10kV電纜故障查找及定位技術的分析

林樹棟

【摘??要】信息技術的發展速度不斷加快，帶動中國經濟水平的提升，人們生產生活中的電能使用量增加，導致電能供應不足的問題存在。為了提高用電效率，保證電能使用安全，就需要保證電纜的安全使用。10kV電纜的覆蓋面非常廣泛，但是由于普遍在地下鋪設，而且運行環境復雜，長期持續地運用中就會導致故障發生，而且對于故障區域難以定位，嚴重影響了電能使用的安全可靠性，甚至造成人財物浪費。對于此，需要采取相應的措施解決。本論文著重于研究10kV電纜故障查找及定位技術。

【關鍵詞】10kV;電纜故障;查找;定位技術

引言

中國進一步深化改革的進程中，對于基礎工業有了更高的要求，特別是供電企業的電能供應質量直接關乎到人們的生產生活。這就需要強化電力建設，保證電能安全可靠供應。10kV電纜是電力線中的重要部分，其覆蓋面非常廣，具有一定的安全可靠性，故障發生率比較低，而且出線靈活。但是，隨著電纜的長期使用，電纜出現故障是在所難免的，特別是10kV電纜普遍在地下鋪設，當發生故障的時候，很難準確定位，導致電纜檢修難度大大增加。雖然10kV電纜的故障發生率比較低的，但是使用時間越長，發生故障的概率就越高，特別是惡劣環境中運行的電纜，或者電纜鋪設比較復雜的情況下，對于電纜故障很難查詢到，如果依然采用傳統的定位技術，很難對故障點準確定位。為了保證電纜故障維修工作順利展開，就需要采用新的定位技術，使得故障點能夠快速查找出來并精確定位，確保電纜處于正常運行狀態，電能供應持續穩定。

一、10?kV電纜故障的種類以及原因

10kV電纜使用的過程中如果發生故障，就需要對故障的位置精確定位，對電纜故障的種類進行判斷，分析產生故障的原因。在對地10kV電纜故障進行檢測的時候，對于各種影響因素都要考慮到，具體如下。

（一）由于電纜機械傷害導致的電纜故障

10kV電纜運行中如果發生故障，首先需要考慮的就是是否存在電纜機械傷害的問題。現在各個地區的施工項目很多，一些施工單位在展開施工之前雖然對現場進行了調查，但是由于地下管線比較隱秘，導致施工單位對于地下管線布局沒有充分掌握，在施工的過程中對10?kV電纜造成不同程度的損壞，電纜故障因此發生，甚至會因此導致大范圍的停電事故[1]。出現這種電纜故障的主要原因是在電纜被損壞之后出現了斷線的問題或者電纜短路的問題。10k?V?電纜由于機械傷害導致的故障發生率是很高的比率可高達?60%?以上，如果發生故障，就會導致用電安全問題。一些地區由于市政工程建設中沒有按照要求施工，就會對電纜造成外力破壞，使得10kV?電纜遭到機械性損傷，影響電纜的使用性能。

（二）由于電纜出現絕緣老化導致的電纜故障

10kV?電纜與其他電纜存在不同之處，當電纜處于長期持續運行狀態的時候，在高電壓范圍中會散發熱量，逐漸地，電纜絕緣就會劣化，使得絕緣強度達到降低，甚至造成崩潰。比如，某城區的10kV?電纜電纜已經使用超過10年，由于長期以來在高壓狀態下運行，加之沒有做好日常的維護工作，導致電纜絕緣老化，時長出現接地故障或者短路的故障。對于10kV?電纜運行故障進行檢修可以明確，當電纜在運行中存在絕緣劣化導致的電纜故障可以達到15%至20%。一些10kV?電纜在型號的選擇上如果缺乏科學合理性，就會使得電纜處于持續高負荷運行狀態，加之電纜散熱對絕緣的影響，或者電纜與熱源接近，就會使得電纜絕緣出現劣化的問題，因此導致電纜故障[2]。

