贺光晏，刘勇，欧阳瑞隆，黄浩锋，胡海兵，林展洪

（广州粤能电力科技开发有限公司，广东广州　510600）



一起10kV电缆高阻接地故障的查找与分析

贺光晏，刘勇，欧阳瑞隆，黄浩锋，胡海兵，林展洪

（广州粤能电力科技开发有限公司，广东广州510600）

摘要：10kV电缆是现代高压传输系统的主要形式，电缆故障测试现场环境恶劣，杂音大，因此单纯用某一种方法很难准确地找到故障点。通过分析现场故障测寻的实际情况和比较分析各测寻方法的特点，提出了电缆故障测寻的一般步骤。

关键词：10kV；中间头；电缆故障；故障查找

0　引言

随着城镇化的进一步推进，人口的聚集对经济的发展也起到了越来越积极的作用。伴随着人口聚集和城镇的发展，人们对能源特别是电的需求也是巨量的。如何利用有限的空间，在错综复杂的城市管线网里安排好配电线路是每一个城镇发展都必须面对的问题。而10kV交联聚乙烯电缆能很好地解决此类问题。随着10kV电力电缆越来越多的运用到配电网络中，当电力电缆发生故障后，如何最快地确定故障类型，迅速、准确定位，如何在最短时间内查找出故障点并分析故障产生的原因，本文为日后此类故障的解决提供参考。

广东某城市配网电缆（电缆参数如表1）在进行电缆震荡波局部放电试验前，A、B、C相电缆的绝缘电阻分别为316MΩ、133MΩ、20MΩ，当A、C相分别在12.6kV（1.45U0）和9.3kV（1.7U0）电压时发生放电。

表1　电缆参数

1　分析及措施

由于C相绝缘电阻值力偏低，且电缆A、C相已经发生过放电。同时考虑到恢复供电，故对电缆进行交流耐压试验，谐振频率为30～200Hz。A、C相分别在12.6kV、9.3kV仪器跳闸。试验后电缆A、B、C相绝缘电阻为0MΩ、118MΩ、4MΩ，B相通过交流耐压试，验试验时间为5min，B相正常。利用万用表对A、C相电缆芯对屏蔽层的绝缘电阻进行测量，测得阻值为22MΩ左右，按电阻大小分类，小于100kΩ为低阻故障；大于100kΩ为高阻故障。因此可以确定A、C两相属于高阻接地。

2　故障的查找

交流耐压试验过程中A、C相电缆发生放电后，采取以下措施逐步对电缆故障点进行准确定位［1-2］。

2.1波反射法预定位

利用sebaKMT电缆测距仪对故障电缆施加脉冲波形，欲通过反射波位置进行故障定位，但由于A、C相故障属于高阻故障，利用此方法未发现故障点的位置。

2.2二次脉冲法预定位

二次脉冲法与波反射法相似，都是利用反射波的位置进行故障定位。所不同的是二次脉冲法需要在故障相施加低压脉冲，利用二次脉冲瞬间击穿故障点后反射波的变化进行故障定位。但由于A、C相故障属于高阻故障，利用此方法仍未发现电缆故障点。

2.3高压电桥法预定位

由于故障电缆是高阻接地，为放大故障效果，事先采用HDBM-30/4电缆故障定位电源对电缆进行烧穿。选择B相电缆为完整相，采用GZD-400A电缆故障定位电桥进行对A相和C相故障点进行初步定位，定位原理图如图1所示。

电桥法故障定位利用故障相放电点引起的绝缘电阻变化进行定位的。即根据故障相两侧绝缘电阻的比例可计算电缆故障点的位置。定位结果显示，A相电缆故障点位于距离试验位置701m处，C相电缆故障点位于距离试验位置1236m处。

图1　电桥法故障定位原理图

2.4声磁时间差法准确定位

对故障点进行初步定位后，采用电缆路径仪沿电缆沟进行巡线，并最终确定了电缆的走向。然后采用HDL-1B电缆故障定位仪在故障点附近查找故障，其原理如图2所示。在故障电缆相注入高压直流脉冲后，电缆芯对屏蔽层或外护套放电，在此过程中发出电磁信号和声信号。故障识别仪利用声磁信号时间差进行故障点定位。但该方法易受环境噪声的影响，且容易受信号折反射影响，对穿管电缆识别不是非常明显。由于电缆已经达到了3km，所穿过的街道以及河道都是比较复杂的环境，因此这种方法没有查找到故障点位置。

