10kV以下的电力电缆故障分类及测试方法

10kV以下的电力电缆故障分类及测试方法

林洋黄文磊谈生磊

国网海东供电公司

摘要：作为城市供配电系统的重要组成部分，10kV以下的配电网络涉及面广、影响面大，是重要的公用基础设施，直接关系到工农业生产、市政建设及广大人民生活等安全可靠供电的需要。而随着10kV以下的电力电缆越来越多地运用到配电网络中，当电力电缆发生故障后，如何最快地确定故障类型，迅速、准确定位，在最短时间内查找出故障点，保证供电可靠性，减少故障修复费用，将停电所带来的不良社会效应和经济损失降到最小，是一个十分值得研究的课题，同时也是一个难题。

关键词：10kV以下配电网；电力电缆；故障分类；检测方法

近年来，我国经济持续快速发展，带动着电力和能源等行业也进入蓬勃发展的新时期，2009年，国家电网公司提出建设坚强智能电网的战略规划，并将大力加强对中低压配电网的建设和改造，各种电力电缆随之应用到了生产生活的更广阔领域。

电力电缆在铺设时多埋入地下，或经过电缆沟统一铺设。10kV及以下配电网是直接接入用户端的网络，承担着向用户直接供电的任务。具有接入点多、电力线路长、接线方式复杂等特点，电力电缆敷设的环境也较为复杂，受干扰因素较多，这也使得电力电缆故障类型不典型，一旦发生故障很难排除，给电网的安全可靠运行带来影响。下文将结合笔者自身经验，分析10kV配电网的常见故障，并对此展开研究，探讨故障的分析与处理办法。

1.电力电缆的用途及其优点

电力电缆主要是用于传输和分配发电厂发出的电能，并兼作为各种电气设备的连接之用。在城区配电线路中，采用电力电缆输送电能比架空线路具有一定的优越性，它占地面积小，供电可靠，不受外界影响，对人身比较安全，运行简单，维护工作量小，且电缆电容比架空线大，有利于提高电网的功率因数。尤其是城镇居民密集的地方或在一些特殊场所，出于安全方面的考虑以及受地面位置的限制，不允许架设杆塔和导线时，就需要用电力电缆来解决。

2.电力电缆故障产生的原因及类型

2.1电力电缆产生故障的原因

①机械损伤

机械损伤引起的电缆事故占电缆事故很大的比例，如：直接受外力损伤，这方面的损坏主要有施工和交通运输所造成的损坏；安装时的损伤，在安装时碰伤、拉伤电缆或者因弯曲过度而损伤电缆；自然力造成的损坏，中间接头和终端接头

受自然拉力和内部绝缘胶膨胀的作用所造成的电缆护套裂损等。

②绝缘老化变质

A.电场作用

电缆绝缘介质长期处在电场作用下，而且内部总有气隙存在，绝缘内部会产生游离，导致绝缘性能大大下降。

B.晶化作用

绝缘和保护层受外力和内应力的作用会造成损伤，其主要表现为由于振动晶化疲劳和冲击性电动力的危害，导致铅（铝）包层龟裂进而受潮，造成绝缘降低。

C.水分和化学作用

当绝缘介质中发生电离时，气隙中会产生臭氧、硝酸等化学生成物，腐蚀绝缘层。绝缘中存在的水分使绝缘纤维产生的水解导致绝缘性能下降。

③过热

电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热而使绝缘炭化以及电缆过负荷都会产生过热。安装于电缆密集地区或电缆沟以及电缆隧道等通风不良处的电缆，还有穿行在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等，都会造成电缆过热从而使绝缘加速损坏。

④过电压

过电压主要是指大气过电压（雷击）和电缆内部过电压。实际运行经验表明，许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的。

