10kV電纜故障查找及定位技術(shù)的分析

林樹棟

【摘??要】信息技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，帶動中國經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們生產(chǎn)生活中的電能使用量增加，導(dǎo)致電能供應(yīng)不足的問題存在。為了提高用電效率，保證電能使用安全，就需要保證電纜的安全使用。10kV電纜的覆蓋面非常廣泛，但是由于普遍在地下鋪設(shè)，而且運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，長期持續(xù)地運(yùn)用中就會導(dǎo)致故障發(fā)生，而且對于故障區(qū)域難以定位，嚴(yán)重影響了電能使用的安全可靠性，甚至造成人財物浪費(fèi)。對于此，需要采取相應(yīng)的措施解決。本論文著重于研究10kV電纜故障查找及定位技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】10kV;電纜故障;查找;定位技術(shù)

引言

中國進(jìn)一步深化改革的進(jìn)程中，對于基礎(chǔ)工業(yè)有了更高的要求，特別是供電企業(yè)的電能供應(yīng)質(zhì)量直接關(guān)乎到人們的生產(chǎn)生活。這就需要強(qiáng)化電力建設(shè)，保證電能安全可靠供應(yīng)。10kV電纜是電力線中的重要部分，其覆蓋面非常廣，具有一定的安全可靠性，故障發(fā)生率比較低，而且出線靈活。但是，隨著電纜的長期使用，電纜出現(xiàn)故障是在所難免的，特別是10kV電纜普遍在地下鋪設(shè)，當(dāng)發(fā)生故障的時候，很難準(zhǔn)確定位，導(dǎo)致電纜檢修難度大大增加。雖然10kV電纜的故障發(fā)生率比較低的，但是使用時間越長，發(fā)生故障的概率就越高，特別是惡劣環(huán)境中運(yùn)行的電纜，或者電纜鋪設(shè)比較復(fù)雜的情況下，對于電纜故障很難查詢到，如果依然采用傳統(tǒng)的定位技術(shù)，很難對故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位。為了保證電纜故障維修工作順利展開，就需要采用新的定位技術(shù)，使得故障點(diǎn)能夠快速查找出來并精確定位，確保電纜處于正常運(yùn)行狀態(tài)，電能供應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定。

一、10?kV電纜故障的種類以及原因

10kV電纜使用的過程中如果發(fā)生故障，就需要對故障的位置精確定位，對電纜故障的種類進(jìn)行判斷，分析產(chǎn)生故障的原因。在對地10kV電纜故障進(jìn)行檢測的時候，對于各種影響因素都要考慮到，具體如下。

（一）由于電纜機(jī)械傷害導(dǎo)致的電纜故障

10kV電纜運(yùn)行中如果發(fā)生故障，首先需要考慮的就是是否存在電纜機(jī)械傷害的問題?，F(xiàn)在各個地區(qū)的施工項目很多，一些施工單位在展開施工之前雖然對現(xiàn)場進(jìn)行了調(diào)查，但是由于地下管線比較隱秘，導(dǎo)致施工單位對于地下管線布局沒有充分掌握，在施工的過程中對10?kV電纜造成不同程度的損壞，電纜故障因此發(fā)生，甚至?xí)虼藢?dǎo)致大范圍的停電事故[1]。出現(xiàn)這種電纜故障的主要原因是在電纜被損壞之后出現(xiàn)了斷線的問題或者電纜短路的問題。10k?V?電纜由于機(jī)械傷害導(dǎo)致的故障發(fā)生率是很高的比率可高達(dá)?60%?以上，如果發(fā)生故障，就會導(dǎo)致用電安全問題。一些地區(qū)由于市政工程建設(shè)中沒有按照要求施工，就會對電纜造成外力破壞，使得10kV?電纜遭到機(jī)械性損傷，影響電纜的使用性能。

（二）由于電纜出現(xiàn)絕緣老化導(dǎo)致的電纜故障

10kV?電纜與其他電纜存在不同之處，當(dāng)電纜處于長期持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)的時候，在高電壓范圍中會散發(fā)熱量，逐漸地，電纜絕緣就會劣化，使得絕緣強(qiáng)度達(dá)到降低，甚至造成崩潰。比如，某城區(qū)的10kV?電纜電纜已經(jīng)使用超過10年，由于長期以來在高壓狀態(tài)下運(yùn)行，加之沒有做好日常的維護(hù)工作，導(dǎo)致電纜絕緣老化，時長出現(xiàn)接地故障或者短路的故障。對于10kV?電纜運(yùn)行故障進(jìn)行檢修可以明確，當(dāng)電纜在運(yùn)行中存在絕緣劣化導(dǎo)致的電纜故障可以達(dá)到15%至20%。一些10kV?電纜在型號的選擇上如果缺乏科學(xué)合理性，就會使得電纜處于持續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，加之電纜散熱對絕緣的影響，或者電纜與熱源接近，就會使得電纜絕緣出現(xiàn)劣化的問題，因此導(dǎo)致電纜故障[2]。

