10 kV 电缆故障诊断分析及预防策略

王 浩，李炳全，秦培林

（安徽国电电缆股份有限公司，安徽芜湖 238335）

1 10 kV 电缆常见故障

（1）线路升温。为避免占用地面空间，电缆主要埋设于地下，因此极易出现线路升温导致断线故障。断线位置最高温度可能达到150 ℃，接头处会有明显烧黑或烧红现象。导致线路升温的主要原因多是导线接头连接工艺或线路负荷不合理。

（2）过流保护灵敏度低。10 kV 电缆线路运行过程中会设置较高的标准，同时也需承载较大负荷，且供电路度相对较长，因此电缆线路末端很容易出现低于标准值的最小两相短路电流。引起该故障的主要原因是线路过流保护灵敏度不高，电缆负荷电流超过设计值引起发热。

（3）电缆外护套穿孔。大部分10 kV 电缆都会设置外部保护套，减少外力对电缆的冲击，而一旦电缆保护套受损，也会对电缆结构产生影响，无法有效保护电缆。电缆保护套穿孔的主要原因是受外界因素影响，例如电缆埋设位置存在较强的电化学侵蚀，保护套被腐蚀穿孔，引发故障。

（4）短路故障。电缆发生短路主要是由于线路弧度垂线较大引起的，例如户外风力作用或线路两根接处点缠绕等。此外，10 kV 电缆运行过程中的线路升温也会影响电缆本身的物理性能，线路表皮绝缘层损坏暴露电缆内部结构形成搭接就会发生短路。

（5）断路及接地故障。断路是指电缆线路中出现断路导致电流连接不通造成的故障，其主要原因是线路连接不良、线路搭接处断开等。接地故障是由于线路与大地连接引起的，接地故障会导致该区域对周围物体形成放电而引起严重的安全事故。

（6）基础故障。基础故障主要是由于电缆本身的设计、材料及生产工艺等方面出现问题引发的故障，例如线路屏蔽技术不合理，长期运行过程中电缆机械强度逐渐下降，电缆线路材料质量不合格，尤其是外护套、绝缘层等，电缆附件材料存在质量问题也会引起故障。

2 10 kV 电缆故障原因分析

导致10 kV 电缆发生故障的主要原因包括以下两个方面：

（1）外部因素。10 kV 配电线路的排布方式比输电网更加复杂，需要经过河道、铁路、房屋、公路等结构复杂的地区，例如城市中布置10 kV 配电线路网络途径公路，出现交通事故时可能会触碰到路旁电线杆，将直接影响10 kV 线路的正常运转。并且在城市化建设过程中，城镇空地在建设房屋、住宅等工程项目时前期规划不合理，10 kV 电缆线路的铺设可能因此受到影响，且存在施工过程中损坏线路网络的情况。

（2）内部因素，包括电缆自身材料、附件质量不合格等。电缆附件属于多层固体绝缘结构，在构件制作、安装过程中如果出现质量问题，也会引起电缆故障。例如电缆中间接头处密封可能会出现电泳效应，在界面上凝结为介电水珠，可能导致界面放电，电缆内部也会出现短路故障。在电缆运行过程中会由于负荷变化和环境温度的影响出现热胀冷缩现象，尤其是热收缩问题会影响到附件的密封性能，大气中的潮气、水分就会渗透到绝缘层与电缆附件之间，引发附件内部短路故障。此外，电缆接头也易发生预制型故障，主要原因是由于终端回弹能力、定伸强度不好，附件复合界面形成的紧握度无法达到规定压强标准，界面沿面即使在干燥的环境条件也会出现放电现象。在天气发生明显变化时，电缆终端材料会加速老化而引起漏电，并且电缆附件绝缘层和终端沿面也会出现放电现象，最终引起故障。

3 10 kV 电缆故障诊断方法

3.1 全面搜查法

所谓全面搜查法是指逐一核查施工图中所标注的电力电缆线路、相关运行数据，确定异常数据并判断故障位置。全面搜查法需要技术人员全面搜查电力电缆位置的故障问题，直至确认故障点为止。该方法通常适用于一般性的电力电缆线路短路故障，尤其是需要检测一些细节问题时。例如，10 kV 电缆敷设于比较恶劣的地理环境，电缆会在工作过程中产生大量的热，导致线路绝缘性能降低，引发短路故障。不过全面搜查法耗费时间长、工作效率低，在日常工作中应用较少。

