10kv电缆故障查询技术研究分析

10kv电缆故障查询技术研究分析

刘宏超

（国网陕西省电力公司兴平市供电分公司）

摘要：电力系统作为电能资源调度主控平台，借助各项设备发挥出了多方面的电力调控功能，从而保障了供输电运行体系的持续工作。随着高压电力网建设进程的不断加快，电缆传输工作流程受到了行业的普遍关注，尤其是电缆大范围使用后电缆故障对电网运行产生的破坏作用，如何避免和尽快排除故障是电力行业从业者需要考虑的问题，及时采取有效措施应对电缆故障问题，从多个方面保障电力系统的快速运转。本文分析了0kv电缆故障查询技术相关内容。

关键词：10kv电缆；故障；查询技术；

随着市场经济的增长，人们对电网系统的依赖程度越来越高，同时对电网的电能质量和服务水平也日渐增高。10kV配电网与城市居民生产生活息息相关，其线路运行的质量在整个输电线路工程中占据着重要的地位。在10kV电缆运行中，由于受到诸多不利条件的干扰，使其出现了许多故障，降低了电能使用质量。

一、电缆故障的原因和分类

1.电力电缆发生故障的原因。一是外力破坏，主要是由于机械施工，如挖掘机等直接破坏电缆，造成故障发生短路跳闸或伤及绝缘，留下故障隐患。二是施工质量问题，电缆对接头是电缆最易发生故障的地方。由于咸阳市南邻渭河，地下水丰富，电缆在敷设后容易浸泡在水中，一旦电缆对接头密封不好，防水措施不完善，容易导致电缆头进水。施工工艺不达标，也会导致电缆发生故障。三是电缆本体质量问题，由于铜价不断攀升，不少厂家为降低成本，尽量在生产过程中采取标准的负公差，降低了安全系数，可能导致电缆本体缺陷。四是电缆的运行维护问题。电缆长期在电和热的作用下运行，其物理性能会发生变化，导致绝缘强度降低或介质损耗增大，最终引起绝缘层击穿。

2.电力电缆故障的分类。一是低阻故障，电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于10Zc(Zc为电缆特性阻抗，一般不超过40Ω)，而导体连续性能良好者称之为低阻故障。二是高阻故障，电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于正常值很多，但高于10Zc，而导体连续性能良好者称之为高阻故障。三是泄漏性故障，是高阻故障的一种极端形式。在电缆进行预防性试验时，泄漏电流随试验电压的升高而增加，且超过允许值，此时试验电压达到额定试验电压值，这种情况称为泄漏性故障。四是闪络性故障，是高阻故障的另一种极端形式。在电缆进行预试时，泄漏电流突然增大并迅速产生闪络击穿，成为闪络性故障。闪络性故障电阻极高，通常在合格的范围内。具有闪络性故障隐患的电缆，短期内在较低电压下其闪络击穿的现象可能会完全停止并显现较好的电气性能。电缆本身或是电缆头附件质量差，电缆头密封性差，绝缘胶溶解，开裂，导致线路断线故障使线路相间电容及对地电容与配电变压器励磁电感构成谐振回路，从而激发铁磁谐振。

二、电缆故障属性分析

所谓电缆故障的属性指的是电缆故障的性质，比如高阻、低阻、闪烁、封闭、接地、短路、断线、组合、单相、两相、三相类故障的辨析。为确定电缆故障的属性指标，需要对电缆绝缘介质进行电阻测量以及导通试验。将出现故障问题的电缆两端三相开口，用2500V兆欧表测量绝缘电阻值。一般测得电缆的直流电阻阻值小于100Ω的故障电缆一般称为低值故障，100Ω以上视为高阻故障。在对电缆绝缘介质进行导通试验时，需要将问题电缆的末端三相短路、接地，利用万用表进行电阻值测量，从而判断电缆通断情况。依据电缆绝缘介质电阻测量以及导通试验的测试结果，判断故障的性质。

