淺論10千伏電力電纜故障分析與定位

江智彬

（廣東電網公司茂名茂港供電局，茂名　525000）

1　電力電纜故障類型

1.1　開路故障

開路故障時電纜絕緣電阻無限大，但是用戶端不會受到電壓影響，開路故障出現后，故障點位置的阻抗會無窮大。

1.2　低阻短路故障

與電纜自身特性阻抗相比，電纜絕緣組織降低，且低于電纜自身阻抗，或者直接不存在電阻，這一情況可以稱之為低阻短路故障。

1.3　電阻泄露故障

電阻泄露故障主要是指故障點位置直流電阻大于電纜自身阻抗，在展開高壓絕緣測試時，實驗電壓在持續升高過程中，所泄露的電流也會相應的不斷增大，當實驗電壓達到某一值時，所泄露的電流將會出現超限情況。

1.4　高阻閃絡故障

高阻閃絡故障主要是指，在電壓升高過程中，泄漏電流的大小不會隨之升高，但是會出現突然增大情況，在電流表上，其指針會存在有閃絡性擺動等情況，重復進行此試驗，整個發展過程有著一定的可逆性。因為故障點并不存在有電阻通道，因此這種故障僅出現在放電間隙以及閃絡表面等方面。

1.5　護層故障

電力電纜在護層方面有著一定的要求，在確定出護層故障位置之后，選擇與護層材質相同材料修補，當護層損壞較為嚴重時，使用熱縮卷包管修補，護層在完成修補之后，需要展開護層直流耐壓試驗等相關試驗，如果仍有故障情況出現，表明其他部位的故障未修復完全，還需要進行更加深入的檢測。

2　電力電纜故障原因分析

2.1　機械故障

電力電纜在安裝過程中，因為錯誤措施或者其他意外情況會導致電纜有機械性損傷存在，或者當電纜在完成鋪設之后，電纜附近區域在展開施工時，會因為人為等因素導致電纜出現損傷，最終電纜絕緣層出現穿孔，空氣中的水分會順著破損位置進入線纜，很大程度上降低了整個電纜的整體絕緣性，出現故障。如果機械損傷不是十分嚴重時，故障往往不會直接形成，可能經過幾個月或者更長時間才能明顯表現出來。如茂港供電局220kV泥橋站10kV那樓線1號環網柜新威龍支線電纜故障原因是3天前道路施工導致導致內護套層出現損傷，水份進入導致絕緣層絕緣性能降低，最終造成B相低阻短路故障，如右圖所示：

2.2　過電壓

在電力系統，電氣設備的對地絕緣僅承受相電壓，很多電機自身的絕緣系統所承受的電壓不能超過幾十伏安，最多控制在百余伏以內。在實際應用中，受到多個方面因素影響和干擾，很多電氣設備實際絕緣電壓超過百余伏限定值，雖然僅存在很短時間，但是數值往往非常高，容易有電氣電纜被擊穿或者閃絡等情況出現，也就是所謂的過電壓。當有瞬間高位電壓出現時，即使很短的時間，也會出現嚴重的破壞，必須要做好相應的防護措施，降低電力電纜運行過程中承受的壓力。過電壓一般出現在電力設備拉閘或者導通管換相時，電路電感元件在電流突然變化時會有感應電動勢情況出現，其特點為時間短、表現為尖峰狀態。根據實際運行經驗，過電壓容易導致施工工藝不良的電纜中間頭和環網柜T頭發生高阻閃絡故障。

圖1　

2.3　絕緣老化

電力電纜的絕緣材料一般都為高分子有機化合物，受到不同外力因素影響，絕緣性能逐漸下降，也就是所謂的老化。尤其是橡皮以及塑料等材料，長時間受熱情況下，非常容易出現老化，如果有氧氣同時存在，還會出現熱氧老化。另外，高聚物材料受熱時也會有熱降解反應和交聯情況出現，部分材料在高溫時會析出鹽酸。受到熱氧化作用，會有自由基以及過氧化物生成，自由基在反應過程中會轉化為單基物質以及低分子物質，這種物質出現之后，表明整個電纜的絕緣強度已經下降十分嚴重，電纜會出現過軟、過硬等變化。

2.4　其他原因

電力電纜還會出現有其他一些方面因素，第一，電纜本身質量問題，電纜絕緣質量不符合相關標準，或者材料存在問題，使用很短時間就會有故障情況出現；第二，在鋪設電纜時，必須要做好相關因素的分析計算，當線路中有較大起伏落差存在時，電纜內部會有絕緣油流失情況出現，最終降低整個電纜絕緣能力，在實際計算設計時，必須要保證其規范性；第三，化學物腐蝕，電路線路在穿過鹽堿地時，電纜表面非常容易被腐蝕；第四，當地面有局部沉降情況出現時，比如說地震等地質災害，電纜表面也容易有損傷出現，進而產生故障；第五，電纜在過負荷情況下長時間運行，其自身溫度不斷升高，尤其在夏季，會因為溫度過高出現擊穿，最終導致有線路故障情況出現；第六，受到外電場因素影響，電纜外表皮在磁場力作用下容易有電腐蝕情況出現，空氣中的水分大量進入電纜，出現絕緣破壞。

3　電力電纜故障定位

電力電纜在有故障情況出現之后，必須要及時準確定位，最大限度故障的影響和破壞，隨著科學技術的發展，不斷有新的故障定位技術出現，具體表現在以下兩個方面：

3.1　預定位

預定位有行波法和阻抗法兩種，第一種，行波法，主要是以故障點到檢測點往返時間與傳播速度之積，得出故障距離，在實際應用中，包含現代法和駐波法兩個方面內容，駐波法傳輸線選擇電纜，利用駐波諧振，測量電阻值較低的故障；現代法主要是借助低壓脈沖電流法、三次脈沖法等方式，測量電纜中行波傳播速度以及電纜長度，得出故障點距離；第二種，阻抗法，阻抗法有電橋法和分布參數計算法兩種，電橋法主要是借助電橋測量線路的電阻，之后測出電纜實際長度，與相應的比例關系結合在一起，得出故障點，如圖2所示，分布參數計算法主要是計算高阻故障，借助故障距離方程計算出故障實際距離。

目前對于高阻性故障預定位行之有效的辦法主要依靠三次脈沖法，并以低壓脈沖法給于輔助，通過兩個不同波形的對比，找出波形分叉點即為故障位置，可以較為有效地找出故障位置。如圖3所示是用三次脈沖法和低壓脈沖法查找故障，故障點位置在兩個波形分叉點約200米處。

圖2　電阻法原理圖

圖3　三次脈沖法和低壓脈沖法

3.2　精確定位

精確定位法能夠得出準確的故障點，精確定位法在實際應用中以預定位為基礎，提高故障定位的精確性，能夠減少故障定位程序，屬于電纜故障測試最后工序。在實際測量中，向故障線路施加高壓脈沖，結合故障的聲音信號和電磁信號，故障位置往往是聲音和信號最大的位置。在實際查找過程中，對于高阻故障，擊穿故障點的電壓要求更高，往往聲音較大，容易判斷故障位置；對于低阻性故障，擊穿故障點的電壓較低，聲音很小，不容易精確判斷故障點位置，但預定位會比較準確。

4　結束語

在實際生活中，電力電纜故障較為常見，必須要做好相關的預防工作，當有故障情況出現時，首先要分析故障的類型和原因，之后與故障狀態結合在一起確定故障的位置，實現對故障的有效處理，使供電系統正常運行得到保證。

[1]劉靜.電力電纜故障測距綜述[J].通信電源技術，2017，（2）：131-132，144.