浅谈110,kV电缆外护层故障定位方法及实际应用

林如虹

(天津泰达电力公司 天津300457)

浅谈110,kV电缆外护层故障定位方法及实际应用

林如虹

(天津泰达电力公司 天津300457)

简要介绍了智能电压降法、智能跨步法的工作原理，通过应用智能电压降法预定位、智能跨步法精确定点等方法对110,kV电力电缆外护层故障点查找的实际案例，验证了智能电压降法、智能跨步电压法对110,kV及以上电缆外护层故障点查找有效性。

智能电压降法 预定位 智能跨步法 电缆外护层

0 引 言

电缆护层故障定位的方法有很多，用来测距的方法主要有直流电桥法和电压降法；用于精确定位的方法有跨步电压法、冲击闪络法和音频信号法。本文重点介绍了 MFO10电缆外护层智能试验和状态评价系统所涉及预定位的智能电压降法和精确定位的智能跨步电压法。[1]

1 外护层故障预定位：智能电压降法

1.1 原理与方法

电压降法对护层故障预定位的接线原理如图1所示，在恒流源的作用下，测量护层故障点两侧的电压降 U1和 U2，根据电压降之比等于金属护层导体回路电阻之比，进而得到金属护层长度之比。在已知被测电缆全长的条件下，装置可通过电缆外护层故障距离公式计算出外护层故障点距离，进而得到护层故障点预定位距离。

图1 电缆外护层故障预定位电压降法原理图Fig.1 Schematic diagram of pre-position of fault spots of cable protective covering using intelligent voltage drop method

电缆外护层故障距离计算公式：

式中：L1是故障点距离测试点的距离；Lg是被测电缆的全长。

随着CAN总线技术和数字化仪器制造技术的融合，电压降法已升级到智能电压降法。智能的含义就是将指针式仪表数字化，输入被测故障段电缆全长后，装置自动计算并在显示屏幕上显示故障距离的数值。

1.2 相对技术优势

优势一：智能电压降法彻底摆脱了高压电桥法对远端短路线截面积、检流计指零的要求。由于现场不使用检流计，电压降法抗外界电磁场干扰的能力更突出。

优势二：现场接线非常简单、灵活。辅助相既可以由导体线芯担任，也可以连接外护层绝缘电阻相对较好的金属护层。

2 外护层故障精确定位：智能跨步电压法

在故障电缆段的一端加上电缆护层定位脉冲电源，那么脉冲信号电流将从护层故障点流入土壤，在故障点一定范围内的土壤表面形成等距的电势，也就是形成了跨步电压。电源电压为负极性，跨步电压就是通过探棒寻找土壤中的电势最低点或跨步电压零点来精确定位故障点的位置。MFO10电缆外护层智能试验和状态评价系统的精确定位就是依据此原理在外护层破损的电缆金属护层与系统地之间连接上测试仪，在故障相与地之间施加一个 0～5,kV的直流脉动信号，信号频率设定为1∶3，即发出1,s，间隔3,s，如此重复发生。在电缆外护层破损点处，利用跨步电压精确定位仪作为接收机，可测量到流入土壤的接地电流所产生的跨步电压。该电压具有以下特点：在故障点处跨步电压测量值急速增加或减小；而且在破损点处的跨步电压极性反转。据此，可精确定位电缆外护层故障点的精确位置，误差在±10,mm以内。

近几年逐步流行的智能跨步电压法是在模拟式跨步电压精确定位仪的基础上，增加了数字跨步电压表的功能，一方面自动指示实测跨步电压的正负极性，另一方面能指示测量点的跨步电压数值，精度达5,μV。

3 实测案例

3.1 被测电缆背景信息

天津泰达电力公司保南线 110,kV线路 2008年投入运行，线路为架空电缆混合线路，电缆长 4,711,m，电缆为YJLW03-64/110,kV-1×500,mm2的单芯电缆。保南线电缆部分共分6段，金属护层连接示意图如图2所示，图中泰保站GIS终端至3#中间头之间电缆分3段，3段电缆长度差异较大，金属护层接地采用一端直接接地、另一端经护层保护器接地方式；3#中间头至保南线 1#塔户外终端之间电缆护层采用交叉换位互联接地、两端直接接地方式。

图2 保南线电缆金属护层接地示意图Fig.2 Schematic diagram of ground connection of the metal protective covering along Baonan Line

通过预防性试验测试，发现泰保站 GIS终端至 4#中间头C相外护层绝缘电阻摇不上去，首先尝试采用高压电桥法、冲击放电声测法进行外护层故障定位，但由于高压电桥法检流计始终调节不到零位，冲击放电下发现多处放电，无法辨认，未找到外护层的故障点。

3.2 预定位实测

在泰保站 GIS终端接地箱采用智能电压讲法对保南线金属护层进行预定位。其中C相金属护层作为测试相；A相和B相金属护层作为辅助相；1#、2#、3#接地箱三相金属护层悬空，4#接地箱电源侧三相金属护层短路。

实测结果：通过预定位测试，得到C相金属护层预定位距离Lx＝487,m。

3.3 精确定点实测

故障预定位点接近1#接头，检测人员从测试点出发，接近预定位点时采用智能跨步电压法进行故障点精确定位，发现跨步电压数值骤升、骤降的精确位置，并且极性反转，通过开挖确认了外护层破损点。

4 结 论

通过采用智能电压降法、智能跨步法对天津泰达电力公司保南线外护层故障定位的实际测试案例进行分析，验证了智能电压降法是电力电缆外护层预定位的有效方法，智能跨步电压法是电力电缆外护层故障精确定位的有效方法。与高压电桥法相比，电压降法适用性更好，测试过程的抗干扰能力更强；此外，与冲击声测法相比，智能跨步电压法具有破坏性小、测试电压较低、灵敏度高等优点。■

［1］ 德国赛巴SebaKMT公司. MFO10电缆外护层智能试验和状态评价系统中文说明书[Z/OL]. 2012. http://www.sebakmt.com.

［2］ 李峻，张沛，张桂军. 110,kV 电缆线路施工管理分析[J]. 科技视界，2015(4)：350，397.

［3］ 何文辉. 110,kV 电缆外护套故障查找方法及防范措施[J]. 科技视界，2015(5)：305-306.

Fault Location of Protective Covering of 110kV Cable: Methods and Real Applications

LIN Ruhong
(Tianjin TEDA Electric Company，Tianjin 300457，China)

This paper introduces principles of intelligent voltage drop method and intelligent stride method. Then，real applications of using the methods to find fault spots of protective covering of 110,kV cable were described. Through the case validation，it was proved that these two intelligent methods are able to find fault points of protective covering of 110,kV cable effectively and efficiently.

intelligent voltage drop method；pre-position；intelligent stride method；power cable external sheath

TM757.1

A

1006-8945(2015)07-0066-02

2015-06-10