110kV及以上電纜故障查找方法研究

珠海電力建設工程有限公司 鐘奇偉

當前我國城市化發展進程越來越快，為了滿足人民群眾以及生產生活中的電力能源需求，各類電力設施被廣泛建設，110kV 及以上的電纜在應用過程中安全水平相對較高，但是一旦發生故障或隱患問題，則難以第一時間對故障的發生位置進行定位，故障排查及修復的難度較大，甚至會對人民群眾的生命與財產安全造成嚴重的威脅與損失，因此本文針對110kV 及以上電纜的故障查找方法進行研究有重要的意義和價值。

1 110kV 及以上電纜的故障發生原因

110kV 及以上的電纜為高壓電纜，應用適應性強，使用范圍更加廣泛，但是110kV 及以上電纜仍舊存在一定的故障風險問題，主要體現為制造水平原因、施工水平原因、設計原因及破壞性原因四個方面原因。

1.1 制造水平原因

制造水平原因方面主要受到110kV 及以上電纜的廠家制造因素影響的，此類因素中故障的發生點位有所不同，大體可以分為電纜本身、接地系統以及電纜的接頭位置三大方面。首先在電纜的本體故障中，如果在電纜加工與制造期間發生質量問題，則很容易導致電纜的絕緣屏蔽效果不佳，絕緣偏心厚度出現不均勻的情況，甚至絕緣層存在雜質問題；如果對此類質量不佳的電纜進行長期使用，則很容易導致更為嚴重的安全隱患問題。其次在電纜的接頭方面，由于110kV 及以上的電纜在接頭位置主要采用預制和組裝等形式，而以往采用的模塑型、繞包型接頭類型相對復雜，制造工藝更加繁瑣，如果電纜接頭絕緣帶層存在雜質或縫隙問題，很容易引發質量風險隱患，此外受到預制和組裝電纜模式的影響，一旦發生電纜絕緣屏蔽問題會導致該位置的電應力相對集中，更容易發生故障隱患。最后在電纜接地系統方面主要是由于電纜箱體部位密封性不佳，出現滲水問題引發電纜故障。

1.2 施工水平原因

110kV 及以上的電纜在施工安裝過程中同樣也存在一定的故障隱患因素。例如在施工過程中，如果施工現場的自然生態環境相對惡劣，空氣濕度過大，塵埃過多，則會導致施工現場的灰塵、潮濕水汽對電纜造成風險隱患的影響；與此同時在電纜的安裝過程中，如果出現絕緣層劃痕問題或電纜接頭長時間暴露在自然環境之中，會導致空氣中的水分穿透絕緣層的縫隙，進一步影響線纜的質量水平。除此之外，電纜在安裝過程中同樣也存在較多因施工因素而導致密封性不好的情況。

1.3 設計原因

110kV 及以上電纜在運行過程中容易出現受熱膨脹問題，導致電纜出現被擊穿的情況。在高壓電纜的設計中，如果交聯電纜在運行中出現電流升高的問題，會進一步引發電纜內部線芯溫度的不斷升高，并產生受熱膨脹的現象，導致電纜出現故障問題。

1.4 破壞性原因

破壞性原因主要體現于對高壓電纜并沒有配備相應的保護措施，例如很多110kV 及以上的高壓電纜直接埋藏于地下，如果沒有進行必要的保護則很容易導致后期的施工建設對電纜造成外力破壞，產生挖斷或地基凹陷問題，引發更為嚴重的電纜擊穿故障和電纜故障隱患。

2 110kV 及以上電纜故障查找方法分析

2.1 電橋故障排查法

在針對110kV 及以上電纜進行故障排查時可以應用電橋故障排查法，如果電纜的電橋始終保持平衡狀態，那么與其相對應的橋臂電阻乘積也會呈現出相等的情況，因此可以應用電纜的電阻與長度比例原理進行電橋故障的測試。例如在進行電纜故障查找時，如果電纜并沒有發生故障問題，則可以將沒有故障的相導體與已經發生故障的進行連接，形成有效回路，隨后將兩個相導體連接后形成兩個電橋橋臂。在進行電阻調節的過程中，可以用電橋平衡，隨后調節到最佳的狀態，使得電流量達到零，與此同時相導體的長度與電阻也會呈現出正比例的狀態，因此達到平衡的情況之下，出現故障的電纜長度之比同樣也是電橋橋臂的電阻比。但不容忽視的是，此種電橋故障排查法在應用過程中使用范圍相對狹窄，往往更加傾向于對低電阻的電纜接地故障以及電纜三相短路等多種類型故障進行排查，特別是當前很多國家的科技水平不斷提升，這也使得電橋故障排查法逐漸被時代所淘汰，越來越多的新型技術手段被廣泛應用于110kV 及以上電纜故障查找之中。

2.2 低壓脈沖反射故障排查法

低壓脈沖反射故障排查法主要適用于110kV 及以上的高壓電纜，如果高壓電纜出現短路問題以及電路故障情況，則可以用此種故障排查方法進行有效的排查。據統計，應用低壓脈沖反射故障排查法的故障類型占據電纜故障總體類型的8%左右，除此之外此類故障排查法可以應用于測量電纜的長度情況，同時也可以對電磁波的傳導速度進行合理把握，區分電纜的終端頭以及接頭情況等等[1]。在應用低壓脈沖反射故障排查法時，需要提前向故障電纜內部注入低壓脈沖，讓脈沖在電纜中進行傳播，如果遇到阻抗和不匹配點則會發生脈沖反射情況。例如在故障點位置、短路點位置，脈沖都會發生反射性，回送到測量點進行記錄。在應用低壓脈沖反射故障排查法的過程中，需要對反射脈沖進行極性的識別，并進一步判斷電纜所發生故障的具體性質，大多數情況下，電纜出現斷路故障則會體現于反射的脈沖與發射的脈沖極性基本相同，而如果出現短路的故障情況，二者脈沖則極性相反。

