10KV电缆线路故障的检测技术

李君武

摘要：城市输电线路采用电力电缆的比例越来越高，电缆及其附件的安装质量和防护存在的缺陷势必引发电缆故障，本文分析了输配电线路中故障产生的原因，并提出了快速检测故障的方法。

关键词：10KV 电缆线路 故障检测

引言

随着我国经济的高速发展，园区企业日益增加，10 kV交联配电缆依靠自身优势得到了广泛的应用，承担了越来越多重大的供配电任务。然而由于各种原因，当前10 kV电力电缆线路故障率仍然很高，给国民经济造成一定损失。笔者依据多年工作实践，结合陕西地方泾渭电网的实际情况对10 kV电力电缆线路故障实例进行了分析，指出电力电缆配电线路故障对线路设备和电网的危害，提出了加强电力电缆线路保护宣传，提高验收标准及加强电缆制作工艺和标准等应对措施。实践证明，这些措施可以在一定程度上提升电力电缆线路的安全性、可靠性及稳定性。

1.电力电缆发生故障的原因

电力电缆绝缘损坏主要包括两个方面。一为制造缺陷：市场上使用的电力电缆多是采用塑料、橡胶等材质作为电力电缆的绝缘材料。二为运行损失：电缆在长期运行情况下，电缆绝缘材料会发生树枝化放电，使得绝缘性能大大降低，可能造成事故。 电缆在使用中因受到外力作用从而造成电缆绝缘损坏或导体断折发生事故。外力作用主要包括机械直接作用、行驶设备碾压、地下不均匀沉降、悬挂电缆自重拉伸、动物啃咬等。外力作用是电力电缆故障产生的最主要原因，该原因占到电力电缆事故发生率的约72%。

2.分析电力电缆故障的检测方法

2.1电桥法。电桥法一直是工程现场检测电缆故障最直接、最简单的操作方法，电桥法按接线形式上可分为正接法和反接法两种。正接电桥法等效电路图如图1所示。正接电桥法优点是简单、方便、操作安全、精确度高。缺点是电桥法中对电阻R1、R2的要求很高，电阻太大将影响电桥的灵敏度，太小容易计算连线电阻造成误差。且该方法不适用于高阻故障和闪络故障。它克服了正接法不能测量高阻故障的缺点，在对高阻故障定位时，不必对电缆进行烧穿，还可以通过加大电压E的幅度，使故障点击穿，在击穿的同时可以对故障进行定位。

2.2低压脉冲反射法。低压脉冲反射法又称雷达法，它是受第二次世界大战雷达的启发而发明的，它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差进行测距。低压脉冲反射法用于测量电缆的低阻、短路与断路故障。测量时将脉冲信号自测试端送入被测试電缆。该脉冲将沿着电缆传播，当遇到阻抗不匹配点，如短路点、断路点、中间头时，由于波阻抗失配形成反射，脉冲返回到测量端并被记录下来。

2.3直流高压闪络法。直流高压闪络法（简称直闪法）用于测量闪络击穿性故障，即故障点电阻极高，在用高压试验设备把电压升到一定值时就会产生闪络击穿现象。故障点的闪络将产生跃变电压波和电流脉冲波。这个跃变电压波和电流脉冲波以行波的形式在故障点和电缆的终端之间往返反射，在电缆的测试端口将电磁波记录下来，便可以根据电磁波的波形判断电波往返反射的时间。

2.4冲击高压闪络法。当故障处形成贯穿性通道或故障电阻不很高时，随着电压的逐渐增大，只是泄露电流逐步增大，而故障点不闪络或由于泄露电流不断增大，而使试验设备容量受到限制以及由于试验设备的内阻很大，导致故障点加不上高压，电压全降在试验设备的内阻上的现象出现时，必须采用冲击高压闪络法，简称冲闪法。冲击高压闪络法同样具有采集脉冲电压信号和采集脉冲电流信号两种方式，目前现场普遍应用的是采集脉冲电流法。

2.5远端短路环法。远端短路环法测试接线与正常的测试接线法区别在电缆测量端和终端把故障线芯与一完好线芯连接在一起，得到远端短路的测试波形。将远端短路后的波形与没有短路时的波形进行比较，得到两个不同路径传播过来的脉冲到达时间差。电力电缆故障的定点检测方法

2.6冲击放电声测法。声测法定首先要用前面介绍的电缆测距方法对长距离电缆线路进行事故点测距，计算出事故点距离，根据电缆敷设路径找到事故点大致位置。在电缆测试端连接冲击电压装置对电缆施加脉冲高压，故障点产生规则放电，因放电的能量与电缆电容及电压的平方成正比例，较大放电能量在故障点释放，故障点会产生较大的放电声音。然后，在粗测所得的故障点位置的前后，用接收故障点放电声响的装置（即定点仪）来确定故障点的精确位置。放电声最大处，即为电缆故障点所在的位置，实现精确定点。

2.7声磁同步法。声磁同步法是声测法的改进方法，就是在用声测法的同时再利用电磁波接收装置接收放电产生的电磁波。在故障电缆上施加冲击高压使故障点放电发出爆声，用测量仪器同时检测声音信号和故障点放电产生的脉冲磁场信号。电磁波和声波的接收同步，如果能听到振动声波的同时，又显示出故障点放电电磁波的存在，说明故障点就在附近，否则应视为干扰信号。当背景噪声较大时可以运用此方法。声磁法可以提高故障点的识别能力，而且通过检测接收到的磁声信号时间差，还可以估计故障点距离探头的位置。

3.快速查找故障的方法

事故发生后，工作负责人应对事故情况进行分析，不盲目地进行查找，如对事故发生地点进行预测。

3.1根据继电保护动作情况预测。电流速断保护动作跳闸：电流速断保护的保护范围，一般为系统最大运行方式下发生短路时，保护范围最大，占线路全长的50%左右。而当线路处于最小运行方式时，保护范围最小，占线路全长的15%～20%。因此，电流速断保护装置动作跳闸，则说明故障点一般位于线路前段（靠近变电所侧）。

3.2根据线路路径情况预测。线路路径在污染区的，大雾天气或春秋季节小雨，该线路发生跳闸事故时，首先应该考虑的是污闪事故，要重点对污染区线路进行排查。

线路路径在树木区的，在夏秋季节有风天气，该线路发生跳闸事故时，首先应该考虑是由树木引起的，重点对森林、树木区线路进行检查。

3.3根据线路的绝缘水平预测。全电缆线路绝缘最薄弱的地方是终端头、中间接头处。所以全电缆线路发生跳闸故障，首先检查终端头、中间接头是否被击穿。有架空绝缘线和架空裸导线组成的线路，首先考虑架空裸导线段线路。

3.4根据线路客户分布及用电情况预测。线路上如果接有造纸、矿冶等用电企业的，检查时应该从这些企业开始，因为这些企业用电负荷较重，易发生事故。

结束语

随着经济飞速发展、城市美化、供电可靠性的提高，城市输电线路采用电缆的比例越来越高，10 kV电缆在配电网中得到广泛应用，由于其运行环境隐蔽在地下，长期受到污水、污汽腐蚀的恶劣影响，电缆外破和电缆中间接头故障所占比例很高。

参考文献

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