配网电缆线路故障分析及其处理方法

庞杰锋

摘 要：随着电缆线路在配网中的占比不断增多，其运行情况对配网可靠性影响越来越大。本文从配网电缆线路的故障分析入手，先对电缆线路故障原因进行剖析，再根据电缆故障性质，重点介绍了电缆发生故障之后的处理步骤，包括电缆故障点的烧穿和粗测、故障电缆路径的探测和故障点的精确定位，最后研究并分析电缆线路在运行过程中如何做好预防电缆故障措施，为配网电缆线路的运维和管理带来切实有效的帮助。

关键词：配网；电缆线路；故障

随着城市化进程的不断加快，电缆线路在配网线路中所占的比例也越来越大，其安全稳定的运行，成为配网的供电安全、可靠运行更为重要的一环。同时，广东电网有限责任公司提出了创建世界一流企业的目标，其中，强调了着力打造世界先进的可靠性管理标杆。因此，越发凸显配网电缆故障管理的重要性，本文从配网电缆线路故障分析入手，并提出其处理方法和预防措施。

1 电缆故障的原因分析

（1）超期服役。在电缆运行过程中，绝缘层受到电、热、化学及机械力作用的影响，会发生物理和化学上的变化，运行时间越长，绝缘层的性能就会下降的越厉害。（2）运行环境恶劣。一是电缆中间头及终端头其结构本身不能做到全密封，就会形成防水的薄弱环节，在排水不畅的电缆井或电缆管道中容易造成绝缘受潮。2017年以来，源城区已发生4起因电缆中间头或终端受潮而引起的电缆故障，占电缆故障总数16%。二是电缆长期在酸度过大的土壤或空气中运行，也会导致护层被腐蚀损坏。三是安装在电缆密集的电缆沟电缆井等通风散热较差的电缆，会因过热而使绝缘加速老化。（3）过负荷运行。电缆长期重过载运行，温度居高不下，绝缘层会发生不可逆转的伤害。温度越高时，发热程度会呈指数性上升，绝缘老化的也就越快。（4）外力破坏。电缆一般处于地下不可见，容易受到道路开挖、打桩的破坏，2017年以来，源城区因道路改造外力破坏电缆14起，在电缆故障中占比高达56%。（5）过电压。电缆绝缘层因大气过电压或内部过电压超过所能承受的电场强度而击穿，比如许多户外终端头故障是由于大气过电压而引起的，而中间头和户内终端头多数是由于线路单相接地故障引起另外两相电压升高，导致其击穿故障，2017年以来，源城区已发生过4起该类故障。（6）材料缺陷。材料本身存在缺陷，比如电缆绝缘内部气隙的电离会造成局部过热，使绝缘碳化；线芯表面有突起毛刺会导致局部电场强度过高容易破坏该处绝缘层；护套材料不及格，容易导致受潮、电缆腐蚀和外界破坏。（7）中间头和终端头制作工艺不良。施工人员无资质施工或工艺差，施工工具不合格，不按工艺规程制作安装，施工环境恶劣，比如敷设过程中，电缆受到过大的牵引力，或者在电缆井中弯曲半径过小受力不当导致绝缘或护层损坏，中间头在制作过程中未安装铠装，或终端头安装时未固定导致接头长期受过大拉力，雨天湿度过大的天气施工等。

2 电缆故障的测量定位

2.1 电缆发生故障后，一般按照以下步骤进行故障处理

先通过故障指示器和分段试送办法确定故障电缆，然后确定故障性质，如果故障阻值很高，便进行故障点的烧穿将高阻变低阻，再粗测测出故障点到电缆任意一端的长度，接下来探测故障电缆线路的敷设路径，最后通过声测、感应、跨步电压等方法进行故障点的精确定位。

2.2 确定故障性质

当确定故障电缆后，可通过保护动作信息，确定是接地故障还是短路故障。如果还不能确定，那么可以用绝缘电阻表测量电缆的绝缘电阻，以及使用万用表进行线芯的导通试验。

2.3 电缆故障点的烧穿

据统计，电在发生的电缆故障中，高阻故障站了绝大多数。但很多粗测、定点方法和测量仪器必须在较低电阻下才能使用，这就需要将高阻故障进行烧穿处理，使高阻变低阻，以便于测量。电缆故障点的烧穿方法有交流烧穿、直流电压烧穿和冲击电压烧穿三种。交流电压烧穿时故障点容易被烧断。因此，当没必要将故障点电阻烧到100 Ω以下时，一般不使用交流燒穿法。冲击电压烧穿对设备的容量要求不大，容易实现，但烧穿时间相对较长。

2.4 故障点的粗测

故障点的粗测就是测出故障点到电缆任意一端的距离，这一步是故障定点的前提。粗测方法有很多种，按基本原理归纳有两类：一类为电桥法，另一类为波反射法。

电桥法是最早采用探测电缆故障的方法，其原理是利用故障点两侧的电缆线芯电阻接入电桥，测量这两者的比值，再根据总长度来换算出故障点位置。但是该方法需要先确定电缆总长，故目前较少采用。