2.3 直流高壓閃絡法

直流高壓閃絡法主要針對電纜所發生的閃絡擊穿性故障進行全面的排查與測量。應用直流高壓閃絡法時，電纜一旦發生故障情況則可以應用HT-TC故障測試儀進行檢測，如果檢測出的電阻指數非常高，但是并沒有形成更加穩定的電阻通道，則可以應用逐步升高的直流電壓，讓其施加于被檢測的故障電纜上，等到積累到一定的電壓值之后，故障點位就會出現擊穿情況，造成閃絡，隨后可以應用閃絡電弧進行電壓短路反射，應用反射回波在直流電壓的輸入端形成開路反射。此種直流高壓閃絡法在應用過程中能夠造成輸入與故障點位之間的多次反射情況，有效提高了故障排查的效率。

2.4 沖擊高壓閃絡法

110kV 及以上電纜出現的大部分閃絡故障都可以應用沖擊高壓閃絡法進行排查，此種高壓閃絡法與直流高壓閃絡法的原理基本類似，不同之處在于充電容器與電纜之間增加了球形放電間隙[2]。在應用沖擊高壓閃絡法進行故障排查的過程中，需要對充電電容進行充電，累積電壓數值，隨后在球形放電的間隙出現擊穿放電問題，使得電纜的整體線路達到瞬時高壓，而故障點位也會出現突破臨界值的情況，造成故障點位的擊穿放電，放電過程中產生的電流與電壓信號也會向電纜兩端進行傳播，通過對信號的收集與捕捉能夠對故障發生點位進行合理的排查與測定。值得注意的是，沖擊高壓閃絡法與直流高壓閃絡法相比更加復雜，在辨認難度方面更高，準確度則相應較低，但是沖擊高壓閃絡法的適用范圍更加廣闊。

3 110kV 及以上電纜各類故障的有效預防措施

3.1 提高電纜質量監督與檢驗水平

為了合理規避電纜發生的各類故障，需要全面把握電纜的質量要素，要從廠家制造方面出發，對制造的流程以及電纜質量水平進行更加全面的監督與檢驗，確保110kV 及以上電纜的整體質量水平能夠與原有的標準相符合。在電纜制造過程中，電網企業可以在電纜廠家方面設置專業人員進行質量的專業監督和檢驗，同時也負責對電纜的各項生產技術進行有效指導。如果在質量檢驗與監督的過程中發現電纜不合格的問題，要第一時間反饋給電纜廠家，并要求其進行整改，除此之外需要對電纜的可靠性進行全方位的實驗與測試，檢測合格之后才能將電纜應用于電網施工之中。

3.2 優化電纜設計圖紙和施工要素

在電纜的設計與施工過程中，需要對電纜設計圖紙以及電網的設計方案規劃等進行全方位的優化與升級，并按照設計圖紙等必要的指導性文件，合理開展施工，因此要最大程度上避免設計的隱患問題，合理保證電纜施工工程的整體質量水平。在進行110kV 及以上電纜施工時要配合必要的排水、防護等安全保障措施，同時在電纜的接頭和轉角位置提高嵌合型設計，最大程度上保證施工設計圖紙方案的合理性和應用性[3]。其次，在施工質量管理方面，要確保電纜的各項施工要素與施工規范和工藝流程相符合，特別是在電纜頭的制作以及電纜安裝敷設方面，要保證電纜接頭位置的密封性。如果在施工過程中出現需要鋸開電纜頭的情況，則要采取一定的保護措施，嚴格按照施工規范要求進行施工；在施工完成之后，也要保障電纜附件以及電纜接頭本身的密封效果。除此之外，在進行電纜壓接時，可以對各類不規則形體進行有效的去除和打磨，確保電纜內部的各類顆粒和雜質能夠全面清除，保證電纜應用的良好環境效果。

3.3 開展電纜施工竣工實驗和日常監測

在110kV 及以上電纜施工完成之后，需要按照施工標準和原有的設計要求對電纜進行實驗，可以配合交流耐壓實驗，以進一步確定電纜的安全性和穩定性，有效避免各類風險隱患、故障事故的發生。在進行竣工實驗時，可以應用VLF 法或者串聯諧振法等形式進行檢測，如果電纜竣工實驗的所處環境受到影響和限制要特別注意避免使用直流耐壓法；也可以在24小時內應用連續空載運行的形式進行校驗，進一步確定110kV 及以上電纜的綜合性能。最后在電纜的實際運行過程中要不斷提高監測力度，在電纜施工過程中，很多施工人員和安裝人員一味地認為電纜本身的保護層相對較好，因此在安裝和施工時忽視了對電纜的維護，這也導致了電纜在應用過程中出現較多故障問題。所以電網監管部門需要對電纜的日常運行情況進行全方位的監測與檢查，特別是對于電纜接頭的故障風險多發的部位可以應用更加科學有效的儀器進行動態化監測，有效保障電纜的安全平穩運行。

4 結語

總而言之，110kV 及以上的電纜對于我國電網建設有重要的意義和價值，為了進一步保障110kV及以上電纜的有效平穩運行，本文首先論述了110 kV 及以上電纜的故障發生原因；其次，著重探討了故障查找的具體方法；最后針對性的提出電纜故障的有效預防措施，要提高電纜質量監督與檢驗水平，優化電纜設計圖紙和施工要素，開展電纜施工竣工實驗以及日常監測。希望通過本文的研究能夠有效降低110kV 及以上高壓電纜的故障發生幾率，確保我國電網系統的平穩運行。