三、10kv电缆故障查询技术

1.10kv电缆故障的查询及定位

（1）利用低压脉冲反射法对电缆进行长度测量

首先利用低压脉冲反射法对10kv电缆段的长度进行测量，比较正常运行相电缆与故障相电缆长度的测量结果。测量前必须将测量电缆的两端接头拆除并悬空。在测量的接线过程中，要保证测量仪器良好接地，所测电缆的缆芯与测量信号传输线接触良好。经波反射法电缆故障定位仪触发低压脉冲测量，并比较完好相以及故障相的测量波形，得到该段电缆总长度为2.507km。

（2）利用低压脉冲反射法检测故障点

作为一种常用的.10kv电缆故障检测技术，在检测10kv电缆的断芯及断线故障时，该检测技术的检测结果不仅波形清晰，而且具有很高的准确度。但对于电缆短路故障，该种方法不一定可以得到一个清晰的波形来足以辨别故障点。在本次故障查找过程中，所得到的故障波形不清晰，无法确定故障点。因此，需要利用另一种方法进行故障查找。

（3）利用脉冲电流法检测故障点

保持电缆故障测试仪接线接触良好，并打开脉冲电流冲击信号，得到故障点一次和二次反射波形，两波形之间的距离为0.531km，则故障点位于距测试地点0.531km处。

（4）利用高压电桥法检测故障点

取完好的B相作为参考相，测量前先将高压电桥的2根测量信号连接线分别与A相以及B相的线芯接触良好，并将该２相线芯的另一端用短路线进行短路。使用高压电桥得到测量数值，经计算得知故障点位于距测试地点0.531km处。２种不同检测技术的测量结果相吻合，所以基本可以确定10kv电缆故障点位于距测试地点0.531km处。

（5）故障点的粗定位

虽然通过脉冲电流和高压电桥法基本确定了10kv电缆故障点距离测试地点的距离，但由于电缆敷设过程中存在弯曲以及电缆沟设计误差等因素，仍需采用其他技术手段来对故障点进行定位。可以采用的措施有释放音频信号、切断测试及肉眼观察等。一是利用电缆故障定位电源配合电缆故障定点仪对故障点进行定位。使用电缆故障定位电源对故障相（即Ａ相）故障施加高压脉冲放电信号，并用电缆故障定点仪在之前确定的故障点附近寻找放电声。经过认真聆听和辨识，结果听到在距离故障点约0.530km处有放电响声。二是停止施加高压脉冲并进行充分放电后，打开该处的电缆沟板，终于发现电缆沟中有一个电缆中间头，存在一处保护层破损，还发现了一个烧焦露出缆芯的孔洞。初步可以判断这里就是故障点，但具体的故障位置仍需进一步精确定位。

（6）故障点的精确定位

一是感应法。其原理是当音频电流经过电缆线芯时，在电缆周围有电磁波存在，随身携带电磁感应接收器，沿线路行走时，可受到电磁波影响。音频电流流到故障点时，电流突变，电磁波的音频突变。该方法对寻找断线、相间低阻短路故障很方便，但不宜于寻找高阻和单相接地故障。二是声测法。其原理是用闪测仪对故障点产生规律放电的装置，使故障点放电，然后，在粗测所得的故障位置前后，用接受故障点放电声的装置来确定故障点位置。声磁同步法是声测法的改进方法，声磁同步法是根据声音信号与磁场信号传播速度不同的原理，利用仪器探头检测出声音信号和磁场信号的时间差来确定准确的故障点。图1为10kv电缆故障点现场照片

（7）其他方法

除上述几种方法外，国外还有学者提出利用分布式光纤温度传感器监测电缆沿线的温度变化情况进行故障定位的方法。根据专家对电缆未来发展趋势的预测，未来所有的电缆都可能配备适当的光纤系统。该光纤系统可能包含在电缆内部或者紧紧环绕电缆，因此，利用光纤温度传感器来实现电缆故障诊断具有广阔前景。

