110kV电缆外护套故障查找方法及防范措施

何文辉

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518020）

0 引言

交联聚乙烯（XLPE）电缆以其优越的电气性能、良好的热性能和机械性能，以及便于敷设等优点得到了广泛的应用。目前，我国XLPE电缆的用量及电压等级正在逐年上升，由于有的电缆敷设现场环境极其恶劣，电缆绝缘护套破损现象时有发生。而电缆护套一旦破损，一方面会使电缆金属套（或金属屏蔽层）形成接地回路，产生环流，从而使电缆金属套发热，降低电缆输送容量；另一方面由于破损处空气及水分的侵入，会加速电缆金属套腐蚀，而腐蚀处产生的电场集中，易产生局部放电和引发电树枝，对电缆的运行安全造成威胁。此外，破损处水分的侵入还会使主绝缘产生水树老化的几率增加，严重影响电缆寿命。因此对护套破损处及时进行故障查找、定位和修补非常重要。

1 方法和原理

1.1 外护套绝缘故障的预定位法

根据电缆结构的特点，电缆外护套绝缘破损后，可先用直流电桥法进行预定位。直流电桥法原理是，在电缆线路测试端，将良好相和故障相导体分别作为电桥的两个桥臂接在测试仪上，将另一端导体跨接构成回路。调节电桥，当电桥平衡时，对应桥臂电阻值乘积相等，而作为电桥两个桥臂的电缆导体的电阻值与长度成正比，故可把电缆导体电阻值之比转换成电缆长度之比，根据电桥上可调电阻和标准电阻数值，即可计算出电缆故障点初测位置。 图1为直流电桥法预定位原理图。图中R1为电桥的标准电阻，L为电缆长度，x为测量处与故障点的距离。设单位长度电缆金属层电阻为R0，调节电阻R2使检流计指示为0，此时电桥平衡，有：

图1 电桥法原理图Fig.1 Bridge method principle diagram

电桥法的优点是操作简单、使用方便，缺点是需要电缆的准确长度等原始技术资料。另外，由于电缆的金属屏蔽层单位长度电阻R0较小，一般为0.01～0.1Ω/km，与接触电阻相近，因此接触电阻的大小对故障距离的测量精度有很大影响，测量时应采取措施以减小接触电阻，从而提高测量精度。

1.2 故障点精确定位

跨步电压法是目前应用最为广泛、非常有效的高精度定位方法，其基本装备为一高压系列脉冲发生器和一套带有探针的电位差计或毫伏表。其原理如图2，在电缆金属套与地之间施加一高压脉冲电流，用电位差计沿电缆路径探测，根据不同的情况，可分别采用以下2种检测方法。

1）当知道电缆走向时，可用探针沿电缆方向探测，在故障点附近时，电位差迅速增加，在故障点前达到最大值；在故障点正上方，电位差为零；过故障点后，指针反偏且又达最大值，其电位差计沿电缆走向的电位差值分布如图2（a）。根据电位差值的这些特征就可对故障点进行定位。

2）当受电缆长度方向的地面情况限制不易测量时，可利用放电电流在故障点上方环形发散的特点来定位，电位方法如图2（b），在不同方向分别寻找2个等电位点，然后找出2组等电位点的垂直平分线的交点，即为故障点。

跨步电压法的优点是原理简单、易操作、抗干扰好、破坏性少、定点直观准确，适用于敷设于泥土地面内的电缆。当遇到探针不能插入的路面上测量时，可采用湿毛巾包围住探针尖端放在路面上进行测试。

2 现场典型实例及外护套故障类型

2.1 110kV东联Ⅰ线外护套故障定位实例

1）电缆本体压伤击穿：110kV东联Ⅰ线3#工井往2#工井方向1.5米处，挖开后发现有两块电缆盖板脱离沟肩，正压于电缆本体上，电缆浸在沟内地下污水中，掏沙清洗后发现C相电缆被盖板压伤一处，在距3#井1.5米处还有大面积电击穿一处。

图3 电缆被盖板压伤Fig.3 The cable was bruised cover

2）过路穿管内故障：2#中间头往3#中间头方向约30米至50米的电缆为过路穿管，C相和B相在两端管口处都检测到有跨步电压信号指向管内，故可断定在穿管内的电缆外护套存在故障点。

2.2 110kV东联Ⅱ线外护套故障定位实例

1）接地线破损击穿故障：在东湖终端站内先检测到在接地线处有一接地线故障（如图4）。修复后该段地线摇绝缘已经上升合格，但在后续查故障试验中，短短的8米接地线，竟又击穿多处，伤口均是接地线埋于水时被砂石所伤，而被击穿。

图4 接地线破损Fig.4 Grounding wire breakage

2）定位试验中出现绝缘薄弱点新增击穿问题：在1）中提到接地线由于做试验而有薄弱点被击穿而产生新的外护套接地故障问题，在电缆本体也有此类问题，图5为在一试验中薄弱点击穿着火的图片。

图5 薄弱点击穿着火Fig.5 Weak click through fire

2.3 110kV清岭线外护套故障定位实例

白蚁咬食电缆外护套故障：在该线路1#中间头至2#中间头山上发现三相白蚁咬食外护套的接地故障，且面积比较大，电缆金属护套已经开始锈蚀。如图6：

图6 白蚁咬食电缆外护套Fig.6 Termites eat cable sheath

3 总结

通过用电桥法对电缆故障点进行粗测，再用电缆外护套故障仪测跨步电压进行定点的方法对查找110kV XLPE电缆外护套故障是行之有效的。虽然粗测数据与定点数据之间有一定差距，但对于数百米长的电缆来说是完全可以接受的。根据外护套故障发生的原因，防范措施主要有：

1）认真进行交接验收。对验收中电缆绝缘外护套存在的薄弱环节要引起高度重视，在绝缘电阻相对较低或不合格的情况下不能勉强投入运行。

2）加大对电缆敷设施工和电缆头制作的监督力度，保证电缆线路质量。很多外护套故障都是由于施工质量而造成的。

3）对山上和比较适合白蚁生长环境的电缆沟进行防白蚁处理。如目前对直埋沟多采用装设导药管的方法，以方便喷白蚁药水时，药水能很好地渗入到沟里。

［1］史传卿.电力电缆[M].北京：中国电力出版社,2006.