配电网电缆故障及其查找定位

张晓萌 赵晨伊 宋唯宁

（国网长春供电公司电缆运检室 吉林长春 130000）

配电网电缆故障及其查找定位

张晓萌 赵晨伊 宋唯宁

（国网长春供电公司电缆运检室 吉林长春 130000）

随着工业化及配电网改革进程的逐渐加快，配电网电缆逐渐被广泛应用与电力事业之中，为了确保输电线路能够正常用电，应当尽可能避免配电网电缆故障问题，在出现紧急情况时能够实现迅速查找定位，从而避免电缆故障引起的供电系统瘫痪等一系列问题，造成不必要的经济损失。因此，对配电网电缆故障及其查找定位的研究，对于确保供电系统的正常运行，提高供电的安全性有着重要的意义。本文通过对配电网常见的故障及原因做出分析，从而具有针对性的提出了故障处理的措施及模式，以期望提供相关参考。

配电网电缆故障；查找定位

1 引言

当前，电力电缆由于维修工作量较少、稳定性较高等显著优点，在城市系统中得到了广泛应用。当前也有许多城市电网规划首选配电网电缆，此外，实现配电网电缆故障的快速查找定位，能够提高电缆故障的处理速度，还对于提高电力系统的可靠性及安全性有着关键的作用。事实上，配电网具有一定的特殊性，大部分电缆基本通过埋藏于地下管道的方式，实现正常运行，这也为电缆故障发生后的处理增加了难度。为了提高配电网供电的整体质量，许多区域已经基本实现了配电网自动化，当前配电网故障需要处理的问题也逐渐凸显出来，只有通过总结现有的配电网自动化故障处理的模式及方法，才能够在电缆故障时实现精确查找定位，从而确保供电系统的平稳运行。

2 供电配电网自动化的概念

配电网自动化的概念是形成于20世纪90年代，但是直到今天，配电网自动化技术还未能实现统一的规范和标准。配电网自动化系统能够真正意义上实现网络计算机技术与电力设备的无缝结合，从而在确保配电网正常平稳运行的同时，实现配电网事故的实时控制和监测。配电网电缆查找定位的实现，也能够在提高供电整体质量的同时，把供电部门的管理工作与日常实时监护相结合，从而确保用户的正常用电。按照系统结构，配电网自动化可以分为配电管理系统自动化、馈线自动化、用户自动化及变电站自动化等四个当面。其中，馈线自动化作为配电网自动化的关键人物，是确保供电正常平稳运行的重要保证。当前配电网自动化的实现，主要是指10kV配电网的自动化监控。

3 常见的故障及原因

近些年来，电缆故障的原因有多种，有部分研究人员也针对此类问题作出了具体研究，有数据显示，电缆故障问题的形成主要是绝缘损伤及导线断线等问题引起的，其中最为主要的问题就是绝缘强度的降低，导致绝缘层被击穿，从而造成了配电网电缆的具体故障。

3.1 机械损伤

机械损伤在配电网电缆故障中发生率最高，此类损伤虽然在发生时极易识别，但是却对配电网的影响最大。在直埋电缆上进行土建的施工，最容易造成电缆的损伤，甚至会造成电缆的短路。造成机械损伤的原因主要有几点：①电缆直接遭受外力的破坏，例如在建设项目时通过人为等其他因素，直接造成了外力的损伤；②原因则是电缆在安装过程中被破坏，这种情况主要是由于牵引力过大而造成的；③由于自然因素造成的电缆损伤，比如受环境因素制约，热胀冷缩作用对电缆造成的破坏，或者因山体滑坡等不可抗力造成的电缆头被拉断，这些情况都会造成电缆或者附件的破坏。

3.2 受潮或水浸

受潮或者水浸等因素也会造成配电网电缆的故障，这种电缆故障的发生率仅次于机械损伤的发生。由于电缆通常被埋藏在地下或者隧道之中，往往会出现长时间水浸的情况，这样往往会使得电场作用发生异常，进而直接对电缆的绝缘强度造成降低，尤其是在电缆受潮或者水浸的情况下，往往会造成跑油的情况，从而会增加电缆运行的不安全性，此外，电缆还有可能会在恶劣条件下被击穿或者被异物刺穿，这些原因都会在一定程度上对配电网电缆的正常运行造成影响，进而导致电缆进水情况的发生。

3.3 超负荷运行

由于电流的热效应的原因，当负载电流通过电缆时，往往会造成电缆的急剧升温，出现导体发热的情况，同时，集肤效应也会对绝缘介质产生一定的附加热量，从而导致电缆温度增加。尤其是在长时间超负荷运行的情况下，电缆难以承受过高的温度，就会对电缆造成直接的损伤，从而导致电缆老化现象的加快，甚至出现被击穿的现象。尤其是在高温的夏天，室外温度的增高，也会致使电缆温度的迅速增加，因此在夏天配电网电缆故障的发生率高于其他季节。

