10kV电缆故障定位技术与应用
发表时间：2018-06-07T10:31:59.853Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：任杰[导读] 摘要：在配电系统中，电缆敷设于地下，故障后难以查找，电缆故障点定位常常决定了抢修复电的时间。
（广州供电局有限公司天河供电局广州 510000）摘要：在配电系统中，电缆敷设于地下，故障后难以查找，电缆故障点定位常常决定了抢修复电的时间。因此，为保障配电网稳定可靠运行，运维人员需要具备电缆故障定位的基本技能。本文总结了10kV电缆常见故障类型，归类分析了电缆故障定位的各种技术，并给出实际应用的建议步骤，便于配网运维人员对电缆故障点定位技术的理解和掌握。
关键词：配网；电缆；故障；定位。
一、前言
配电网电缆多埋于地下，一旦发生故障，寻找起来十分困难。电力电缆故障点的迅速、准确定位，能够提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失。
近年来，电力电缆故障的定位技术有了较大的发展，如出现了故障测距的脉冲电流法、路径探测的脉冲磁场法以及利用磁场与声音信号时间差寻找故障点位置的方法等。电缆故障定位是一项技术性比较强的工作，电缆故障情况及埋设环境比较复杂、变化多，运维人员应熟悉电缆的埋设走向与环境，确切地判断出电缆故障性质，选择合适的仪器与测量方法，按照一定的程序工作，可较为高效地定位电缆故障点。
二、常见故障类型配网电缆的故障类型较多，可按以下3种方式进行分类： 1、按故障点位置分类（1）电缆本体故障；（2）电缆附件故障。
2、按故障形式分类（1）接地故障。指电缆线芯与屏蔽层之间的绝缘被击穿，有电缆单芯或多芯接地。（2）短路故障。线芯之间的绝缘被击穿，有电缆两芯或多芯短路，常见于油纸电缆。（3）断线故障。电缆单芯或多芯被故障电流烧断或外力破坏，形成完全或不完全断线。（4）闪络性故障。这种故障大多数在预防性试验中发生，并多数出现在电缆中间接头或终端。当所加电压达到某一数值时击穿，电压低至某一值时绝缘又恢复。（5）综合性故障。同时具有前述2 种或以上性质的故障
3、按故障阻值分类（1）高阻故障。是指故障阻值大于10kΩ的电缆故障。高阻故障通常出现在电缆接头位置或者穿管位置，定位比较困难，对仪器要求较高。其中闪络性故障是高阻故障的特殊情况，通常会在试验过程中形成。（2）低阻故障。主要是指故障阻值小于10kΩ的故障。低阻故障通常出在电缆本体，比较容易定位，但若阻值接近零时，就比较难进行故障精确定位。
三、故障定位技术电缆故障定位的核心是故障定位技术，把各种技术合理地配合使用，可以高效地找到故障点。在故障定位时可以按照固定的步骤进行，这样增加故障点定位的准确性，节约故障定位的时间。故障定位方法分为故障点初步定位方法和故障点精确定位方法。（一）故障点初步定位方法故障点初步定位方法是采用定位技术把故障点确定在一个范围内，根据不同定位技术的误差，故障点确定的范围大小也有不同。
1、波反射法
波反射法也叫脉冲反射法，采用这一原理进行电缆故障测试，目前在国内外已得到非常广泛的应用。根据技术的发展波反射法出现了三种有代表性的测量方法。（1）脉冲电流法脉冲电流法是第一代波反射法技术的代表，通过仪器向电缆发出一个脉冲，根据脉冲在仪器与故障点之间来回反射，从而测量出仪器到故障点的距离。
图1 电桥法接线图（2）二次脉冲法
二次脉冲法是第二代波反射技术的代表，通过仪器向电缆发出一个高压脉冲，高压脉冲把故障点击穿形成燃弧，在燃弧的同时，仪器再发出一个低压脉冲测量到故障点的距离。
（3）三次脉冲法
三次脉冲法是第三代波反射技术的代表，通过仪器向电缆发出一个高压脉冲，高压脉冲把故障点击穿形成燃弧，在燃弧的同时，仪器发出一个4kV的脉冲稳定燃弧，最后仪器再发出一个低压脉冲测量仪器到故障点的距离，为当前最为常用的初步定位方法。
（4）三种方法比较
表1 三种波反射方法比较
2、电桥法
电桥法用于电缆故障测试，历史悠久，由于电桥法的操作相对简单，在一些地区和单位一直把电桥法做为电缆故障的主要测试方法。
电桥定位的原理是利用故障点两侧的电缆线芯电阻与比例电阻构成电桥，通过电桥平衡进行比例换算。
图2 电桥法电路原理图
电桥平衡后，
r1/r2 = R1/R2 (1)
r1/( r1+r2 )= R1/( R1+R2)= L1/( L1+L2+L)=P‰ (2)
