S32電纜故障定位系統在10kV電纜故障處理中的應用分析

摘 要：文章概述了10kV電力電纜故障的性質分類和原因，重點介紹德國賽巴S32電纜故障定位系統的故障定位原理、方法和步驟，同時結合一起10kV電力電纜故障的查找經過，提出電力電纜故障檢測時應注意的問題。

關鍵詞：電纜故障定位；ARM弧反射法；聲磁同步

引言

隨著配網改造的不斷深入，電力電纜以其維護工作量少、穩定性高且利于城市美化等優點，得到了廣泛的應用。2015年底韶關供電局轄區的10kV電纜共1300km，但由于電纜線路的隱蔽性、測試設備落后、電纜資料不完善等原因，使電纜故障查找非常困難。如何快速、準確地查找電纜故障點位置是當前面臨的一個重大課題。

1 10kV電力電纜常見故障類型及原因

1.1 故障類型

常見的10kV電纜故障有短路（接地）型、斷線型、閃絡型等幾種。（1）接地或短路：導體連續性良好，導線對地或相間的絕緣電阻小于100kΩ為低阻接地或短路，大于100kΩ為高阻接地或短路。（2）斷線：有一相或數相導體不連續，工作電壓不能傳輸到終端。（3）閃絡：正常電壓下電纜絕緣良好，當電壓升高到某一較高電壓持續一段時間后發生瞬時擊穿，當電壓降低后絕緣又迅速恢復的故障。一般出現在做預防性試驗時。（4）復合型：電纜線路具有兩種及以上的故障特性，如斷線接地等。

1.2 故障原因

（1）機械損傷、外力破壞。包括施工安裝造成的機械損傷，外施工開挖、車輛碾壓、土地沉降等引起的電纜接頭和本體損傷。（2）絕緣老化：長時間受運行中的電、熱、化學、環境等因素的影響，電纜的絕緣發生不同程度的老化。（3）絕緣受潮：終端頭或中間頭施工工藝不良，密封不嚴進水受潮。（4）過電壓：大氣與內部過電壓作用，使電纜絕緣層擊穿。（5）材料缺陷：附件、本體制造和保存中發生的絕緣不良缺陷。

2 S32電纜故障定位系統原理

德國賽巴S32電纜故障定位系統采用ARM弧反射預定位技術和聲磁同步時間差定點測試技術，具有簡單、快速、準確、安全定位故障的特點。主要用于解決380V-220kV電纜的高阻型（占10kV電纜故障的90%）、閃絡型等電纜主絕緣故障。

2.1 ARM弧反射法原理。ARM弧反射法是通過比較參考波形和故障波形得到故障點的預定位距離，原理分為兩步：第一步：向故障電纜發射一個低壓脈沖，得到參考波形。如果是高阻和閃絡性故障，該波形顯示不出故障點的位置，但能夠顯示電纜中間頭和電纜遠端。第二步：高壓脈沖發生器向故障電纜發出一個高壓脈沖，使故障點處發生放電。在擊穿的瞬間，脈沖反射儀收到放電的觸發信號，脈沖反射儀自動向電纜發射一個低壓脈沖信號。由于這時故障電纜帶有高壓，低壓脈沖需要通過弧反射濾波器耦合到電纜上。弧反射濾波器也將耦合反射的脈沖，使脈沖反射儀在故障電纜帶有高壓時也能看到高阻故障點的反射波形。故障點的反射波形經脈沖反射儀接收并顯示在屏幕上。由于故障點在閃絡放電瞬間變成了低阻故障，因此脈沖反射儀接收到的是低阻反射脈沖，因此T30-E的低阻反射脈沖是負極性的。由于脈沖反射儀能夠同時顯示參考波形和故障波形，所以故障點就在兩個波形的分叉點處。故障波形在故障點處顯示負極性的反射脈沖，參考波形在故障點處則沒有脈沖反射。