（三）由于電纜絕緣受潮導致的電纜故障

10?kV電纜在地下鋪設，如果地下環境潮濕，就會導致電纜運行故障。當10?kV電纜產生故障的時候，通常是不可見的，不能直接觀察到，需要采用檢測的方式進行故障檢查。通過使用絕緣電阻對這種故障進行檢測，就會發現，當電纜在潮濕的環境中長期運行的時候，通常會導致電纜短路故障或者出現接地故障。10kV電纜故障中，由于受潮導致的絕緣故障可以達到10%至15%?[3]。對于這種現象，可以采用直流耐壓試驗的方法測得，或者使用絕緣電阻也可以明確電纜絕緣受潮的程度，通過檢測可以明確，通常電纜在超市的環境中長期運行，會造成整體絕緣電阻受到影響，會出現泄流電流上升的問題。10kV電纜頭如果封實不夠嚴密，安裝中存在質量問題，就會導致電纜上有小孔或者電纜表面產生裂縫，電纜的外護層被刺穿，使得電纜絕緣受潮，導致故障發生。

（四）由于電源外皮存在電腐導致的電纜故障

10?kV電纜由于電腐導致的電纜故障，主要是由于電纜長期處于潮濕的環境中運行，在電纜的附近環境中有比較強的電力場，如果電力過強就會對電纜的鋁殼擊穿，此時如果環境潮濕，電纜周圍的水分很多，水分就會逐漸滲入到電纜中，導致電腐蝕的問題，因此造成絕緣層損壞，造成短路的問題[4]。

（五）由于電纜超負荷導致的電纜故障

10?kV電纜長期持續運行，但是要局限在規定的負荷范圍內，如果出現超負荷的問題，就會出現過電流的問題或者過電壓的問題，都會使得電纜過早地損壞。電流能夠產生熱效應，當電纜中有電流流過的時候，介質出現損耗，有大量的熱量生成，價值電纜處于運行狀態的時候會產生熱量，使得電纜的負載增加，電纜的溫度越來越高[5]。如果是在溫度較高的環境中，尤其是在夏季，電纜的損壞幾率就會很高。如果電纜運行的過程中起內部有電壓問題產生的時候，電纜線的絕緣非常容易被擊穿。

（六）由于其他導致的電纜故障

如果10?kV電纜接地缺乏可靠性，當長期持續運行的時候，很有可能存在超壓的問題或者欠壓的問題，電纜因此出現故障，不僅會造成停電，甚至發生火災事故，因此造成嚴重的經濟損失。如果出現這種小故障，連鎖反應就是電纜出現短路故障、電纜的接地受到影響而產生故障，電纜運行的過程中出現斷線的故障[6]。

二、10?kV電纜故障的查找和定位

（一）采用聲測法對10?kV電纜故障進行查找和定位

在查找10?kV電纜故障的時候可以采用SYB模擬高壓變壓器，結合使用電容器，在充電和放電的過程中對電纜故障進行排查。使用聲測法的時候，需要根據電纜放電打火所產生的聲音對故障進行判斷，可以定位電纜故障所在的位置。如果10?kV電纜為自埋地式的，就要對周圍環境有很高的要求，不能太過嘈雜。

（二）采用電表檢測法對10?kV電纜故障進行查找和定位

10?kV電纜在高壓擊穿作用下導致故障，如果受到機械損害也會導致故障，最為常見的是電纜斷線。對于這種故障，可以使用萬用表檢測地的方法對電纜故障進行查找、定位。在檢測電纜的時候，可將萬用表的正極和負極在電纜的兩端連接，調到歐姆擋[7]。當數字萬用變的讀數為0的時候，或者機械萬用表的指針固定不變，沒有產生偏移的時候，就意味著這段電纜沒有產生故障。相反，如果數字萬用表有讀數不為0，或者機械萬用表的指針產生了明顯的偏移，就意味著是這一段電纜產生故障。在對故障的排查過程中，對于已經產生故障的電纜可以劃分為兩段，繼續用上面的方法排查，直到找到故障所在的位置為止[8]。

