湖北省电力勘测设计院有限公司 安舟帆

高压电力电缆在城市地下电网、发电厂、变电站等场所应用广泛，但近年来，随着经济的发展电缆线路的数量不断增加，电缆故障发生概率也越来越大，严重影响供电系统运行的稳定性和安全性，使得电力电缆故障检测工作愈发重要。由于电缆及其附件的绝缘设计裕度较大而有效检测方法少，施工安装过程中产生的潜在缺陷。以下以某地110kV 变电站110kV 电缆输电线路绝缘击穿故障为研究对象，剖析事故原因及实际解决办法。

1 电缆故障情况

某110kV 变电站双回110kV 电缆互为备用线路，线路均通过管枕直埋、排管、顶管敷设于市政道路边的绿化带内及山脚下，单回全长6.22km，共13个中间接头井及中间观察井。新敷设完成电缆II回线路单芯电缆B 相在用5000V 绝缘摇表测量结果为2GΩ 后做交流耐压试验，当电压升至63kV 时无法继续升高。电压释放后对电缆重新用绝缘摇表检测，其绝缘大于0.5GΩ。因电缆沟槽均已回填，无法全线对电缆直接进行排查。经与试验人员商量后再次进行耐压，结果电压升至25kV 后无法继续升高，同样电压释放后进行绝缘测量仍保持0.5GΩ。

故障类型（性质）：低阻值故障、高阻值故障、断线故障、泄露性故障、闪络性故障。

故障原因分类：机械损伤。外力损伤、敷设损伤、电缆剥切损伤；绝缘受潮。中间头或终端头安装密封性不良、潮湿天气未采取措施安装；附件安装工艺不达标。电缆终端、中间接头等施工工艺差，导致试验过程中绝缘击穿[1]；绝缘老化。电缆在长期的电和热的作用下物理性能发生变化，导致绝缘电气性能下降。

现场分析：首先，随着现代工艺技术的革新，绝缘材料制造过程中的龟裂、砂眼或材料褶皱等情况出现概率已大幅降低，电缆本身质量一般合格；其次，机械损伤、电缆附件安装工艺不达标、绝缘受潮。根据相关统计，该类原因导致电缆故障率达70%以上；最后，因电缆尚未投运，不会发生过负荷导致电缆故障。而且B 相电缆经过多次高压试验及绝缘测试，根据测试结果可判断为高阻故障。

2 故障检测及查找

一般测量方法有电桥法、低压脉冲法、脉冲电流法[2]。本文故障定点检测法为冲击放电声测法，在电缆故障测试仪处安装冲击电压装置，升压后通过脉冲使得球隙放电，由于放电的能量与电缆电容、电压的平方构成正比，故障点处释放的放电能量会发出间隙性放电声；技术人员利用定点仪来精确确定电缆故障点。但精确定点时还可能因为电缆埋设过深声音差别区分困难，或者背景噪声大导致定点难。

2.1 现场检测及查找

根据上述分析，由于故障电缆B 相属于高阻故障，故采用脉冲电流法和冲击放电声测法进行故障定位。将各接头井内的交叉互联解开后进行多次检测，电缆故障测试仪显示992m～996m 处为故障点（图1）。

图1 992m～996m 处故障点

按照设计图纸及电缆敷设记录显示，该处在13号接头井及12-1中间观察井之间，且距13号接头井大约为50m，距12-1中间观察井大约60m，12-1中间观察井另一侧距10号中间接头井大约110m；该段电缆正好位于在山脚下的顶管路段，顶管深度大约在地下10～13m 处，技术人员用定点仪无法听到声音具体位置。同时安排在前后几个接头井处听声的施工人员反馈，在13号接头井、10号接头井、12-1中间观察井处均能听见间歇性“叭叭”放电声，考虑到110kV 电缆本身质量一般不会出现问题，且测量精度存在误差，也有可能是13号中间接头出现故障。

经商讨后决定，将13号电缆头剥开，即使故障点不是中间电缆头，从此处向12-1小号方向进行测量，能进一步确定电缆故障点路段。电缆头制作人员将中间电缆头剥除的过程中未能找到绝缘击穿点。待完全分断后进行再次试验检测，电缆故障测试仪显示68m 处，故障位置在13号接头井和12-1中间观察井之间（图2）。同时用定点仪在12-1中间观察井左右管口反复听声，往13号接头井方向的声音略大。基本可以确定故障点为13号接头井和12-1中间观察井之间的110m 电缆段。

图2 13号接头井和12-1中间观察井间故障点

将电缆从12-1中间截断，并将13号接头井至12-1中间观察井之间的电缆缓慢拖出过程中，对存在可能异常点进行色标，避免拖到地面后造成的二次损伤干扰查找原因。最终发现两处明显细小孔洞，并将其外绝缘护套切除后发现钢铠同样有细小孔洞，将其整个绝缘层剥除后，可以明显看见耐压试验过程中的绝缘击穿及高压脉冲对绝缘层造成的孔洞周边融化，产生直径1.5cm 的较大孔洞（图3）。

图3 绝缘层孔洞

2.2 故障原因分析

基本可以认为，施工人员未对敷设区域、电缆占地区域进行场地清理，现场存在工作井拆除的带有钉模板；在敷设过程中，因牵引车的拖拽力较大，导致已拆卸的工井模板上的钉子插入电缆，但施工人员仅将其拔出后，瞒报后继续敷设，最终因交流耐压试验不合格才暴露问题。

3 电缆故障查寻工作总结

3.1 基本步骤

确定故障性质、确定检测方法；粗测距离（电缆故障测试仪）；查询电缆长度、路径、各类工井位置（施工敷设记录、设计图纸）；精确定点（定点仪）。

3.2 总结

因现代工业技术的更新，高压电缆一旦出现质量问题，厂商除了赔偿电缆本身还需赔付项目施工成本，故电缆本身工艺质量不会太差。一般出现电缆故障问题，应首先从电缆接头、电缆安装施工质量考虑故障可能性。为避免电缆敷设质量问题，应对施工人员的交底中强调施工场地及环境的要求，加强施工质量意识，提高风险认识意识，一旦出现问题及时上报，禁止瞒报；加强电缆绝缘监督,现场技术管理人员实时监控电缆的状态以及时发现处理电缆故障,避免故障进一步扩大[3]。敷设前、敷设中解决问题的成本比敷设后再查找检测解决，难度及成本要小得多。

在排管、顶管敷设段，其中顶管段因深度较深无法用定点仪进行精准定位，因穿线管较电缆直径大，高压脉冲在故障点的“叭叭”放电声会通过管内的空气传播至工井内，容易造成误判是电缆中间接头处放电故障。此时应结合电缆故障仪测试故障点距离，顶管处出现电缆故障需要整体更换，将靠近故障点的中间电缆头拆除检查，若是电缆头问题当即解决，若不是，从拆开处进行再次故障定位，以确定是该段故障。

综上，高压电力电缆施工需要加强现场施工质量管理，要严格把控试验和验收关，将故障源头消除。而电缆故障查找在理论上和工程实践方面都还需要继续深入发现和解决各项技术问题，并积极探索有效监测手段。