（三）由于電纜絕緣受潮導(dǎo)致的電纜故障

10?kV電纜在地下鋪設(shè)，如果地下環(huán)境潮濕，就會導(dǎo)致電纜運(yùn)行故障。當(dāng)10?kV電纜產(chǎn)生故障的時候，通常是不可見的，不能直接觀察到，需要采用檢測的方式進(jìn)行故障檢查。通過使用絕緣電阻對這種故障進(jìn)行檢測，就會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電纜在潮濕的環(huán)境中長期運(yùn)行的時候，通常會導(dǎo)致電纜短路故障或者出現(xiàn)接地故障。10kV電纜故障中，由于受潮導(dǎo)致的絕緣故障可以達(dá)到10%至15%?[3]。對于這種現(xiàn)象，可以采用直流耐壓試驗的方法測得，或者使用絕緣電阻也可以明確電纜絕緣受潮的程度，通過檢測可以明確，通常電纜在超市的環(huán)境中長期運(yùn)行，會造成整體絕緣電阻受到影響，會出現(xiàn)泄流電流上升的問題。10kV電纜頭如果封實(shí)不夠嚴(yán)密，安裝中存在質(zhì)量問題，就會導(dǎo)致電纜上有小孔或者電纜表面產(chǎn)生裂縫，電纜的外護(hù)層被刺穿，使得電纜絕緣受潮，導(dǎo)致故障發(fā)生。

（四）由于電源外皮存在電腐導(dǎo)致的電纜故障

10?kV電纜由于電腐導(dǎo)致的電纜故障，主要是由于電纜長期處于潮濕的環(huán)境中運(yùn)行，在電纜的附近環(huán)境中有比較強(qiáng)的電力場，如果電力過強(qiáng)就會對電纜的鋁殼擊穿，此時如果環(huán)境潮濕，電纜周圍的水分很多，水分就會逐漸滲入到電纜中，導(dǎo)致電腐蝕的問題，因此造成絕緣層損壞，造成短路的問題[4]。

（五）由于電纜超負(fù)荷導(dǎo)致的電纜故障

10?kV電纜長期持續(xù)運(yùn)行，但是要局限在規(guī)定的負(fù)荷范圍內(nèi)，如果出現(xiàn)超負(fù)荷的問題，就會出現(xiàn)過電流的問題或者過電壓的問題，都會使得電纜過早地?fù)p壞。電流能夠產(chǎn)生熱效應(yīng)，當(dāng)電纜中有電流流過的時候，介質(zhì)出現(xiàn)損耗，有大量的熱量生成，價值電纜處于運(yùn)行狀態(tài)的時候會產(chǎn)生熱量，使得電纜的負(fù)載增加，電纜的溫度越來越高[5]。如果是在溫度較高的環(huán)境中，尤其是在夏季，電纜的損壞幾率就會很高。如果電纜運(yùn)行的過程中起內(nèi)部有電壓問題產(chǎn)生的時候，電纜線的絕緣非常容易被擊穿。

（六）由于其他導(dǎo)致的電纜故障

如果10?kV電纜接地缺乏可靠性，當(dāng)長期持續(xù)運(yùn)行的時候，很有可能存在超壓的問題或者欠壓的問題，電纜因此出現(xiàn)故障，不僅會造成停電，甚至發(fā)生火災(zāi)事故，因此造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。如果出現(xiàn)這種小故障，連鎖反應(yīng)就是電纜出現(xiàn)短路故障、電纜的接地受到影響而產(chǎn)生故障，電纜運(yùn)行的過程中出現(xiàn)斷線的故障[6]。

二、10?kV電纜故障的查找和定位

（一）采用聲測法對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位

在查找10?kV電纜故障的時候可以采用SYB模擬高壓變壓器，結(jié)合使用電容器，在充電和放電的過程中對電纜故障進(jìn)行排查。使用聲測法的時候，需要根據(jù)電纜放電打火所產(chǎn)生的聲音對故障進(jìn)行判斷，可以定位電纜故障所在的位置。如果10?kV電纜為自埋地式的，就要對周圍環(huán)境有很高的要求，不能太過嘈雜。

