配电网电缆故障及其查找定位

吴一波

（国网襄阳供电公司检修分公司，湖北襄阳441003）

1 引言

随着我国城镇化建设的快速发展，配电网已经逐渐成为目前供电的主要方式，输配电系统当中的电缆所占比例也不断增加。但是电缆经过长时间的使用，导致其在外力破坏、受潮腐蚀以及超负荷使用情况下时常出现电缆故障问题，这对工业生产与人民生活造成了极大的影响。因此，采取有效的故障查找与定位的方法实现快速修复故障，保证供电的稳定性，降低人们的经济损失。通过对电缆故障相关的定位查找技术进行研究，能够为今后故障查找定位提供技术支撑，对保证我国配电网长期稳定运行具有良好的现实意义。

2 配电网电缆常见故障及其原因

2.1 机械损伤

机械损伤对于整个配电网来说，其是发生电缆故障的最为主要问题，其在出现问题时能够快速实现识别，然而对于配电网的稳定运行带来的影响也是最大的。导致电缆损伤最常见的方式便是在直埋电缆正上方开展土建施工，严重情况会导致电缆出现短路故障。导致机械损伤通常有如下三点原因：第一，电缆直接受到外力破坏，比方说在项目建设过程中，由于人为操作不当导致外力对电缆造成破坏性损伤；第二，电缆在进行安装过程中出现损伤，这主要是因为电缆拉伸过程中用力过大导致；第三点便是因为自然因素导致电缆出现损伤，可能是因为环境温度发生剧烈变化，在热胀冷缩原理下导致电缆出现损伤，也可能是由于发生山体滑坡或地震等不可抗力导致的电缆断裂，这会导致整个电缆及其配件出现损坏。

2.2 受潮或水浸

受潮或者水浸也是导致电缆故障的主要原因之一，这类故障相比于机械损伤带来的故障较少。该故障主要是因为电缆一般长时间埋于地下和隧道当中，常常会发生长期受潮和水浸影响，进而导致电场作用出现一定的异常，使电缆绝缘强度出现不同程度的降低，特别是在电缆处于受潮和水浸状态时，常常会出现跑油问题，最终导致电缆配电过程中的安全性大大降低[1]。此外，当电缆铺设环境较为恶劣，可能会出现击穿或刺穿问题，这也会对配电网电缆造成不利影响，最终使电缆出现进水问题，造成电缆运行故障。

2.3 超负荷运转

因为电流具有热效应，所以当负载电流经过电缆过程中，常常会使电缆出现温度升高现象，最终导致导体出现发热问题，而且集肤效应同样使绝缘介质出现或多或少的附加热量，最终造成电缆温度显著的增加。特别是电缆处于长期高负荷运转时，电缆温度过高导致其无法承受，便会导致其出现不同程度的损伤，进而使电缆老化逐渐的加重，严重情况下便会出现击穿问题。特别是在夏天高温情况下，室外温度不断的增高，也会造成电缆温度快速上升，这也是夏天配电网发生电缆事故的概率相比于其他季节更高的原因之一。

3 配电网电缆故障查找定位方法

3.1 声测法

电缆故障定位目前广泛使用的方法便是声测法，能够对电缆当中存在的多数故障做出良好的测试，但是对接地电阻造成的故障做出测试，经过长期的应用证明该方法具有非常好的查找定位效果。声测法定位原理如图1所示。

图1 声测法电缆故障测试原理图

声测法在实际应用过程中采用的原理主要如下：不断使直流电源电压进行升高，使其不断向电容器进行电能存储，当电容器两侧间存在的电压不断升高，使其达到一定的数值时，球间隙便会出现击穿电压，进而使电容器电压不断向故障电缆表面进行作用，最终使故障部位出现放电现象，使该处发生电火花放电现象，并且存在电测波辐射和振动声响。

3.2 高压电桥法

高压电气法进行故障定位主要应用的原理是电桥原理，如图2所示。因为电缆自身存在的电阻分布较为匀称，并且电阻与长度间具有正比例关系，所以利用电桥法能够实现对故障点的定位。该方法在实际查找定位当中具有操作便捷、定位效率快以及定位精度高等优势，同时因为使用的直流电源，通常不会发生电流衰退情况。通常在受潮或水浸类型的电缆故障当中较为适用，在高阻故障方面的查找也相对较简便。高压电桥法只需要5mA电流便能对2m范围内的电缆进行精准的定位，而且能够应用于护层定位当中，不会造成护层出现过大的灼烧，后期修复也相对较为方便。但是该方法也就有显著的制约，即电缆长度一般都很长，故障点仅仅是其中极小的范围内，导致在实际故障定位过程中具有较大的难度，需要根据电力部门提供整个电缆相关的所有资料进行查找，一旦资料不全便会造成故障定位存在偏差。此外，高压电桥法不能对断线故障做出有效的诊断，使其应用上存在一定的制约性。

图2 高压电桥法电缆故障测试原理图

3.3 音频感应法

音频感应法一般使用在电阻值不超过10Ω故障当中，可以对三相短路与接地故障等做出较好的查找与定位。在使用时间长且资料存在缺失的情况下也能实现较好的故障定位，利用音频感应能够对故障电缆位置及其埋深做出较高的测定。该方法主要是发出音频感应电流，使其经过电缆时周围出现交变磁场，并将感应线圈接近电缆，利用线圈将电信号换成音频信号，并利用耳机对信号进行接收，沿着电缆线移动线圈，根据声音信号的改变情况实现对故障点的查找定位。简而言之便是在电缆箱上施加音频电流，电缆看作辐射磁场的圆心，圆心的位置磁力分布最为密集，越向外越分散，能够利用这一原理实现故障点的感应。但是该方法具有一个显著的应用缺陷，即无法对单相接地故障实现有效的定位。

3.4 脉冲法

脉冲法主要应用的原理是利用脉冲信号实现电缆故障的查找与定位。在电缆导体中输入一个脉冲信号，根据脉冲信号发射与反射间存在的时间差实现对鼓掌距离进行测试。该故障具有的显著优势有操作便捷、可以生成清晰的脉冲信号波、不用电缆相关的任何资料、同时对电缆不会造成过多的伤害。但是也存在显著的不足之处，即适用范围也相对较为有限，当出现接地短路故障时，引起发射波存在较大程度的衰减，不能有效地检测出故障所在，同时由于电缆宽度有所制约，导致脉冲法无法有效发挥其作用，特别是对闪络形式的故障，查找定位效果较为不明显。

4 结论

配电网电缆在运行过程中，时常会因为外力损伤、受潮与超负荷运转等原因导致其发生故障，通过采用有效的查找定位技术能够快速进行修复，但是目前常用的技术均存在一定的不足。因此，今后需要对查找定位技术进行研究，研发高效的故障查找定位方法，以保证配电网长期稳定运行，为社会创造出更多的价值。特别是在我国加大力度建设智能电网，利用科技手段实现电缆故障查找应该成为今后的研究重点。