110kV及以上电缆故障查找方法研究

珠海电力建设工程有限公司 钟奇伟

当前我国城市化发展进程越来越快，为了满足人民群众以及生产生活中的电力能源需求，各类电力设施被广泛建设，110kV 及以上的电缆在应用过程中安全水平相对较高，但是一旦发生故障或隐患问题，则难以第一时间对故障的发生位置进行定位，故障排查及修复的难度较大，甚至会对人民群众的生命与财产安全造成严重的威胁与损失，因此本文针对110kV 及以上电缆的故障查找方法进行研究有重要的意义和价值。

1 110kV 及以上电缆的故障发生原因

110kV 及以上的电缆为高压电缆，应用适应性强，使用范围更加广泛，但是110kV 及以上电缆仍旧存在一定的故障风险问题，主要体现为制造水平原因、施工水平原因、设计原因及破坏性原因四个方面原因。

1.1 制造水平原因

制造水平原因方面主要受到110kV 及以上电缆的厂家制造因素影响的，此类因素中故障的发生点位有所不同，大体可以分为电缆本身、接地系统以及电缆的接头位置三大方面。首先在电缆的本体故障中，如果在电缆加工与制造期间发生质量问题，则很容易导致电缆的绝缘屏蔽效果不佳，绝缘偏心厚度出现不均匀的情况，甚至绝缘层存在杂质问题；如果对此类质量不佳的电缆进行长期使用，则很容易导致更为严重的安全隐患问题。其次在电缆的接头方面，由于110kV 及以上的电缆在接头位置主要采用预制和组装等形式，而以往采用的模塑型、绕包型接头类型相对复杂，制造工艺更加繁琐，如果电缆接头绝缘带层存在杂质或缝隙问题，很容易引发质量风险隐患，此外受到预制和组装电缆模式的影响，一旦发生电缆绝缘屏蔽问题会导致该位置的电应力相对集中，更容易发生故障隐患。最后在电缆接地系统方面主要是由于电缆箱体部位密封性不佳，出现渗水问题引发电缆故障。

1.2 施工水平原因

110kV 及以上的电缆在施工安装过程中同样也存在一定的故障隐患因素。例如在施工过程中，如果施工现场的自然生态环境相对恶劣，空气湿度过大，尘埃过多，则会导致施工现场的灰尘、潮湿水汽对电缆造成风险隐患的影响；与此同时在电缆的安装过程中，如果出现绝缘层划痕问题或电缆接头长时间暴露在自然环境之中，会导致空气中的水分穿透绝缘层的缝隙，进一步影响线缆的质量水平。除此之外，电缆在安装过程中同样也存在较多因施工因素而导致密封性不好的情况。

1.3 设计原因

110kV 及以上电缆在运行过程中容易出现受热膨胀问题，导致电缆出现被击穿的情况。在高压电缆的设计中，如果交联电缆在运行中出现电流升高的问题，会进一步引发电缆内部线芯温度的不断升高，并产生受热膨胀的现象，导致电缆出现故障问题。

1.4 破坏性原因

破坏性原因主要体现于对高压电缆并没有配备相应的保护措施，例如很多110kV 及以上的高压电缆直接埋藏于地下，如果没有进行必要的保护则很容易导致后期的施工建设对电缆造成外力破坏，产生挖断或地基凹陷问题，引发更为严重的电缆击穿故障和电缆故障隐患。

2 110kV 及以上电缆故障查找方法分析

2.1 电桥故障排查法

在针对110kV 及以上电缆进行故障排查时可以应用电桥故障排查法，如果电缆的电桥始终保持平衡状态，那么与其相对应的桥臂电阻乘积也会呈现出相等的情况，因此可以应用电缆的电阻与长度比例原理进行电桥故障的测试。例如在进行电缆故障查找时，如果电缆并没有发生故障问题，则可以将没有故障的相导体与已经发生故障的进行连接，形成有效回路，随后将两个相导体连接后形成两个电桥桥臂。在进行电阻调节的过程中，可以用电桥平衡，随后调节到最佳的状态，使得电流量达到零，与此同时相导体的长度与电阻也会呈现出正比例的状态，因此达到平衡的情况之下，出现故障的电缆长度之比同样也是电桥桥臂的电阻比。但不容忽视的是，此种电桥故障排查法在应用过程中使用范围相对狭窄，往往更加倾向于对低电阻的电缆接地故障以及电缆三相短路等多种类型故障进行排查，特别是当前很多国家的科技水平不断提升，这也使得电桥故障排查法逐渐被时代所淘汰，越来越多的新型技术手段被广泛应用于110kV 及以上电缆故障查找之中。

2.2 低压脉冲反射故障排查法

低压脉冲反射故障排查法主要适用于110kV 及以上的高压电缆，如果高压电缆出现短路问题以及电路故障情况，则可以用此种故障排查方法进行有效的排查。据统计，应用低压脉冲反射故障排查法的故障类型占据电缆故障总体类型的8%左右，除此之外此类故障排查法可以应用于测量电缆的长度情况，同时也可以对电磁波的传导速度进行合理把握，区分电缆的终端头以及接头情况等等[1]。在应用低压脉冲反射故障排查法时，需要提前向故障电缆内部注入低压脉冲，让脉冲在电缆中进行传播，如果遇到阻抗和不匹配点则会发生脉冲反射情况。例如在故障点位置、短路点位置，脉冲都会发生反射性，回送到测量点进行记录。在应用低压脉冲反射故障排查法的过程中，需要对反射脉冲进行极性的识别，并进一步判断电缆所发生故障的具体性质，大多数情况下，电缆出现断路故障则会体现于反射的脉冲与发射的脉冲极性基本相同，而如果出现短路的故障情况，二者脉冲则极性相反。