（二）采用電表檢測法對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位

10?kV電纜在高壓擊穿作用下導(dǎo)致故障，如果受到機(jī)械損害也會導(dǎo)致故障，最為常見的是電纜斷線。對于這種故障，可以使用萬用表檢測地的方法對電纜故障進(jìn)行查找、定位。在檢測電纜的時候，可將萬用表的正極和負(fù)極在電纜的兩端連接，調(diào)到歐姆擋[7]。當(dāng)數(shù)字萬用變的讀數(shù)為0的時候，或者機(jī)械萬用表的指針固定不變，沒有產(chǎn)生偏移的時候，就意味著這段電纜沒有產(chǎn)生故障。相反，如果數(shù)字萬用表有讀數(shù)不為0，或者機(jī)械萬用表的指針產(chǎn)生了明顯的偏移，就意味著是這一段電纜產(chǎn)生故障。在對故障的排查過程中，對于已經(jīng)產(chǎn)生故障的電纜可以劃分為兩段，繼續(xù)用上面的方法排查，直到找到故障所在的位置為止[8]。

（三）采用惠斯登電橋法對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位

如果電纜在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)短路的問題，使用惠斯登電橋法就可以檢測發(fā)生短路的電纜兩端的電阻值，較大電阻值的一端記為Rl，較小電阻值的一端記為R2，采用實(shí)地測量的方法就獲得電纜的總長度，可以將其記為L，短路點(diǎn)到R1之間的距離使距離為La，短路點(diǎn)至另一端R2的距離為Lb。按照惠斯登電橋測電阻方法，當(dāng)當(dāng)電橋處于平衡狀態(tài)的時候，則有：

X=2LR1/（R1+R2）

也就是說，采用這種方法對故障點(diǎn)定位的時候，需要U型選擇一個參考性，為完好的?B，在測量之前將高壓電橋兩根測量信號的連接線與?A相的線芯接觸?和與?B?相的線芯接觸，將短路線充分利用起來，應(yīng)用高壓電橋就可以獲得測量數(shù)值，確定故障點(diǎn)所在具體位置。

（四）采用高壓閃絡(luò)測量法對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位

采用高壓閃絡(luò)測量法查找并定位10?kV電纜故障點(diǎn)，是通過測量結(jié)合測試的方法就可以對故障所造位置準(zhǔn)確定位。在電纜故障中，10?kV電力電纜的接地故障占有很大的比例，而且導(dǎo)致這種故障的因素有很多。當(dāng)電纜出現(xiàn)接地故障的時候，主要體現(xiàn)為絕緣介質(zhì)所具備的抗電強(qiáng)度有所下降，此時故障點(diǎn)有較高的阻值，當(dāng)測量的時候發(fā)現(xiàn)電流很小，即便檢測儀器儀表的敏感度很高，也很難測量到準(zhǔn)確的結(jié)果[9]。由于故障點(diǎn)等效電阻與電纜特性的電阻是等同的，反應(yīng)不夠靈敏，所以不能得到反射回來的脈沖，因此對于故障的側(cè)向不夠準(zhǔn)確。但是如果將放電球隙的間隙調(diào)高一些，高壓電流也相應(yīng)地提高，對接收裝置的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)，測量的準(zhǔn)確性就會有所提高。

（五）采用等電位測量法對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位

對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位的過程中采用等電位測量法，在測量的過程中所選的故障電纜要保證規(guī)格相同、長度相等，才能獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。將這條電纜并聯(lián)在故障電纜上，讓伏安特性表的負(fù)極處于接地狀態(tài)，在并聯(lián)電纜中正極從一端移動，當(dāng)伏安特性表的讀數(shù)是零的時候，就不再移動了，這個時候可以明確電纜故障的具體位置。

（六）采用高壓閃絡(luò)法對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位

對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位過程中采用高壓閃絡(luò)法，可以根據(jù)需要選擇低壓脈沖法或者選擇高壓脈沖法。采用低壓脈沖法進(jìn)行檢測，如果電纜為短路故障、開路故障或者低阻故障的時候，可以采用這種測量方法，當(dāng)測量波速度，對電纜的長度進(jìn)行測量或則對T?形接頭與終端頭進(jìn)行測量的時候，這種方法也是比較有效的。高壓閃絡(luò)法的應(yīng)用中，是將低壓脈沖信號從測試端口傳輸?shù)搅硪粋€?10kV?電纜，信號會在電纜中持續(xù)傳輸，當(dāng)傳輸?shù)诫娎|故障所在位置的時候，就會出現(xiàn)阻抗不匹配的問題，此時就會出現(xiàn)反射脈沖。對故障點(diǎn)的具體定位中，則需要根據(jù)發(fā)射脈沖的往返時間和反射脈沖的往返時間計算電纜的具體位置。如果采用高壓脈沖法，就需要將高壓信號充分利用起來，使得電力電纜故障在短時間內(nèi)就會轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥韫收匣蛘叨搪饭收?。采用這種方法的主要原因是由于故障點(diǎn)反射系數(shù)接近1，這個時候故障點(diǎn)會產(chǎn)生明顯的反射。這種方法可以劃分為沖閃法和直閃法。采用這種測試方法的時候，電纜故障區(qū)域會有高電壓脈沖波產(chǎn)生，在測試儀器上不會直接顯示出來，而是需要使用采樣器確定故障點(diǎn)。當(dāng)處于高電壓環(huán)境中，高壓脈沖就會直接轉(zhuǎn)換為低壓脈沖信號，可以使用測試儀器對電纜故障準(zhǔn)確定位。