（三）采用惠斯登電橋法對10?kV電纜故障進行查找和定位

如果電纜在運行的過程中出現短路的問題，使用惠斯登電橋法就可以檢測發生短路的電纜兩端的電阻值，較大電阻值的一端記為Rl，較小電阻值的一端記為R2，采用實地測量的方法就獲得電纜的總長度，可以將其記為L，短路點到R1之間的距離使距離為La，短路點至另一端R2的距離為Lb。按照惠斯登電橋測電阻方法，當當電橋處于平衡狀態的時候，則有：

X=2LR1/（R1+R2）

也就是說，采用這種方法對故障點定位的時候，需要U型選擇一個參考性，為完好的?B，在測量之前將高壓電橋兩根測量信號的連接線與?A相的線芯接觸?和與?B?相的線芯接觸，將短路線充分利用起來，應用高壓電橋就可以獲得測量數值，確定故障點所在具體位置。

（四）采用高壓閃絡測量法對10?kV電纜故障進行查找和定位

采用高壓閃絡測量法查找并定位10?kV電纜故障點，是通過測量結合測試的方法就可以對故障所造位置準確定位。在電纜故障中，10?kV電力電纜的接地故障占有很大的比例，而且導致這種故障的因素有很多。當電纜出現接地故障的時候，主要體現為絕緣介質所具備的抗電強度有所下降，此時故障點有較高的阻值，當測量的時候發現電流很小，即便檢測儀器儀表的敏感度很高，也很難測量到準確的結果[9]。由于故障點等效電阻與電纜特性的電阻是等同的，反應不夠靈敏，所以不能得到反射回來的脈沖，因此對于故障的側向不夠準確。但是如果將放電球隙的間隙調高一些，高壓電流也相應地提高，對接收裝置的靈敏度進行調節，測量的準確性就會有所提高。

（五）采用等電位測量法對10?kV電纜故障進行查找和定位

對10?kV電纜故障進行查找和定位的過程中采用等電位測量法，在測量的過程中所選的故障電纜要保證規格相同、長度相等，才能獲得準確的測量結果。將這條電纜并聯在故障電纜上，讓伏安特性表的負極處于接地狀態，在并聯電纜中正極從一端移動，當伏安特性表的讀數是零的時候，就不再移動了，這個時候可以明確電纜故障的具體位置。

（六）采用高壓閃絡法對10?kV電纜故障進行查找和定位

對10?kV電纜故障進行查找和定位過程中采用高壓閃絡法，可以根據需要選擇低壓脈沖法或者選擇高壓脈沖法。采用低壓脈沖法進行檢測，如果電纜為短路故障、開路故障或者低阻故障的時候，可以采用這種測量方法，當測量波速度，對電纜的長度進行測量或則對T?形接頭與終端頭進行測量的時候，這種方法也是比較有效的。高壓閃絡法的應用中，是將低壓脈沖信號從測試端口傳輸到另一個?10kV?電纜，信號會在電纜中持續傳輸，當傳輸到電纜故障所在位置的時候，就會出現阻抗不匹配的問題，此時就會出現反射脈沖。對故障點的具體定位中，則需要根據發射脈沖的往返時間和反射脈沖的往返時間計算電纜的具體位置。如果采用高壓脈沖法，就需要將高壓信號充分利用起來，使得電力電纜故障在短時間內就會轉變為低阻故障或者短路故障。采用這種方法的主要原因是由于故障點反射系數接近1，這個時候故障點會產生明顯的反射。這種方法可以劃分為沖閃法和直閃法。采用這種測試方法的時候，電纜故障區域會有高電壓脈沖波產生，在測試儀器上不會直接顯示出來，而是需要使用采樣器確定故障點。當處于高電壓環境中，高壓脈沖就會直接轉換為低壓脈沖信號，可以使用測試儀器對電纜故障準確定位。

（七）采用其他方法對10?kV電纜故障進行查找和定位

10?kV電纜運行中采用溫度監測系統進行故障監測，監控中心根據需要通過無線網絡向現場設備傳輸控制命令，現場設備接收到命令之后，就根據命令進行操作，將執行的結果傳輸到監控中心。監測終端可以采集溫度數據，包括電流的溫度數據都能夠采集到，與數據集中器之間進行信息傳輸，完成數據交換，從而對電纜的故障準確定位，故障監測效率大大提高

