110kV及以下电缆的故障诊断技术及理论分析

李功灵 薛晓东 李建利

（河南省机场集团有限公司）

0 引言

在电网运行过程中110kV及以下电缆故障诊断工作发挥着重要的作用，产生110kV及以下电缆故障，主要是因为生产工艺和施工质量等方面的不足，通常是在电缆接头和终端连接薄弱部位产生故障。为了提高110kV及以下电缆运行的稳定性，需要落实耐压试验。但是耐压试验具有破坏性，不仅会破坏电缆绝缘性，同时会减少电缆使用寿命，此外试验环境和检测人员的技术水平等也会产生影响，不利于检测缺陷电缆。为了落实故障诊断工作，电力企业需要合理选择诊断技术，保障110kV及以下电缆故障诊断的安全性和有效性，延长110kV及以下电缆使用寿命。

1 110kV及以下电缆故障类型

110kV及以下电缆故障类型主要包括串联和并联两种类型。串联故障指的是电缆导体产生断裂问题。电缆发生断路之前不容易产生串联故障。并联故障指的是减少导体之间的绝缘性，导致电缆无法承担电压。在实际工作中涉及到较多种类的故障类型，例如发生导体断路故障，故障电流比较大将会烧断电缆，出现这类故障通常会并联接地，同时会降低相间绝缘性[1]。

通过分析故障电阻和击穿间隙，110kV及以下电缆故障主要包括开路和低阻以及高阻、闪络性故障。发生高阻故障问题之后，无法击穿故障点。在试验110kV及以下电缆绝缘性的过程中，需要通过无故障点击穿判断故障类型。高压电气设备容量和内阻等决定着高阻故障和闪络性故障的差异性。在实际工作中还面临封闭性故障，并且通常是在高压电力电缆接头和终端头产生这类问题。发生这类故障问题之后可能会产生绝缘击穿的情况，恢复绝缘之前无法完全消除击穿现象。此外无法再现这种故障，因此提高了诊断难度。

2 110kV及以下电缆故障问题分析

（1）电缆质量瑕疵

如果110kV及以下电缆自身存在瑕疵和问题，将会引发故障问题。因为110kV及以下电缆直接暴露在外界，很容易产生电缆受潮问题，将会影响到110kV及以下电缆的绝缘性，同时会引发击穿事故。因为电缆质量问题引发故障，将会直接威胁到设备和人员的安全性[2]。

（2）超负荷运行

不断增加用电量之后，110kV及以下电缆将会呈现出超负荷运行，再加上电缆超期暴露在外，在夏季高温环境中将会散热较多的热量，加快老化110kV及以下电缆，降低电缆的绝缘性，不仅会减少电缆使用寿命，同时会引发击穿事故。因为110kV及以下电缆运行条件比较恶劣，腐蚀性气体和高温热源将会破坏电缆保护层，提高安全隐患问题发生率。

（3）施工性故障

在安装110kV及以下电缆的过程中，很容易产生违规操作行为，因为施工操作不合理，将会破坏电缆表面，此外还会产生接头连接问题和连接管接触不良等问题。发生上述问题，将会降低110kV及以下电缆的绝缘性，水分进入到电缆内部，将会影响到110kV及以下电缆运行的稳定性，从而引发安全事故[3]。

（4）机械性损伤

在安装和运输110kV及以下电缆的过程中，电缆设备可能会产生机械性伤害，严重破坏电缆接头和导体绝缘性。

3 110kV及以下电缆故障诊断技术

（1）震荡波检测技术

在110kV及以下电缆故障诊断过程中利用震荡波检测技术，在充电之后系统性的检测110kV及以下电缆放电电流中的脉冲信号，因此判断和分析电缆放电情况和故障点，可以准确判断电缆健康情况，及时发现并且判断110kV及以下电缆故障，进一步提高110kV及以下电缆运行的持续性和稳定性。技术人员在利用震荡波检测技术的过程中，通过直流加压达到预定值之后，需要合上高压固态开关，设备电感和电缆电容将会产生谐振，在电缆终端可以获得阻尼震荡电压，通过分析电缆运行信息，可以利用固定电感和阻尼震荡回路等，统一电压震荡频次和工频频次[4]。

（2）脉冲检测法

在诊断110kV及以下电缆故障的过程中利用脉冲检测法，主要包括低压脉冲法和脉冲电压法以及脉冲电流法等。利用脉冲检测法的过程中，需要利用脉冲发射器的脉冲波，在发生故障的110kV及以下电缆节点部位将会反射脉冲。通过记录反射脉冲的间隔时间和速度等，可以精确故障发生问题，对比反射脉冲波之后，可以判断110kV及以下电缆的故障，同时可以为故障解决过程提供参考数据。