（七）采用其他方法對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位

10?kV電纜運(yùn)行中采用溫度監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行故障監(jiān)測，監(jiān)控中心根據(jù)需要通過無線網(wǎng)絡(luò)向現(xiàn)場設(shè)備傳輸控制命令，現(xiàn)場設(shè)備接收到命令之后，就根據(jù)命令進(jìn)行操作，將執(zhí)行的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)測終端可以采集溫度數(shù)據(jù)，包括電流的溫度數(shù)據(jù)都能夠采集到，與數(shù)據(jù)集中器之間進(jìn)行信息傳輸，完成數(shù)據(jù)交換，從而對電纜的故障準(zhǔn)確定位，故障監(jiān)測效率大大提高

（八）采用其他方法對10?kV電纜故障進(jìn)行查找和定位

在對?10kV?電纜故障點(diǎn)進(jìn)行測試的過程中，需要測試故障點(diǎn)的距離，但是由于電纜敷設(shè)中會與設(shè)計存在誤差，或者有電纜彎曲的問題，無法獲得準(zhǔn)確的距離，導(dǎo)致電纜的故障點(diǎn)定位不準(zhǔn)確。這時可以使用切斷測試方法或者釋放音頻信號的方法，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用肉眼觀察的方法。在電力電纜故障定位的時候，還可以發(fā)揮電源的作用，對?A?相故障添加高壓脈沖放電信號，結(jié)合使用電纜故障定位儀器，采用查找放電聲音的方法對電纜故障點(diǎn)進(jìn)行定位，此時就需要聆聽，根據(jù)聲音的變化做出辨別，采取相應(yīng)的技術(shù)維護(hù)措施。

三、10?kV電纜故障查找及定位方法總結(jié)

10?kV電纜故障包括有有很多種，導(dǎo)致故障的原因也多種多樣。在電纜鋪設(shè)環(huán)境中會存在各種不確定因素，在查找故障的時候，需要對地理環(huán)境進(jìn)行考察，采用相應(yīng)的查找方法。如果采用聲測法，操作簡單，如果電纜敷設(shè)的環(huán)境比較復(fù)雜，則不適合采用這種方法。如果采用電表檢測法，在檢測電纜故障的時候是比較方便的，應(yīng)用也非常廣泛，操作方法容易掌握，不需要進(jìn)行詳細(xì)，也不用專業(yè)計算，在排查10?kV電纜故障的時候，采用這種方法是比較好的。如果采用惠斯登電橋測電阻法，這種測量方法比較專業(yè)，能夠準(zhǔn)確地排查電纜故障，如果10?kV電纜為短路故障的時候，可以采用這種方法。高壓閃絡(luò)發(fā)測量故障，當(dāng)電纜被雷擊的時候，或者產(chǎn)生接地故障的時候，可以采用這種方法排查。

結(jié)束語：

通過上面的研究可以明確，10kV電纜的應(yīng)用范圍非常廣泛，是由于這種電纜有一定的安全可靠性，而且使用靈活。但是，10kV電纜多鋪設(shè)在地下，在長期使用的過程中產(chǎn)生故障是難以避免的，而且故障很難準(zhǔn)確定位。分析10kV電纜產(chǎn)生故障的原因，主要是由于電纜機(jī)械傷害、電纜絕緣老化、電纜絕緣受潮、電源外皮的電腐蝕、超負(fù)荷運(yùn)行所導(dǎo)致的，當(dāng)然，如果電纜沒有可靠接地，長時間處于壓力不穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行，也會導(dǎo)致電纜運(yùn)行中產(chǎn)生故障，如果沒有及時處理，甚至?xí)斐纱蠓秶ｋ姡酥涟l(fā)生火災(zāi)，嚴(yán)重威脅到用戶的生命安全，并造成財產(chǎn)損失經(jīng)濟(jì)損失。對于10kV電纜不同的故障，需要采用相應(yīng)的檢測技術(shù)，定位技術(shù)的應(yīng)用中，如果依然采用傳統(tǒng)的方法是不夠的，要積極引進(jìn)先進(jìn)的定位技術(shù)將電纜故障所在位置精確地定位，明確產(chǎn)生故障的原因，采取有效的措施解決，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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（作者單位：廣西宏湖水利電業(yè)科技發(fā)展有限公司）