2.2 T16/9聲磁同步時間差法原理。對電纜周期性沖擊放電，如果故障點被擊穿，將發出電磁信號和閃絡聲波信號。由于聲磁信號傳播速度不同，T16/9的超靈敏探頭先后拾取電磁場信號和聲波信號，利用濾波功能對信號進行增益放大，并自動顯示聲磁時間差。當T16/9探頭在故障點正上方時，聲波走過的路程最短，因而時間差最小，結合耳機里放電聲音信號最大點，即可綜合確定該處就是真正的故障點。

3 S32電纜故障定位系統現場操作方法

3.1 故障性質判斷。2014年12月12日06時44分中心站10kVF20旭日城Ⅱ用戶專線（型號：YJV22-3*300-2762m）接地跳閘。用2500V絕緣搖表搖測該電纜絕緣電阻：AO為400MΩ，BO為0MΩ，CO為500MΩ；用萬用表精確測量BO為250kΩ。判斷故障性質為：B相電纜高阻接地故障。

3.2 ARM弧反射法預定位。將S32電纜故障定位系統接地線接地，接上AC220V電源。高壓連接電纜的紅色大夾子接故障相B相，高壓連接電纜的黑色小夾子接銅屏蔽層接地線。殘壓測試值為0V。開啟脈沖反射儀T30E，進行參數設置后，得到參考波形。高壓單元工作模式選為“ARM高級弧反射法”，升高電壓至16kV，等待3-5s，將調壓旋鈕回零，按下藍鍵，即得到ARM弧反射法故障波形。移動光標，得到故障距離S=1994m?，F場測試數據見圖1。

圖1 ARM弧反射法預定位圖

3.3 精確定位。高壓單元選擇“SWG沖擊”模式，升高輸出電壓16kV，對故障電纜周期性放電。安排一人看護儀器，另安排一組人使用T16/9精確定位故障點。到故障預定位距離1994m電纜井附近，聲磁同步時間差值最小，耳機聲音最大，確定故障點。打開電纜井發現，中間頭絕緣擊穿。

3.4 多故障點排除。切斷該故障中間頭，確認電纜終端頭各相導體線芯均懸空。分別測試兩端電纜絕緣水平，電阻值均在合格范圍內，排除了有多個故障點的可能。

3.5 測試過程中遇到的問題。（1）參數設置錯誤：初次測試時，將T30E“范圍”調節為2km，小于故障電纜長度（2762m），導致參考波形和故障波形與實際不符，未能測出故障距離。（2）在多故障點排除過程中，未將電纜終端頭B相導體線芯剝干凈，B相電纜線芯與半導體層和銅屏蔽層接觸，對地電阻值測試為0MΩ，誤導工作人員再次使用S32電纜故障定位系統進行定位，耗費了大量時間。

4 測試經驗總結

近幾年我們在電纜故障查找工作中不斷探索，積累了一定經驗，為今后電纜故障快速查找提供有價值的參考。（1）使用ARM弧反射法形成故障波形的操作中，若波形不明顯，可選擇“SWG沖擊”模式對故障電纜進行多次充放電或使用電纜燒穿源擊穿故障點，一般需要5-l0min。在聽到清脆放電聲后，使用ARM弧反射法，此時的波形一般較為典型。（2）若故障點距離測試端太近，會產生盲區，使得波形難以判斷識別，此時可嘗試到電纜的另一端進行測試。建議每次查找電纜故障點時最好在電纜兩側各測試一次以作對比，這樣的成功率較高。（3）在使用S32電纜故障定位系統過程中，需要確認電纜終端頭各相導體線芯均懸空，對于切割后的電纜需要確保電纜線芯半導電層開剝干凈。（4）加強日常運行維護。完善電纜路徑、圖紙、臺帳等資料能減少故障查找時間。

參考文獻

[1]龔仁喜，寧存岱，謝井華，等.基于LabVIEW和小波分析的電力電纜故障定位方法[J].重慶理工大學學報（自然科學版），2010（1）.

[2]王波，田炳偉.論電力電纜故障的檢測方法與防范對策[J].中國電子商務，2013（5）.

作者簡介：黃天敏（1986，08-），男，廣東韶關市，職稱：助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。