图110kv电缆故障点现场照片

2.电力电缆故障诊断处理的一般步骤

一是查看故障电缆的基本情况。提供完善的电缆资料，包括长度、路径走向、接头位置、电缆出厂资料等;资料的齐全，使故障测试也就事半功倍。二是判断故障电缆的性质。对电缆故障性质的分析是选择测试方法的唯一依据。测试绝缘电阻等数据判断电缆是接地、断线、短路等故障，是单相、两相、三相故障，是低阻、高阻还是泄漏性或闪络性故障等。盲目进行测寻，不但不能测出故障，而且会延误探测故障时间，甚至导致测试仪的损坏。三是故障点粗测。根据统计，现在的电缆故障70%以上为高阻故障。用脉冲故障测试仪可以测出电缆全长，并依据相关资料、电缆走向及以上所说方法对故障电缆进行粗测。四是故障点精测。采用精确定位法对电缆故障进行精确定位，定位后在该电缆故障点附近进行挖掘工作，找到电缆真实故障点，然后进行修复。五是误差分析。由于电缆的运行环境复杂，且可能存在电缆对接头较多、运行时间较长等特点，一次定位可能存在误差，要注意是否有假信号的窜入，因此，可能需多次定位才能测出故障点。总结测试中的误差，有利提高以后的测试水平和速度。

3.电缆故障自动化监测模式

信息科技促进了计算机设备的广泛应用，在电力行业领域中发挥了自动控制性能，为用户解决了许多供配电传输方面的问题。但是，伴随着社会信息化改造程度的建设，互联网平台承载的数据流量越来越大，电缆系统需处理的程序指令越来越复杂，传输电信号需储存的数据量越来越大，必须要对电缆系统实施升级改造以增强运行性能。10KV电缆故障处理施工阶段，需积极设计电力故障自动化监测平台，充分发挥计算机控制系统优势。

（1）电缆定位

电缆产品具有多样性特点，不同电缆所具备的操作功能也不一样，电网对电缆操作时应用执行的流程也有差异性。程序模拟方案中，先要对电缆产品进行准确地定位，才能准确地掌握电缆模拟时的相关步骤。例如，远程办公系统用于电缆调控，其线路运行模拟要与数据处理功能相配套，以获得可靠的信息反馈结果。

（2）数字建模

建模是为电网模拟搭建的执行平台，为电缆程序操作提供虚拟化空间，准确地表达出程序模拟运行产生的数据结果。如今，计算机已采用动态模型为基础，程序可“边执行、边模拟、边反馈”，三相步骤同时进行以呈现出10KV电缆的综合性能。智能化模型中，可根据用户具体使用要求设定安全监测模块。

（3）程序检测

当数字模型正式启用之后，模拟系统最主要是为了验证10KV电缆运行状态的正常与否，自动扫描原始程序电力信号自动监测的编写流程，对存在错误的程序指令自动告警，以免执行后造成电力系统故障。此外，对于一些可以优化的程序指令，程序检测也可自动设定最优化操作路径。智能式执行系统具有自诊断功能，可对电缆调度故障自行修补以改善电缆操作功能。

（4）智能储存

经过一系列的程序模拟测试，计算机对于电缆程序指令状态有了初步的识别，数据库对原先模拟所得数据结果自动收录。早期电缆存储功能相对有限，需要用户手动输入程序内容以自动识别。智能执行系统设计中，由数据库按照10KV电网要求自行识别操作，减少了电工人员识别电缆故障的检修难度，为电缆选择了最优化运行环境。

10kV电缆线路逐年增多，运行维护压力不断增大，供电企业要提高供电服务的水平，及时处理、修复故障，恢复居民的正常用电。同时也要分析、总结电缆线路故障原因，加强日常运行维护管理，采取主动的预防措施，降低电缆线路的故障次数，提10kV配网线路的供电可靠性。

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