（八）采用其他方法對10?kV電纜故障進行查找和定位

在對?10kV?電纜故障點進行測試的過程中，需要測試故障點的距離，但是由于電纜敷設中會與設計存在誤差，或者有電纜彎曲的問題，無法獲得準確的距離，導致電纜的故障點定位不準確。這時可以使用切斷測試方法或者釋放音頻信號的方法，也可以根據實際情況采用肉眼觀察的方法。在電力電纜故障定位的時候，還可以發揮電源的作用，對?A?相故障添加高壓脈沖放電信號，結合使用電纜故障定位儀器，采用查找放電聲音的方法對電纜故障點進行定位，此時就需要聆聽，根據聲音的變化做出辨別，采取相應的技術維護措施。

三、10?kV電纜故障查找及定位方法總結

10?kV電纜故障包括有有很多種，導致故障的原因也多種多樣。在電纜鋪設環境中會存在各種不確定因素，在查找故障的時候，需要對地理環境進行考察，采用相應的查找方法。如果采用聲測法，操作簡單，如果電纜敷設的環境比較復雜，則不適合采用這種方法。如果采用電表檢測法，在檢測電纜故障的時候是比較方便的，應用也非常廣泛，操作方法容易掌握，不需要進行詳細，也不用專業計算，在排查10?kV電纜故障的時候，采用這種方法是比較好的。如果采用惠斯登電橋測電阻法，這種測量方法比較專業，能夠準確地排查電纜故障，如果10?kV電纜為短路故障的時候，可以采用這種方法。高壓閃絡發測量故障，當電纜被雷擊的時候，或者產生接地故障的時候，可以采用這種方法排查。

結束語：

通過上面的研究可以明確，10kV電纜的應用范圍非常廣泛，是由于這種電纜有一定的安全可靠性，而且使用靈活。但是，10kV電纜多鋪設在地下，在長期使用的過程中產生故障是難以避免的，而且故障很難準確定位。分析10kV電纜產生故障的原因，主要是由于電纜機械傷害、電纜絕緣老化、電纜絕緣受潮、電源外皮的電腐蝕、超負荷運行所導致的，當然，如果電纜沒有可靠接地，長時間處于壓力不穩定的環境中運行，也會導致電纜運行中產生故障，如果沒有及時處理，甚至會造成大范圍停電，乃至發生火災，嚴重威脅到用戶的生命安全，并造成財產損失經濟損失。對于10kV電纜不同的故障，需要采用相應的檢測技術，定位技術的應用中，如果依然采用傳統的方法是不夠的，要積極引進先進的定位技術將電纜故障所在位置精確地定位，明確產生故障的原因，采取有效的措施解決，保障電網安全穩定運行。

參考文獻：

[1]?謝以生.高壓電纜故障定位系統的研究和開發[D].電子科技大學碩士學位論文，2016.

[2]?朱俊強.低壓電纜故障的診斷、定位及預防技術探討[J].城市照明，2016（01）：17-18.

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[4]?張曉波.10kV電力電纜故障類型和故障點查找分析[J].科技尚品，2016（11）：78-79.

[5]?師濤，李孝，何杰，et?al.高壓電纜缺陷現場檢測技術及故障快速定位方法研究[J].電工技術，2019（16）：35-36.

[6]?電纜對地絕緣不良點、電纜混線點故障定位方法研究及現場應用[C]//?2017京津冀綜合交通技術創新協同發展學術研討會.2017.

[7]?阮昱川，李孝，師濤，et?al.基于110kV及以下電壓等級電纜的故障診斷理論與關鍵技術探討[J].電工技術，2019（11）：56-57.

[8]?吳迪.電力電纜故障探測技術的應用與效果探析[J].通信電源技術，2019（06）：47-48.

[9]?任成君.電力電纜故障分析與故障點定位研究[J].中國戰略新興產業，2017（12X）：199-200.

（作者單位：廣西宏湖水利電業科技發展有限公司）