10 kV电力电缆故障查找及定位技术探究

顾嘉禄 张欢欢

摘 要：电缆查找定位技术是一种用于准确定位和找到电缆故障点的技术手段，它利用各种电力测试仪器和方法，结合电缆特性和故障類型的分析，通过测量电缆参数、分析电缆波形和信号传输特征等手段，以实现对电缆故障位置的精确定位。常用的电缆查找定位技术包括电位测量法（如声测法、电表检测法等）、高压闪络测量法、电桥法、行波法等。这些技术各具特点，能够应用于不同类型的电缆故障定位。通过采用合适的技术手段，可以快速、准确地找到电缆故障点，为电力系统的维护和故障修复提供技术支持，保障电力供应的连续性和可靠性。

关键词：电力电缆  故障  查找  定位

中图分类号：TM421

Exploration of Fault Finding and Locating Technology for 10 kV Power Cables

GU Jialu  ZHANG Huanhuan

（ Fengxian Power Supply Company， State Grid Shanghai Municipal Electric Power Company， Shanghai， 201499 China）

Abstract： Cable finding and locating technology is a technical means used to accurately locate and find cable fault points. It uses various power testing instruments and methods， is combined with the analysis of cable characteristics and fault types， and achieves the precise location of cable fault locations by the means of measuring cable parameters and analyzing cable waveforms and signal transmission characteristics. Common cable finding and locating technologies include potentiometry （such as sonometry， the meter detection method， etc.）， the high-voltage flashover measurement method， the bridge method， the traveling wave method， etc.， and these technologies have their own characteristics and can be applied to the location of different types of cable faults. Cable fault points can be quickly and accurately found by adopting appropriate technical means， which provides technical support for the maintenance and fault correcting of power systems， and ensures the continuity and reliability of power supply.

Key Words： Power cables; Fault; Finding; Locating

在过去，电力检修主要依赖于人工经验和技能进行操作和维护。这种传统的手工检修方式受限于人力资源和操作水平，工作效率较低，存在安全风险；检修过程中主要依赖目视检查和手工操作，无法全面获取设备的状态信息，故障诊断和维修依赖于经验判断。随着科技的进步，数字化、自动化和智能化技术在电力检修中得到广泛应用。传感器、数据采集系统和监控设备的使用使得设备状态和数据信息可以实时获取，并进行远程监测和诊断分析。自动化设备的引入提高了工作效率和安全性，机器人技术可以代替人工进行高风险和重复性操作。智能化系统的应用使得设备的自动监测、预测性维护和故障诊断成为可能，检修工作更加高效、精确和可靠。未来电力检修将继续向数字化、自动化和智能化方向发展。随着物联网、大数据和人工智能等技术的发展，电力设备将实现更加智能化的监测和管理。智能传感器和设备将广泛应用于设备状态的实时监测和数据采集，大数据分析和人工智能算法将用于设备故障预测和优化维护计划。同时，虚拟现实和增强现实等技术也有望应用于培训和操作指导，提高检修工作的效率和准确性。

1  10 kV电力电缆的概念

10 kV电力电缆是一种用于输送高压电力的电缆，其额定电压为10 kV。其在电力系统中起着重要的作用，用于将发电厂、变电站和负载之间的电能进行可靠和安全的传输。10 kV电力电缆由导体、绝缘层、屏蔽层和护套层等组成。导体通常采用铜或铝材料，因为它们具有良好的导电性能和机械强度。绝缘层通常采用聚乙烯（PE）、交联聚乙烯（XLPE）或橡胶等材料，以阻止电流泄漏或接地。屏蔽层由金属或半导体材料构成，用于减少电磁干扰和提高电场分布均匀性。护套层则是保护电缆免受外界环境的损害，如机械压力、化学腐蚀等。10 kV电力电缆的主要特点是额定电压高、传输功率大、输电距离远。相较于低压电缆，10 kV电力电缆需要更严格的设计和制造，以确保其在高电压下的安全可靠性。它广泛应用于城市电网、工业领域和大型建筑物等场所，用于供电、配电和输电等任务。

