浅谈10kV电缆故障种类及探测技术

浅谈10kV电缆故障种类及探测技术

张瑞清

福州供电公司福建福州350001

摘要：本文通过对10Kv电力电缆的故障原因进行分析，在大量的实践经验积累基础上，详细剖析了各类型电缆故障的探测技术。

关键词：电力电缆故障探测技术

一、前言

福州供电系统自90年代初开始大量采用10kV交联聚乙烯绝缘电力电缆替代过去的油纸绝缘电力电缆。近几年来，福州市10KV电缆线路得到迅猛发展，现有10kV电缆线路约3300公里，位居全省首位，随着城市电网的需要，电缆网有了逐步替代架空线供电的趋势，城市供电电缆网络快速发展，现已成为与人民群众生活息息相关的重要部份。

二、近年福州市10kV电缆运行情况介绍

积极发展电缆化配网，是适应负荷增长和城市建设（改善市容、减少占地）的要求，在建设现代化城市电网中有重要的现实意义。福州建网初期并未做电缆化规划，导致电缆走廊普遍积水，运行环境较为恶劣，给电缆网的运行维护带来的困难。针对近二年福州市配电网电缆故障分析，电缆中间接头故障占67.7%，电缆本体故障占29.4%，从本体故障原因分析中可以看出，电缆遭受外破现象严重，电缆外破趋势上升，造成电缆外破故障的重要因素，是由于目前城市基础设施的不断发展，市政道路建设、房地产建设和一些基础设施建设，在工程施工中将供电电缆挖坏或压坏。施工工艺错误占32.4%，电缆密封不良进水占38.2%，外破故障占26.5%，电缆质量缺陷占2.9%。

三、电力电缆故障主要分类

电力电缆故障按性质可分为串联（断线）故障及并联（短路）故障两种，后者按绝缘外是否有金属护套或屏蔽可分为主绝缘故障（外有金属屏蔽），外皮（外护套）故障（无金属屏蔽）的故障。主绝缘故障根据测试方法不同，按故障点的绝缘电阻Rf大小可分为①金属性短路（低阻）故障，②高阻故障，③间歇（闪络）故障三种。三者之间没有绝对的界限，主要由现场试验方法区分，与设备的容量及内阻有关。

随着城市建设的发展，电力电缆在城网供电中所占的份量也越来越重，在一些城市的市区逐步取代架空输电线路，同时随着电缆数量的增多及运行时间的延长，电缆的故障也越来越频繁。由于电缆线路的隐蔽性、个别运行单位的运行资料不完善以及测试设备的局限性等原因，使电缆故障的查找非常困难；另一方面，随着科技的进步，现代检测技术与电子计算机结合应用，各种测量方法及仪器的精度也得到进一步提高，国内外众多的测试设备及技术并存。如何合理地选择故障测试设备，准确、快速地查找电缆故障，缩短故障停电时间，就成了电缆运行人员非常关心且值得探讨和交流的焦点。

电力电缆故障探测是一项技术性比较强的工作，测试人员应掌握所使用仪器的工作原理并要有一定的工作经验。要做好电缆故障的探测工作，除了购买先进的仪器设备以外，还要做好测试的培训工作，迅速、准确地确定电力电缆故障点，能够提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失。

四、电缆故障探测技术

20世纪70年代前，世界上广泛使用电桥法及低压脉冲反射法进行电力电缆故障测试，两者对低阻故障很准确，但对高阻故障不适用，故常常结合燃烧降阻（烧穿）法，即加大电流将故障处烧穿使其绝缘电阻降低以达到可以使用电桥法或低压脉冲法测量的目的。烧穿方法对电缆主绝缘有不良影响，现已很少使用。之后出现了直流闪测法和冲击闪测法，分别测试间歇故障及高阻故障，两者都均可分为电流闪测法和电压闪测法，取样参数不同，各有优缺点。电压取样法可测率高，波形清晰易判，盲区比电流法少一倍，但接线复杂，分压过大时对人及仪器有危险。电流取样法正好相反，接线简单，但波形干扰大，不易判别盲区大。

根据电缆故障的分类，目前国内外有各种不同的测试方法，但测试步骤均相同，即：①进行故障诊断②根据诊断结果进行故障预定位③进行故障定点（精定位）。福州供电公司现有的电缆故障测试设备，在无数次的绝缘故障测试中，成功率达100%，且均能在最短时间内定出故障点。到了90年代，发明了二次脉冲法测试技术，因为低压脉冲准确易用，结合高压发生器发射冲击闪络技术，在故障点起弧的瞬间通过内部装置触发发射一低压脉冲，此脉冲在故障点闪络处（电弧的电阻值很低）发生短路反射，并将波形记忆在仪器中，电弧熄灭后，复发一正常的低压测量脉冲到电缆中，此低压脉冲在故障处（高阻）没有击穿产生通路，直接到达电缆末端，并在电缆末端发生开路反射，将两次低压脉冲波形进行对比，非常容易判断故障点（击穿点）位置，典型的波型如图所示。仪器可自动匹配，自动判断计算出故障点距离。

五、结束语

现场测试人员形象地形容电缆故障测试“三分靠人，七分靠仪器”。测试人员的理论知识、实践经验、电缆运行管理的到位、电缆运行资料（长度、路径、接头位置两端是否预留等）的完善，对电缆故障测试是事半功倍的，对于电缆故障测试有如下几点体会：

一是电缆故障测试给电缆运行管理提出要求，因此在验收时必须严格把关，即要求提供完善的电缆资料（长度、路径是否预留、接头位置等），资料齐全，故障测试也就事半功倍。对于进口与国产仪器的问题，我们认为进口设备性能及质量好，价格较高是物有所值，而当所辖电缆达到一定规模时，停电的损失与仪器的价格是不可比的。

二是根据多次测试的验证，在没有得到准确的电缆长度时，波速度经验值选取是测试能否准确的关键，以下几组波速度值是经过多次实践的测试检验的，但非绝对，根据电缆的准确总长及完好相的反射波去计算出该电缆的波速度的才是准确的。

三是主绝缘故障的预定位较容易实现，但精定位却很困难；相反，外护套故障的预定位较困难，精定位（跨步电压法）却非常准确、容易。在特殊情况下，两者是可以结合使用（当绝缘及外护套故障共点时）的，不妨一试。

四是全套电缆故障测试设备应具有测试所有电缆故障测试的功能，对于间歇性故障或高压电缆故障可采用decay（衰减法）进行测试。

五是预定位时当所测电缆较长时测不出波形，可加大冲击电压或适当调节触发延时时间得到波形。

参考文献：

[1]夏新民.电力电缆头制作与故障测寻［M］.北京：工业出版社，2012

[2]刘明生电力电缆故障的测寻北京：冶金工业出版社，2015