4 配电网查找定位自动化的难点分析

配电网电缆想要实现查找定位，一般对于设备的要求较高，此外，由于建设规模大、投资资金较高等因素，实现配电网查找定位的自动化面临着几个方面的难点：①变电站的10kV出线开关、开闭所、配电变压器等作为配电自动化的控制主要对象，涉及的内容较为广泛，这也给系统组织的具体管理带来了诸多困难。②配电网中部分开关设备等都设于户外，这使得设备受环境因素的影响较大，因此配电网自动化系统的承受能力是当前研究需要重点关注的问题之一。③在配电自动化站内，由于设备数量较少，当前通信手段难以满足全部设备的标准和要求，因此需要将多种手段与通讯技术相结合，这在一定程度上也增加了通信系统运行的难度。

图1 配电网管理系统主要功能图

图2 故障定位整体步骤示意图

5 常见的电缆故障点寻测方法

5.1 传统的方法

早前在电桥法的试用下，主要是通过调节桥臂的平衡，实现数据与电缆总长度计算距离的统一，但是这种方法误差较大，后来局域行波在长线上传输的理论基础，发现了行波在电缆线路中遇到阻抗不同的点时，能够产生折射现象，从而确立了通过收集波形而分析故障点位置的方法。

（1）低压脉冲法是指以低压脉冲测量故障点的反射脉冲与反射脉冲的时间差，来实现故障点的查找定位。这种方法对于断线及低阻故障较为实用，只要选择的波速度能够精准去顶，就能够实现距离的准确测算。

（2）脉冲电流法是指用高压治理脉冲击穿故障点，在用线性耦合器在电流击穿时，通过运用电流脉冲与发射脉冲的时间差，来实现故障点距离的确定，这种情况主要适合于高阻故障的确定，在实际运用中成功率也难以确定，受现实因素影响较多。

表1

5.2 多次脉冲法

由于高阻接地时波形较为复杂且难以判断，因此在原有基础上又出现了二次脉冲的研究理论，此类方法在实际操作中也取得了较好的效果。其主要原理是通过对故障电缆发射低压脉冲，由于脉冲在高阻故障点的变化较小，因此不会产生反射现象，这也使得脉冲在另一侧的终端被反射回来后，能够使得仪器将完整的波形进行保存，这样再对故障点电缆发射高压脉冲后，能够实现故障点的击穿，从而形成低阻故障，而此时仪器通过触发低压脉冲，使得被击穿的故障点实现反射，最后一期将两次低压脉冲的波形叠加起来分析研究，就能够确定故障点的位置。

6 配电网电缆故障查找定位处理的主要措施

在配电网运行中，采用何种控制模式现故障的查找定位对于配电网的及时恢复有着重要的影响。

6.1 馈线的典型供电结构

当前，环网和辐射网作为我国10kV馈线的两种主要供电结构，部分辐射网也逐渐被改造成了环网结构，随着自动化技术及网络信息技术的迅速发展，馈线的供电结构也得到了不断地优化和提升。所谓手拉手线路结构，是指一条出线经变电站出线开关后，经若干分段开关分段，到联络开关；联络开关再经若干分段开关，经另一出线开关到另一变电站；而闭环结构则是指在配电网正常运行情况下，实现联络开关的断开。

6.2 两种故障处理模式

基于主站监控的馈线故障处理模式。在这种模式下，需要将各个开关装设馈线终端单元，在正常情况下，各馈线终端单元相应柱上的开关实现运行信息的才能，从而将这些信息实现反馈，这种故障处理方案能够帮助迅速确定故障源及地点，从而迅速恢复供电的使用，该方案是当前馈线故障处理中较为常用的方式，从而实现故障的迅速查找定位，在恢复供电，实现故障隔离等方面都发挥着重要作用。

基于系统保护的馈线故障处理：

当前，在馈线网络发生故障情况后，在各个开关处安装的馈线终端单元能够迅速实现启动，在判断自身公里方向的同时，实现相邻单元的通信配合。通过综合分析后，能够迅速确定故障发生的区段，从而实现故障的一次性处理，这种模式也能够快速实现故障的隔离，减少对非故障区段的影响，从而使得馈线故障的处理更为合理。表2为低压配电网定位的其他方法与措施，希望能够提供相关参考。

表2 低压配电网故障定位其他方法与措施

7 结束语

在当今社会配电网电缆的使用中，电力电缆由于其自身的诸多优点被广泛应用于电力系统之中，一旦发生电缆故障，如何实现故障点的查找，确认故障点的位置并实现故障的及时清除，依旧是供电部门需要面临的重要问题，因此相关单位应当引起重视，在原有理论基础上实现配电网故障的迅速查找定位，从而确保配电网的平稳运行。

[1]司冬梅.10kV配电网离线故障定位和检测系统的研究[D].华北电力大学（北京），2009（2）：25～28.

[2]王彦霞.电力电缆的故障和查找方法[J].科技情报开发与经济，2007，17（28）：264～266.

TM75

A

1004-7344（2016）36-0069-02

2016-12-7

张晓萌（1988-），女，研究生，主要从事电缆运检工作。