易遭受到外力的破坏，这些破坏将会直接导致电缆的质量受到影响。

2 10kV高压电缆故障检测技术

2.1电桥法

电桥法主要以双臂电桥原理为检测依据，将待检测的高压电缆故障相与高压电缆非故障相精确短接，形成一个封闭的连接回路，同时适时调节电桥双臂位置具有可调节属性的电阻器。这样当电桥处于平衡状态时，桥臂两侧的电阻乘积数值就会相等，然后利用电缆长度与电阻之间的正比例关系，测量出相应的故障距离。以某电站的10kV高压电力电缆为例，其长度值为200m，型号为ZQ20-3×240+1×120的高压输电线路在运行过程中发出故障信号，自动装置也随之自动跳闸。相关电力人员初步断定该段线路故障属于断线故障。这样工作人员就可以依据双臂电桥原理，利用专业的电缆故障仪科学测试输电线路。测量结果表明故障位置在172m处。在工作人员进行挖掘后，现场确认的实际故障位置和电桥检测结果是一致的。

2.2电缆烧穿法

电缆烧穿法主要是借助专业的电缆烧穿仪器，将高压小电流发射到相应的高压故障电缆中，从而使高压电缆持续处于短路发热状态。这样电缆外部绝缘层就会在高热作用下出现老化与碳化现象，工作人员可以随即精确找出相关的电缆故障点了。以某高压电缆2019年发生的跳闸故障为例，其故障位置在电缆C相。为了及时查找出该故障点，工作人员需要先通过低压脉冲法测试该高压电缆，测量出该高压电缆总长度值为1.754km，这与记载的电缆资料非常一致。因为该次电缆故障性质属于高阻故障，所以工作人员通过脉冲检测并不能精确测试出其故障点。这时就需要工作人员及时采用电缆烧穿测试法，将高压故障电缆的C相高热烧穿，然后把相应的残压电流值科学控制在预定范围，这样工作人员就可以认真观察实际的电压泄漏状况与残压电流数值，最终确定该高阻故障的故障位置是电缆C相。

2.3脉冲电压法

脉冲电压法也被称为闪测法，使用这种方法的核心在于通过脉冲高压信号以及直流高压来击穿故障。随后技术人员需要注意对故障点以及观察点两者之间的脉冲往返时间进行计算，从而精确确定故障点位置。使用脉冲电压法的主要优点在于不会对电缆产生严重的损害以及影响，不需要烧穿高阻以及闪络性故障，在故障被脉冲信号击穿的瞬间会产生脉冲信号反射，随后经过计算之后就能够掌握故障点的实际位置。虽然这种测试方法较为简便，但是需要注意的是，这种测试方法存在着一定的缺陷。首先这种测试方法安全性较低，在测试的过程中仪器和高压回路之间存在电气连接，很容易导致高压电流导入仪器，损坏仪器的同时也有人员伤亡的危险。其次这种方法在测试的过程中，高压电容非常容易产生脉冲信号短路，这种短路会导致电阻以及电感产生电压信号，进而影响维修工作。而如果降低电压，就会导致击穿难度加大，很难直接击穿故障点从而产生脉冲。除此之外，使用这种方法的缺点在于进行冲闪测试时分压器耦合电压形成的波形较为平缓，这为分辨工作带来了困难。

2.4冲闪法

冲闪法又称冲击高压闪络法，它的测试范围很广，适用很多高压电缆闪络故障测试。它除了在电缆和电容器间增加了一个圆球形状的放电间外，应用方法与直流高压闪络法大致相似。当电容充电后，电压上升到特定数值，圆球形状的放电就会发生击穿放电现象。而电缆线路在获得一个瞬时高压后，如果该瞬时高压比故障位置的临界击穿电压值还要高，相应的故障位置就会随之产生击穿放电现象，电流电压信号瞬时传送至两端位置。工作人员在接收到该信号时，就可测量故障长度。冲闪法的信号取样方法较多，最常见的是电流取样法和电压取样法，特别是电压取样法，抗干扰性强，测试准确，所以应用也较为广泛。

2.5高压测试法

该种高压电力电缆接地故障查找技术也较为常见，其可根据电缆故障的形式进行划分，主要分为两种：（1）直闪法。该种方法是通过对电容两端施加电压，促使高压电力电缆故障点被击穿，这时相关工作人员即可通过对故障点击穿时所形成的脉冲电流波形进行观察，准确地查找到高压电力电缆接地故障的位置。（2）冲闪法。该种查找方法主要适用于高阻接地故障以及闪络性接地故障中，主要是通过加大电容器的电流电压，促使电容器向高压电力电缆持续放电，直至高压电力电缆击穿出间隙；这时，相关工作人员只需对返回的击穿脉冲信号进行分析即可查找到高压电力电力的故障点。该种方式不但操作简单，而且操作起来也比较安全，方便相关工作人员进行观察，是进行高压电力电缆接地故障查找中较为常用的查找技术。

结语

高压电缆故障检测技术对于电力企业的发展具有重要意义。通常情况下，高压电缆故障通常出现在电缆接头的部位，这些故障是工作人员可以用眼睛直观看到的。当高压电缆线路出现故障时，有一些在高空位置或者是地下位置，应该通过相关的设计和技术，强化对检测工作人员加强专业技能培训，不断提升检测人员的专业技能。检测工作人员必须对各种类型的故障进行识别，并且能够对故障部位和故障产生的原因进行分析，保证运营。

参考文献

[1]罗俊华,邱毓昌,杨黎明.10kV及以上电力电缆运行故障统计分析[J].高电压技术,2003(06):14-16.

[2]鹿洪刚,覃剑,陈祥训,刘兵.电力电缆故障测距综述[J].电网技术,2004(20):58-63.

[3]朱云华,艾芊,陆锋.电力电缆故障测距综述[J].继电器,2006(14):81-88.