⑤设计和安装的问题

中间接头和终端头的防水设计不周密，选用的材料不当，电场分布的考虑不周，工艺要求不严密，机械强度的裕度不够等是设计中常见的问题。拙劣的接头与不按技术要求敷设电缆或者在潮湿的气候条件下作接头，使接头混入水气也是形成电缆故障的重要原因。

2.2电力电缆故障的类型

从电缆故障性质来区分，常见的电缆故障有短路(接地)型、断线型、闪络型、复合型几种(如图1)。

①短路(接地)型

电缆一相或数相导体对地或导体之间的绝缘发生贯穿性故障。根据短路(接地)电阻的大小又有高电阻、低电阻和金属性短路(接地)故障之分。

短路（接地)型故障所指的高电阻和低电阻之间，其短路(接地)电阻的分界并非固定不变，它主要取决于测试设备的条件，如测试电源电压的高低、检流计的灵敏度等。

②断线型

电缆一相或数相导体不连续的故障。

③闪络型

电缆绝缘在某一电压下发生瞬时击穿，但击穿通道随即封闭，绝缘又迅速恢复的故障。

④复合型

电缆故障具有两种以上的故障特点。

图1电缆线路常见故障示意图

3.10kV及以下配网电力电缆故障测试定位方法的研究

3.1电力电缆故障性质的确定

电力电缆发生故障以后，必须首先确定故障的性质，然后才能确定用什么方法去进行故障的粗测。否则，盲目进行测寻，不但测不出故障点，而且还会拖延探测故障的时间，甚至会因检测方法不当而损坏测试仪器。

确定故障的性质：故障电阻是高阻还是低阻；是闪络还是封闭性故障；是接地、短路断线，还是它们的混合；是单相、两相还是三相故障。

可以根据故障发生时出现的现象初步判断故障的性质。例如，运行中的电缆发生故障时，若只是给了接地信号，则有可能是单相接地故障。继电保护过电流继电器动作，出现跳闸现象，则此时可能发生电缆两相或三相短路或接地故障，或者是发生了短路与接地混合故障。发生这些故障时，短路或接地电流烧断电缆将形成断线故障。但通过上述判断不能完全将故障的性质确定下来，还必须测量绝缘电阻和进行“导通实验”，有时为了弄清楚故障点的击穿电压，还要进行直流耐压测量试验。测量绝缘电阻时，使用兆欧表来测量电缆线芯对地的绝缘电阻，进行“导通试验”时，将电缆的末端三相短接，用万用表在电缆的首端测量芯线之间的电阻。

3.2配网电力电缆故障测试定位方法

①电桥法

电桥法主要依据电缆长度与电阻成正比例关系的原理，使用相关工具测量出实际电缆的精确长度，来进行故障点的判别。因为是利用计算法得出故障点位置，所以使用此方法时，对测量精度的把握尤为重要。

②电容电流测定法

电缆线路存在对地电容，芯线之间也有电容，所以线路有电容电流。电容电流测定法就利用了分布电容的值与电缆长度成比例，以及该电容值为均匀分布的原理，使用该比例关系来判断电缆的故障点。

结语：

随着电力电缆在10kV配电网络中应用越来越广泛，当电力电缆发生故障后，如何最快地确定故障类型，迅速、准确定位，在最短时间内查找出故障点，及时排除故障，保证安全可靠地供电就成为了一项必须完成的任务。虽然电力电缆的故障表现形式多种多样，但万变不离其宗，只要我们弄清电缆故障性质，选择合适的故障点查找方法，熟悉各种测试仪器的操作方法，就能准确地查找出电缆故障点，保证供电可靠性。

参考文献：

[1]赵志修,沈洪良.10kV配网电力电缆故障检测与定位浅析[J].湖州师范学院学报.2013(12)

[2]张忠魁,刘剑.10kV电力电缆故障测试技术浅析[J].科技促进发展,2009,(02):11.

[3]毕国轩，杨岳斌.电力电缆故障原因分析及探测方法探讨［J］.山西电力，2005，125（2）：16～19