10 kV电力电缆的常见故障及故障点快速定位探讨

黄振良

摘 要：在城市的发展和道路的建造迁改，电网建设电缆化的迅速增长，但随之而来电缆故障对于快速复电往往造成了很大困难。对于电力电缆故障的多发性和查找难度的增加，故快速地判定出故障点并消除故障是十分重要的。

关键词：10 kV电力电缆；常见故障；故障点；快速定位

中图分类号：TM206 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）02-0098-02

1 一般电缆故障的主要原因

1.1 外力的损伤

电缆故障多数情况是发生在电缆安装敷设时受到的机械损伤，或靠近运行中的电缆路径内作业时而直接受到的机械损伤。

1.2 绝缘受潮、老化

常见发生在直埋或排管里的电缆中间接驳头处。在潮湿的气候条件下做电缆中间接驳头或电缆中间接驳头长期浸在水中，会使接驳头进水或渗入水汽，时间久在电场作用下形成水树枝，逐渐损害电缆的绝缘强度而造成故障及爬电现象。同时，电缆在过热环境中容易引起电缆绝缘的老化和变质，引起电缆过热的因素分为内、外两种，内因为电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热，从而使绝缘老化变质。外因为电缆长时间过负荷运行，过高的温度会速使绝缘的老化，至使绝缘薄弱被击穿。

1.3 化学腐蚀

电缆直埋于有酸碱的地区内，往往会造成电缆的铠装、半导体或外护层被腐蚀，保护层在长期受到化学腐蚀或电解腐蚀，导致电缆绝缘降低、开裂，引发电缆故障。

1.4 施工工艺不规范

电缆中间接驳头、电缆终端头施工工艺不良（如线耳压接不紧、没有打磨压接头、刀痕过深），材料配套选用不符，都会造成电场分布不均匀，形成电缆故障。

想要快速对出现故障的电缆进行维修，就必须快速判断出故障的点的位置。通常先对线路电源断开，然后进行逐级试送来初步收窄故障范围，然后再在估定范围内确定故障点的准确位置。

2 电缆故障点初估定位

对电缆故障点的初估定位一般采用脉冲反射法。对电缆首端施加脉冲波，当脉冲波传播至故障点时会产生反射波。假设故障点与电缆首端的距离为Lx，脉冲波在电缆中的传播速度为v，则在时间tx=2 Lx/v时，电缆首端将接收到反射波。因此，可由波速v及接收到反射波的时间tx，得到故障点离电缆首端的距离Lx=vtx/2。

反射波的信号强弱对确定tx是非常重要的。假设电缆的波阻抗为z，故障点的等值电阻为Ra，则在故障点的脉冲反射系数为r=（Ra-z）/（Ra+z）。对并联型故障，设故障点电阻为Rf，则故障点的等值电阻Ra=Rfz/（Rf+z），脉冲反射系数r=-z/（2Rf+z），为使反射波的幅值足够大，反射系数r的绝对值不应小于0.05。由上式可知，Rf的值应较小，不应大于10 z。

3 电缆故障点确切定位

当初步估计电缆的故障范围后，即可在这范围内寻找电缆的确切故障点来进行修复。对故障比例较高的并联型故障，可根据电缆故障点电阻数值的大小，分别采用声波法或音频法。

3.1 声波法

对于高阻性故障的电缆，可以采用声波法来寻找故障点。由高压脉冲发生器对故障电缆放电，故障点产生电弧，并产生放电声音，在电缆直埋情况下，产生地震波，定点仪的声测探头（声音传感器）拣拾地震波信号并放大后通过耳机或表头输出。地震波从电缆故障点传到地面后，在2 m的半径以外很快衰减为很小，使用定点仪监听地震波时，一般是4 m距离监听一次。当监听到地震波时，说明故障点已经在2 m以内，当找到声音信号最大点即可以精确找到故障点的位置。

3.2 音频法

对于低阻性故障的电缆，无法对其施加高电压脉冲，就不能再使用上述的声波法。可对电缆施加音频电压，原理接线图，如图1所示。音频电流经电缆首端流入电缆芯线，在故障点处流至外屏蔽层，并回至电源。在地面使用磁场探测线圈检测音频信号，在A区域可以接收到信号，但当检测人员进入B区域后，信号就立刻消失。当信号在有、无之间的交汇处，即为电缆故障點的位置。

4 电缆护层故障点的定位

4.1 预估定位

对电缆护层故障点进行预估定位的原理接线图，如图2所示。图中的线芯可以是被测电缆的另一线芯，也可以是其他电缆的一根线芯。

设护层的损坏位置在B点，该处对地电阻下降。分别对护层AB、BC段通过直流电流，根据AB、BC段的电压降，确定故障位置。在测试时先将开关S投向位置1，直流电流源5在电缆护层AB段产生的压降U1可由毫伏表读出。再将开关S投向位置2，并由毫伏表读出电缆护层BC段的压降U2。显然，故障点A点的距离为，式中L为电缆长度。

4.2 确切定位

在初步估计了电缆护层的故障范围后，即可在此范围内寻找确切故障点。对电缆护层故障点进行确切定位的原理接线图，如图3所示。

直流电流经电缆护层的破损处流向大地，在预估的护层故障点范围内用仪表在地面测量电压。由C点开始逐渐加电压，到B点电压最大，过B点后电压逐渐下降，到A点时其值为零，过A点后电压又开始增加，但极性改变。电压极性变换处即为护层故障点所在位置。

5 结 语

综上所述，现代人的生活已经离不能电能，而保障10 kV电力电缆的安全运行无论是对电力企业、商企抑或居民用电都是不容忽视的重点。电力电缆故障查找对测试人员的专业技术要求较高，科技资讯也日新月异，文中主要介绍电力电缆故障定位的查找方法，并针对其故障定位方法及检测进行分析论述，可供相关人员参考。为电缆安全、可靠运行、快速复电提供保障。

参考文献：

[1] DL/T 596-1996，电力设备预防性试验规程[S].

[2] 朱德恒，谈克雄.电绝缘诊断技术[M].北京：中国电力出版社，1999.

[3] 朱德恒，严璋，谈克雄，等.电气设备状态监测与故障诊断技术[M].北京：中国电力出版社，2009.