波反射法分为一次脉冲法（低压脉冲法）、二次脉冲法、弧反射法、三次脉冲法等。脉冲波在电缆中以一定速度传播，在电缆击穿点或电缆端部反射，波反射法根据脉冲的时间差定位，适用范围广，可以定位未知电缆长度及断线故障。

2.5 故障电缆路径的探测

根据前面粗测的距离，沿着探测出的电缆路径，确定故障点的大致范围再进行精确定点。电缆路径探测的原理就是在被测电缆线芯中加入特定频率的电流，利用电磁感应原理，探测仪器离电缆越近，其信号越强，与电缆走向一致，其信号越强，由此判断出电缆走向。

2.6 电缆故障点的精确定位

根据电缆故障预定位的结果，在电缆故障点附近，通过仪器和设备对电缆故障点的位置进行精确定位的过程。常用的方法是声磁同步法、跨步电压法和音频感应法。

声磁同步法的原理接线与冲击电压烧穿故障点的接线相同。直流高压向电容器充电使球隙击穿，将电压加在故障点上，使故障点击穿产生火花放电，引起电磁波辐射和机械的音频振动。声磁同步法的原理就是利用放电的机械效应，在地面用声波接收器探头拾取振波，根据振波的强弱判定故障点。

跨步电压法对电缆护套故障有很好的检测效果。因而主要是针对电缆护套故障的有效定位手段。在故障电缆金属护套上施加一负极性的直流电压，在故障点流入土壤的电流形成的跨步电位分布，跨步电压法正是通过探棒寻找土壤中电势最低点确定故障点位置的。在故障点两侧。地电势差是相反的，越接近故障点电势差越小。

音频感应法一般用于故障電阻小于10Ω的低阻故障的定点。音频感应法定点的基本原理与用音频感应法探测电缆路径的原理一样。探测时，用特定频率音频信号发生器向待测电缆通音频电流，发出电磁波。然后在地面上用探头沿电缆路径接受电缆周围电磁场的变化信号，并送入放大器放大。再将放大后的信号送入耳机或指示仪表，根据耳机中声响的强弱或指示仪表示值的大小定出故障点的位置。在故障点，耳机中音频信号声响最强。

3 预防电缆故障措施

为了确保电缆线路可靠安全运行，最大程度上降低电缆线路故障的发生，配网运行人员要对电缆线路进行运行维护工作，特别要注重防外力破坏工作、日常巡视、负荷监测、温度监测和试验工作等这几方面。

外力破坏事故在电缆线路故障中占比大，且外力破坏大概率会导致电缆新增一个甚至两个中间头，因此做好电缆线路防外力破坏工作是预防电缆故障的首要措施。第一，要建立正确可靠的电缆线路资料和完善线路标识，特别是要有准确的电缆线路路径图纸，为配网运行人员日常巡视提供可靠的参考资料。第二，配网运行人员在开展日常巡视工作中时，应密切关注电缆线路路径上是否有挖掘施工，若有发现，及时与施工单位负责人进行交底，增设明显的警示标志，留下联系方式，要求负责人在开挖电缆通道前通知运维人员，由运维人员驻点监督开挖全过程。

把好电力电缆设计验收关。一是电缆路径走向，应与其它地下管道布置统一规划，应避开输水、煤气等管道，确保电缆线路远离潮湿、易燃易爆等恶劣的运行环境。二是参与到电缆接头制作的中间过程监督和验收，把握天气条件和现场环境是否适宜制作接头，对于重要工艺要特别关注。

配网运行人员应对电缆线路全线进行日常巡视，及时发现电缆线路可被肉眼观察到的缺陷，电缆接头放电痕迹，电缆铭牌和标识缺失，电缆井盖丢失，电缆井、排管和隧道有积水等等。巡视过程中对发现的问题做好记录，巡视结束后及时上报，安照缺陷分类在规定时间内做好消缺工作。

配网运行人员平时需要关注电缆线路的负荷水平，预测负荷发展趋势，提前对重过载电缆线路上报增容计划进行更换。电缆的温度不仅决定于负荷大小，还受环境温度和散热条件的影响。配网运行人员日常要开展电缆线路温度监测。电缆线路在故障前一般会有温度升高现象，通过测量电缆接头、电缆井中电缆外皮及其他部位的温度，可提前预防电缆事故的发生。

对电缆定期开展试验工作，运维单位主要是进行局部放电测试，电缆的局部放电是造成绝缘破坏的原因之一，通过局部放电仪，主要对电缆头绝缘薄弱点进行测试。定期开展局部放电测试，做好试验记录。

4 结语

由于电缆的可靠性，在配网中应用越来越广泛，因此，配网运行人员要加大自身对电缆知识的掌握力度，提高电缆故障分析和处理水平，把控好设计、敷设、制作接头和运行维护的每一个环节，确保电缆线路可靠安全运行，充分发挥电缆线路的优势。

参考文献：

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[3]浅析电力电缆故障查找方法与对策[J].电力设备，2015，（11）.