（3）测声法

测声法主要是通过电火花放电过程的声音确定故障发生位置，在检测过程中需要利用较多的专业设备。在电路中设置高压电容器，在实际运行过程中可以实现电容充电，达到特定值之后，电缆绝缘层的故障点将会放电，并且会产生放电声音。针对明敷设的电缆，可以直接定位故障点。针对暗敷设电缆，技术人员可以利用拾声器落实检测工作。在实际工作中探测人员首先需要确定110kV及以下电缆实际走向，结合方向确定声音大小。如果某点的声音比较大，可以确定为电缆故障。利用测声法诊断地面电缆故障问题，在地下埋设部分电缆，具有很强隐蔽性，如果发生电缆故障，首先要明确故障方向，其次在地面紧贴测声设备，逐渐完成探测工作，当设备发出声响，可以确定电缆故障点。在利用测声法的过程中，技术人员需要保障操作过程的安全性，降低安全事故发生率[5]。

（4）离线测距法

1）阻抗法：选定测量端之后，通过测量和计算阻抗，并且利用线路参数列出故障点方程，求解之后确定故障距离。利用阻抗法需要建立线路参数模型，操作过程非常简单。在实际应用阶段通常要搭配经典电桥法，有利于提高故障诊断的精确性。

2）行波法：行波法是利用行波传播时间确定故障点，行波法主要包括脉冲电压法和低压脉冲反射法等。其中低压脉冲反射法具有直观性优势，无需利用电缆资料，但是不利于诊断高阻故障和闪络故障。利用脉冲电压法可以提高故障线诊断效率，同时可以保障仪器设备和操作人员的安全性，有利于确认相关信号。但是利用的仪器设备非常复杂，同时耗费较多的故障测试时间，不利于控制二次脉冲[6]。

（5）电容电流测量法

110kV及以下电缆运行过程中，不同相芯线中存在电容，而且电容分布具有均匀性特征。利用电容、电流测量法，根据这一现象可以确定故障点位置。在测定过程中，在故障电缆起始位置增加稳定电压，测得每段电缆的电流电容之后需要详细表示，保障电压稳定性之后在电缆末端继续测量，并且要显示电流电容。如果发现电力系统发生改变，通过测量电力电容比值，可以确定故障点所在区域。结合电容公式确定电容和电流之间呈现正比的关系，如果电压不变，电流和电缆长度之间呈现出反比关系。确定故障点之后，可以通过改变比值确定故障点。在这一阶段要注意稳定电压，保障电流表示数的精确性。

（6）零电位测量法

通常是在长度较小的对地短路电缆中利用零电位测量法，通过对比完好的线缆，并联两条线缆，并且在线缆中布置电源，因此形成并联电阻丝。两条线缆对应点间的电位为零，通过测量实验电缆和对面之间电位，可以确定110kV及以下电缆的故障点。在实际工作中要实现微伏表一点接地，另外一端移动于实验电力电缆上。操作人员需要仔细观察电表示数，在非故障区，移动电表的过程中示数始终是零。完成故障点探测工作之后，改变了电表示数，可以确定故障点。利用这种测量方法要统一两条线缆的参数，并且要利用蓄电池或者干电池，试验电压可以选用6V，注意完全接触测量电表线缆和实验电缆之间，可以提高故障诊断的精确性[7]。

4 110kV及以下电缆故障处理的建议

1）110kV及以下电缆运行过程中，应该全面管理电缆运行资料，保障整体电力系统运行的安全性。注意说明直埋电缆的施工安装走向，通过对比和查验原始材料，确定电缆工程施工要求和电缆线路长度尺寸等。

2）为了保障电缆故障控制效果，需要提高人员管理水平，电力企业需要加强培训现骨干工作人员。在电缆运行过程中需要提高安全管理水平，避免发生故障问题，通过培训技术人员和管理人员，可以提高整体工作团队的技术能力，保障110kV及以下电缆系统运行的稳定性。

5 结束语

近些年我国不断扩大电网系统规模，加剧110kV及以下电缆线路架设的复杂性，也因此提高故障发生率。为了满足电力系统的需求，需要利用先进的故障诊断技术，精确性的诊断110kV及以下电缆故障，进一步提升故障检修效率，推动电网系统可持续发展。