10 kV电力电缆的安装和维护需要遵循特定的标准和规范。在安装过程中，需要注意电缆的敷设深度、弯曲半径和接頭的可靠性。定期的巡视和检测可以帮助及早发现潜在问题并进行修复，以确保电力系统的稳定运行。随着能源需求的增加和电力系统的发展，10 kV电力电缆在现代社会中扮演着重要角色。其为人们提供了可靠、高效的电力输送和供应，支持着工业生产、商业运营和日常生活的正常运行。

2  电力电缆故障的原因分析

2.1  短路低阻故障

短路低阻故障是指电缆中两个或多个导体之间发生意外的低电阻连接，导致电流绕过正常的电路路径形成异常大的电流回路。这种故障通常会导致电流异常升高，可能造成电缆过热、电力设备损坏甚至引发火灾等严重后果。短路低阻故障可能由多种原因引起，包括导体之间的绝缘层破损、导体之间的异物或湿度导致的直接接触、接线端子接触不良、设备的错误操作或设计缺陷等[1]。

2.2  开路故障

开路故障是指电缆中的导体之间发生完全或部分的断开，导致电流无法在正常路径上流通的故障情况。在开路故障发生时，电流无法通过断开的导体，导致电路中断，从而影响设备的正常工作。开路故障可能由多种原因引起，包括电缆的物理损坏、导体的断裂、接线端子松动或脱落、设备的错误操作或设计缺陷等。开路故障可能导致电路无法通电、设备失去电力供应或信号传输中断等问题。

2.3  高阻故障

高阻故障是指电缆或电路中出现阻值异常高的部分，导致电流流过的路径阻力大大增加的故障情况。在高阻故障中，电流无法在正常的阻抗范围内流动，而会受到高阻抗区域的限制，导致电路的异常行为或完全中断。高阻故障可能由多种原因引起，如电缆绝缘老化、绝缘材料破损、接头松动或氧化等。当高阻故障发生时，电流在故障区域受到阻碍，导致电压降升高，电路的功率损耗增加，甚至引发设备过热、短路等安全风险[2]。

2.4  闪络故障

闪络性故障是一种电气故障，指的是在高电压环境下，两个电极之间产生闪电放电的现象。闪络性故障通常发生在绝缘介质表面或电气设备的绝缘结构上，当电压升高到一定程度时，绝缘介质无法承受电场强度，导致电晕放电或闪络放电的发生。闪络现象会导致电流突然增大，造成设备的短路或烧毁，甚至引发火灾等严重后果。闪络性故障通常与环境湿度、污秽程度、绝缘材料质量和设备设计等因素有关。

3  智能化10 kV电缆故障查找、定位技术分析

电缆故障分类及检测定位方法，如表1所示。

3.1  数字化二次脉冲法

近几年，针对高阻接地时波形难以判断的情况，二次脉冲理论应运而生，并在实践中取得了良好的效果。利用数字化传感器对电缆的脉冲信号进行采集和记录，将数据以数字形式保存，助于后续分析和故障原因定位。数字化技术使得对采集到的脉冲信号进行更精细的处理和分析成为可能，更准确地定位故障点。采用自动化控制的脉冲发生器，能够在设定的时间间隔内自动产生二次脉冲，简化操作过程，提高效率。集成自动化设备和传感器，能够实时对电缆故障进行检测和定位，无须人工干预，缩短定位时间。利用人工智能算法对历史脉冲数据进行学习和分析，找出电缆故障的规律和特征，提高故障定位的准确性。结合智能化传感器和算法，能够自动判断是否有故障发生，并根据故障特征自动调整脉冲参数，实现智能化的故障定位。此外，该方法对于不同类型和长度的电缆都适用，具有较广泛的适用性[3]。