3.2 遥测法

遥测法主要是利用万能遥测电笔快速查找故障，该方法适用于10 kV 电缆线路发生接地故障时。万能遥测电笔具有通、断检测功能，能够快速确定电缆断路线。将断路线与交流电源火线连接，其他非断路线接地，再将万能遥测电笔调整遥测功能一挡或二挡，用笔由接电源火线端的电缆开始，笔体接近电线外皮向前移动，电缆如没有故障，万能遥测电笔就会发出声音；一旦测出电缆存在故障点，则声音消失。该方法检测效率更高，但外部环境因素会影响其检测的准确率，如检测现场存在不确定磁场或环境湿度较大时，会干扰万能遥测电笔的检测，无法准确排除故障。遥测法也不适用于变压器数量多、电力线路长、架空交叉连接复杂等情况，复杂的作业环境会导致排查数据失真，无法准确、及时发现故障。

3.3 仪器检测法

常用的10 kV 电缆故障诊断仪器包括故障指示器、故障定位仪、直流试送仪等。

故障指示器是主要指示故障电流流通，通常安装于10 kV电缆配电线路上、箱变、环网柜及分支箱中。当线路发生短路时，故障指示器会显示红色报警，根据报警可迅速确定故障区段及故障点，无需再通过巡线或者分段合闸试送电等方式确定故障，可有效提高故障检测效率、缩短停电时间。

故障定位仪主要针对含有金属导体的电缆进行故障检测，10 kV 电缆的金属导体包括线对、护层、屏蔽层等。故障定位仪的工作原理包括弧反射法、三次脉冲法等，可探测地埋式电缆及地下住宅配电系统，通过故障定位仪可定位测试对地绝缘不良故障点、探测线缆路径、测试线缆埋深。相比故障指示器，故障定位仪的定位精度更高，具有更强的抗干扰性能，能够降低人力成本，提高故障排查效率，从而提高电力企业的经济效益。

直流试送仪可以在不破坏绝缘材料性能的前提下测试各种电器装置、绝缘材料、绝缘结构的耐压能力，能够克服传统依据线路绝缘送电导致的事故隐患，主要适用于各种配网线路送电前的耐压试验。利用直流试送仪对绝缘材料、绝缘结构施加高压，检测10 kV 电缆线路的绝缘耐受工作电压，对电缆及相关设备的绝缘性能进行检测。

4 10 kV 电缆故障预防策略

4.1 实时监测电缆用电负荷及温度

在10 kV 常见故障中，电缆线路升温的占比较高，因此要加强电缆用电负荷及温度的监测，严格按照相关规范、要求监测相关指标，能够及时发现线路异常问题，及时采取故障排查及处理措施。理论上，电缆所能承载的负荷峰值即为电缆横截面的最大电流，但在实际运行过程中，一旦10 kV 电缆中形成最大负荷电流就会严重损伤线路结构的完整性，特别是电缆线路长期运转过程中，最大电流会增加电缆的故障率。因此，要针对10 kV电缆线路配置性能良好的温度及用电负荷检测仪表，并设计周密的检修计划，实时监测电缆温度、用电负荷等指标，一旦发现异常及时进行检测、勘察，降低线路故障率。

4.2 选择质量可靠的附件

电缆线路需要通过相关附件连接其他设备，因此电缆线路附件也是10 kV 电缆线路日常维护的重要内容。实际电缆线路运行过程中，高压极与接地极的外绝缘可选择无机材料，保证电缆两侧末端电缆头的绝缘与密封性能，尤其是连接电缆与其他电网装置时，无机材料可起到绝缘作用，保证线路连接的可靠性、稳定性。电缆接头与电缆终端试样需要符合直流、交流耐压试验。为保证其能够承受恶劣环境中的机械应力，同样要保证结构的机械强度，针对固定敷设的电缆，要保证其抗拉强度大于其导体抗拉强度的60%。

4.3 加强线路的施工及维护管理

首先要合理设计10 kV 电缆施工网络，施工前要全面了解施工环境，按照电缆敷设情况进行施工，减少施工对线路的干扰。施工前做好各种电缆线路的测试，及时排除线路中存在的异常，保证线路运行的安全性后再进行后续施工。

其次，要在施工过程中加强现场的安全管理及组织管理。针对施工人员、技术人员加强安全培训、教育讲座等，不断强化安全意识，并通过培训考核保证培训效果。针对10 kV 电缆线路采取合理的防雷技术，与其他部门进行交流、沟通，保证施工的顺畅性。做好施工现场的技术交底，保证施工技术人员熟练掌握技术要点，提高施工质量。

最后，做好电缆施工的验收质量管理。施工完成后要针对其附件进行严格的质量验收，在相关技术部门、管理部门的监督下制作及应用附件，并做好详细记录，保证电缆工程的验收质量。

5 结束语

10 kV 电缆线路是重要的民生基础设施，社会经济快速发展离不开稳定、可靠的电力供应。在实际工作中，技术人员要善于总结10 kV 电缆的常见故障，分析故障发生的原因，通过科学手段诊断故障，并采取有效措施预防故障再次发生，保证电网系统稳定运行。