其中L1+L2=L，P为电桥刻度盘度数，由此计算出故障点位置。
电桥法主要应用于低阻故障，主绝缘故障、外护层故障均可使用，但不能使用于断线故障，定位比较精确，必须有完好相。然而，电桥法受感应电压限制，并且对于电缆主绝缘出现的大部分高阻故障不能很有效地进行测试。
3、电压比较法
电压比较法用于电缆故障测试，其历史较为悠久，但由于其操作比较复杂，很少为人使用。然而电压比较法不受感应电压限制，在感应电压较高的情况下，替代电桥法使用。
电压比较法主要应用于低阻故障，主绝缘故障、外护层故障均可使用，但不能使用于断线故障。这种方法定位比较精确，必须有完好相。现在已研发出组合式仪器，操作步骤大大简化。
4、三种初步定位方法比较
表2 三种初步定位方法比较
（二）故障点精确定位方法
故障点精确定位方法是采用定位技术确定故障点的精确位置。
声磁同步法是最常用的精确定位方法，通过仪器在线芯发出一个高压脉冲，使其在故障点放电。由于故障电阻相对较高，脉冲电压高、能量大，这时会在故障点发出爆破的声音，同时产生磁场。通过爆破声音的大小，磁场的强弱变化，对故障点进行精确定位。
由于声音大小完全靠人主观判断，定位的环境需要比较安静，如果电缆敷设于车流量较大的马路边，有可能需要在深夜车流量较小的时候进行定位。这种方法的测量误差为2m左右。
四、故障定位步骤
根据前述方法的实际结合与应用，电缆故障定位可以分为五个步骤，如果在定位故障中忽略了某一个步骤，就有可以导致浪费宝贵的抢修时间。
1、故障巡视
绝大多数外力破坏导致的故障，可以通过事故巡线找到，这样就可以节省大量故障定位的时间，减少故障修复时间。在故障定位时，必须沿电缆全线认真细致巡视，包括电缆终端及站内电缆等。可通过以下几个方面进行：（1）看外观
查看电缆沟盖板是否损坏缺失；电缆沟是否有下沉现象；直埋电缆沿线路面有无挖掘痕迹；电缆走廊有无违章建筑；电缆外观是否有破坏、腐蚀等情况。
（2）听声响
电缆击穿时会发出巨大的爆炸声，严重时还会有浓烟冒出。因此可询问电缆线路沿线群众有无听到异常声响，逐步缩小故障范围。
（3）闻异味
在故障段范围内，闻电缆及附属设备有无异常臭氧或橡胶烧焦气味，沿气味追查，确定故障点所在位置。电缆击穿处有放电烧黑的洞穴，多见于电缆本体弯折处。
（4）查附件
检查电缆故障指示器动作情况，从而确定故障段或故障分支线。重点检查故障范围内电缆及电缆中间接头、终端接头，避雷器、绝缘子等设备有无爆裂和闪络放电痕迹。
2、线路资料收集
为了确保故障点初步定位的准确性和选择合适的测试电压，在故障定位前需收集以下资料：（1）电缆绝缘介质；不同绝缘介质电缆的测试参数不同。
（2）电缆长度；若采用电桥法，必须知晓准确的电缆长度。
（3）电缆接头位置；故障点常见于电缆接头位置。
（4）电缆分段长度；若有电缆分接箱，初步定位时必须考虑分接箱影响，甚至需要在分解箱解开电缆，分段进行定位。
（5）电缆沿布图；便于精确定位时沿线路走廊查找。
（6）电缆主要的敷设方式；若故障点位于电缆顶管位置，则精确定位难度较大。
3、故障电缆鉴别
（1）故障相别判断。使用摇表、万用表测量各相对地的绝缘电阻，以及相间的绝缘电阻，判断电缆的故障相。
（2）故障电阻判断。使用摇表、万用表测量各相对地和相间（油纸电缆）的绝缘电阻，根据电阻的阻值，判断故障点是高阻、还是低阻故障。
（3）电缆连续性判断。使用万用表（1Ω档）测量电缆线芯的连续性，判断电缆是否为断线故障。
4、故障点初步定位
由于电缆线路长度由几百米到几千米，不可能沿线使用精确定位的方法进行定位，因此先使用初步定位可以节约故障定位的时间。根据不同的定位方法，定位的误差可能达到电缆长度的1%-15%。
5、故障点精确定位
由于电缆故障点初步定位存在一定的误差，在进行电缆故障点初步定位后，还需要进行精确定位，以确定故障点位置，减少抢修时开挖的面积。
五、结束语
电子技术进步给故障定位仪器带来了新的面貌，如：电力电子技术的应用，大大减轻了设备电源的体积和重量；计算机技术的应用，提高了仪器数据处理分析的能力，更为智能化。
设备仪器的进步降低了对运维人员的要求，由“三分仪器七分找”变为“七分仪器三分找”。然而，对电缆及其附件特性、各种定位方法以及仪器性能的掌握，始终影响运维人员的故障定位水平。因此，电缆故障定位经验的积累依然重要。
参考文献
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