图2　声磁时间差法识别电缆故障点

2.5跨步电压法准确定位

由于声磁时间差法识别效果不太明显，进一步采用跨步电压法进行故障定位。其原理是在电缆故障相注入高压直流脉冲后，电缆故障相对地放电，在放电点附近电场方向发生变化，从而可对故障点进行准确定位。但由于本次故障电缆为电缆芯对屏蔽层放电，而不是直接对地放电，采用跨步电压法需要经探针津贴在电缆外护套上才能有效识别跨步电压信号。而故障点附近为穿管结构，对电缆故障点识别有一定效果，但不够精确。图3为跨步电压法故障定位示意图。

2.6表面泄漏法准确定位

为进一步对电缆故障相进行精确定位，采用电缆护套表面泄漏法进行故障定位。其原理是在电缆故障相上施加400mA的直流，通过测量电缆外护套两点间的电位差进行判断。在电缆放电点附近，由于电缆接地，外护套两点间感应电势差也较低，而靠近直流电源侧电缆外护套两点间感应电势差越大，远离电缆故障点外护套两点间感应电势几乎为零。根据此原理，在电缆故障点附近经过多次测量后确认了电缆故障点的位置。A、C相电缆故障点均在电缆中间接头处。

由于年代久远，资料丢失的缘故，虽然多次测得A相故障点在中间头处，然而打开电缆井却没有找到中间头。经过多次的电缆路径测量以及主要工作人员的现场经验判断：故障点在中间头处。最后通过开挖在距离电缆井10m处找到了中间头。

图3　跨步电压法故障定位

3　故障分析

由A、C相电缆中间头的解体（图4和图5）可知，导致这次故障的原因可能有：

图4　A相中间接头两端的硅橡胶腐蚀

（1）外护套穿孔。这种情况的主要原因应该包括机械外力造成的损伤以及电腐蚀和化学腐蚀等。比如机械损伤，主要是指电缆安装时造成的损害，可能是电缆安装人员不小心造成；可能是没有按照技术要求进行安装，导致安装的结果不合格；也可能经过长期进一步侵蚀后此处保护层出现彻底破坏，从而使潮气得以侵入，加速了故障的形成和发生。如C相中间头在拆开外护套时，里面已经充满了水汽。

（2）自然原因。自然原因导致的电缆故障一般可包括电缆变形、绝缘物流失以及闪络故障等。很典型的一种情况就是地面沉降，一般穿过铁路、道路和一些高大建筑的电缆容易因为这些区域的地面沉降出现变形、损坏等故障，如A相故障点位置就在车流量很大的过桥的路口。主要是因为地面下沉后电缆在垂直方向的受力情况发生了改变，电缆外护套、铅包以及铠装等很容易发生破裂及折断，进而导致各种不同类型故障的发生。

图5　C相电缆芯压接处绝缘胶发黑

4　结论

电缆的高阻故障是电缆故障中较为多见的一种，也是目前较难测寻的故障类型。发生故障时确定故障类型以定位故障点的一般步骤如下［3］：

（1）查看故障电缆的基本情况，包括电缆的资料，长度以及铺设的走向和接头的位置以及数量等。

（2）判断故障电缆的性质，判断其是单相、双相或者是三相故障，是高阻、低阻还是泄露性或者闪络故障，电缆故障的性质判别对选用的方法和设备很重要。

（3）故障点粗测，通过选用合适的方法及合适的设备确定故障点，有可能故障不只一相或者一个点。

（4）故障点精测，由于电缆的运行环境复杂，且可能存在电缆对接头较多、运行时间较长等特点，一次或一种定位可能存在较大误差，因此，在尽可能的情况下多次定位才能测出故障点。

（5）故障分析。总结测试中的误差，有利于提高以后的测寻水平和效率。

5　结束语

电力电缆故障的测寻应选用合适的方法，特别是在现场环境复杂、电缆铺设年代久远、资料丢失不全的情况下，这就要求工作人员在有较强的专业技能之外必须有认真仔细的工作态度。如此才能尽快地发现电缆故障位置，减少停电对社会生活和工作的影响。

参考文献：

［1］刘义平，曹婷，魏文伟. 10kV电力电缆故障检测黄晖［J］.技术与应用，2012（9）：85-88.

［2］朱云华，艾芊,陆锋.电力电缆故障测距综述［J］.继电器，2006，34 （14）：81-88.

［3］卢山. 10kV电缆故障点测寻方法和现场应用实例［J］.湖北电力，2011，35（1）：31-32.

作者简介：贺光晏（1986-），男，助理工程师，本科，从事线圈类高压试验工作；刘勇（1980-），男，工程师，大专，从事线圈类高压试验工作；欧阳瑞隆（1988-），男，助理工程师，学士，从事发电机高压试验工作。