2.3 直流高压闪络法

直流高压闪络法主要针对电缆所发生的闪络击穿性故障进行全面的排查与测量。应用直流高压闪络法时，电缆一旦发生故障情况则可以应用HT-TC故障测试仪进行检测，如果检测出的电阻指数非常高，但是并没有形成更加稳定的电阻通道，则可以应用逐步升高的直流电压，让其施加于被检测的故障电缆上，等到积累到一定的电压值之后，故障点位就会出现击穿情况，造成闪络，随后可以应用闪络电弧进行电压短路反射，应用反射回波在直流电压的输入端形成开路反射。此种直流高压闪络法在应用过程中能够造成输入与故障点位之间的多次反射情况，有效提高了故障排查的效率。

2.4 冲击高压闪络法

110kV 及以上电缆出现的大部分闪络故障都可以应用冲击高压闪络法进行排查，此种高压闪络法与直流高压闪络法的原理基本类似，不同之处在于充电容器与电缆之间增加了球形放电间隙[2]。在应用冲击高压闪络法进行故障排查的过程中，需要对充电电容进行充电，累积电压数值，随后在球形放电的间隙出现击穿放电问题，使得电缆的整体线路达到瞬时高压，而故障点位也会出现突破临界值的情况，造成故障点位的击穿放电，放电过程中产生的电流与电压信号也会向电缆两端进行传播，通过对信号的收集与捕捉能够对故障发生点位进行合理的排查与测定。值得注意的是，冲击高压闪络法与直流高压闪络法相比更加复杂，在辨认难度方面更高，准确度则相应较低，但是冲击高压闪络法的适用范围更加广阔。

3 110kV 及以上电缆各类故障的有效预防措施

3.1 提高电缆质量监督与检验水平

为了合理规避电缆发生的各类故障，需要全面把握电缆的质量要素，要从厂家制造方面出发，对制造的流程以及电缆质量水平进行更加全面的监督与检验，确保110kV 及以上电缆的整体质量水平能够与原有的标准相符合。在电缆制造过程中，电网企业可以在电缆厂家方面设置专业人员进行质量的专业监督和检验，同时也负责对电缆的各项生产技术进行有效指导。如果在质量检验与监督的过程中发现电缆不合格的问题，要第一时间反馈给电缆厂家，并要求其进行整改，除此之外需要对电缆的可靠性进行全方位的实验与测试，检测合格之后才能将电缆应用于电网施工之中。

3.2 优化电缆设计图纸和施工要素

在电缆的设计与施工过程中，需要对电缆设计图纸以及电网的设计方案规划等进行全方位的优化与升级，并按照设计图纸等必要的指导性文件，合理开展施工，因此要最大程度上避免设计的隐患问题，合理保证电缆施工工程的整体质量水平。在进行110kV 及以上电缆施工时要配合必要的排水、防护等安全保障措施，同时在电缆的接头和转角位置提高嵌合型设计，最大程度上保证施工设计图纸方案的合理性和应用性[3]。其次，在施工质量管理方面，要确保电缆的各项施工要素与施工规范和工艺流程相符合，特别是在电缆头的制作以及电缆安装敷设方面，要保证电缆接头位置的密封性。如果在施工过程中出现需要锯开电缆头的情况，则要采取一定的保护措施，严格按照施工规范要求进行施工；在施工完成之后，也要保障电缆附件以及电缆接头本身的密封效果。除此之外，在进行电缆压接时，可以对各类不规则形体进行有效的去除和打磨，确保电缆内部的各类颗粒和杂质能够全面清除，保证电缆应用的良好环境效果。

3.3 开展电缆施工竣工实验和日常监测

在110kV 及以上电缆施工完成之后，需要按照施工标准和原有的设计要求对电缆进行实验，可以配合交流耐压实验，以进一步确定电缆的安全性和稳定性，有效避免各类风险隐患、故障事故的发生。在进行竣工实验时，可以应用VLF 法或者串联谐振法等形式进行检测，如果电缆竣工实验的所处环境受到影响和限制要特别注意避免使用直流耐压法；也可以在24小时内应用连续空载运行的形式进行校验，进一步确定110kV 及以上电缆的综合性能。最后在电缆的实际运行过程中要不断提高监测力度，在电缆施工过程中，很多施工人员和安装人员一味地认为电缆本身的保护层相对较好，因此在安装和施工时忽视了对电缆的维护，这也导致了电缆在应用过程中出现较多故障问题。所以电网监管部门需要对电缆的日常运行情况进行全方位的监测与检查，特别是对于电缆接头的故障风险多发的部位可以应用更加科学有效的仪器进行动态化监测，有效保障电缆的安全平稳运行。

4 结语

总而言之，110kV 及以上的电缆对于我国电网建设有重要的意义和价值，为了进一步保障110kV及以上电缆的有效平稳运行，本文首先论述了110 kV 及以上电缆的故障发生原因；其次，着重探讨了故障查找的具体方法；最后针对性的提出电缆故障的有效预防措施，要提高电缆质量监督与检验水平，优化电缆设计图纸和施工要素，开展电缆施工竣工实验以及日常监测。希望通过本文的研究能够有效降低110kV 及以上高压电缆的故障发生几率，确保我国电网系统的平稳运行。