3.2  声测法

声测法是一种电缆故障检测方法，其主要依据是根据电缆放电打火时产生的声音来判断故障位置。利用数字化传感器采集声波信号，将声波信号转换为数字数据，有助于准确记录声波信号特征和参数。数字化技术使得对采集到的声波信号进行更精确的处理和分析成为可能，从而更准确地定位电缆故障点。采用自动化控制的声源发生器，能够在设定的时间间隔内自动产生声波，简化操作过程，提高效率。声测法在电缆故障检测中具有一定的优势，它是一种非接触式的检测方法，无须对电缆进行拆解或接触式测试，减少了对电缆的干扰和损坏风险。同时，声测法对各种类型的电缆故障都具有一定的敏感性，包括局部放电、击穿放电、电弧放电等。

3.3  电表检测法

电表检测法作为一种传统的电力电缆故障定位方法，随着数字化、自动化和智能化技术的应用，其效率和可靠性得到显著提升。传统的模拟电表逐漸被数字化电表取代，数字化电表能够以数字形式准确记录电缆的电流、电压等参数，提高测量的精度和可靠性。数字化电表可以实时记录测量数据，并通过数字通信技术将数据传输到监测中心或云平台，实现数据的远程监控和分析。数字化电表配合自动化技术可以实现自动测量和数据分析，无须人工干预，提高故障检测的效率和准确性。自动化电表可以设定故障阈值，当监测到电缆故障时自动发出报警，实现实时故障监测与处理。这些技术的综合应用使得电表检测法更加高效、准确和智能化，有助于提高电缆故障定位的效率和可靠性，同时也为电力设备的维护和电力系统的稳定运行提供了更多的科学依据。

3.4  高压闪络测量法

高压闪络测量法是通过施加高电压脉冲到电缆绝缘上，观察是否发生电晕放电或闪络现象，以判断绝缘系统的健康状况。在高压闪络测量中，首先需要将测试电缆与高压闪络测量设备连接，并施加特定的高压脉冲，观察电缆绝缘上是否出现电晕放电或闪络现象。当电缆绝缘存在缺陷或损坏时，高压脉冲的作用会导致局部电场强度过高，从而引发电晕放电或闪络现象，这些现象通常表现为在电缆表面或绝缘材料中形成光亮的放电通道[5]。通过观察放电的发生频率、强度和位置，可以评估电缆绝缘的质量和抗击穿能力。高压闪络测量法具有快速、直观和非破坏性，可以快速检测电缆绝缘的健康状况，无须切割或打开电缆，从而减少了维修和修复的工作量。高压闪络测量法适用于各种类型和规模的电缆绝缘系统，并且可以在实际工作环境中进行测试[6]。

4  结语

电力电缆故障的查找和定位对于电力系统的正常运行和可靠供电具有重要意义，及时准确地找出电缆故障点，可以快速修复故障，减少停电时间，提高供电可靠性。通过定位电缆故障点，可以避免对整条电缆进行大范围的排查和更换，从而降低了维修成本和维修时间。此外，电缆故障的查找和定位可以帮助分析故障的原因，改进电力系统的设计和运行，提高系统的抗干扰素力和故障排除能力。应科学合理地比较各种测量方法的优缺点、适用环境和原理，以进一步提高电力电缆的运行安全可靠性，更好地为社会大众的用电需求提供服务。通过不断探索和改进，能够不断提高电缆故障查找及定位技术，确保电力系统的稳定运行，为社会的发展和进步提供可靠的电力支持。

参考文献

• 蒋志炀，白晓斌.基于嵌入式Linux操作系统的电缆故障测距系统研究[J].电线电缆，2021（6）：31-35.

[2] 邢立勐.内部放电状态下电缆终端电-热场特征与故障诊断方法研究[D].成都：西南交通大学，2021.

[3]张牧烨.电力电缆故障定位和故障诊断方法研究[D].济南：山东大学，2022.

[4]王娟.高压电力电缆故障检测及定位系统研究[D].太原：太原理工大学，2020.

[5]田二伟，刘持涛，林顺富.基于差分和变换的电力电缆故障行波定位方法[J].上海电力大学学报，2020，36（5）：461-465.

[6]刘一铭，李峰，徐丙垠.电力电缆故障放电声自动识别与起点标定算法[J].南方电网技术，2020，14（3）：35-41.