賀光晏，劉勇，歐陽(yáng)瑞隆，黃浩鋒，胡海兵，林展洪

（廣州粵能電力科技開(kāi)發(fā)有限公司，廣東廣州　510600）

?

一起10kV電纜高阻接地故障的查找與分析

賀光晏，劉勇，歐陽(yáng)瑞隆，黃浩鋒，胡海兵，林展洪

（廣州粵能電力科技開(kāi)發(fā)有限公司，廣東廣州510600）

摘要：10kV電纜是現(xiàn)代高壓傳輸系統(tǒng)的主要形式，電纜故障測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，雜音大，因此單純用某一種方法很難準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)。通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)故障測(cè)尋的實(shí)際情況和比較分析各測(cè)尋方法的特點(diǎn)，提出了電纜故障測(cè)尋的一般步驟。

關(guān)鍵詞：10kV；中間頭；電纜故障；故障查找

0　引言

隨著城鎮(zhèn)化的進(jìn)一步推進(jìn)，人口的聚集對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也起到了越來(lái)越積極的作用。伴隨著人口聚集和城鎮(zhèn)的發(fā)展，人們對(duì)能源特別是電的需求也是巨量的。如何利用有限的空間，在錯(cuò)綜復(fù)雜的城市管線網(wǎng)里安排好配電線路是每一個(gè)城鎮(zhèn)發(fā)展都必須面對(duì)的問(wèn)題。而10kV交聯(lián)聚乙烯電纜能很好地解決此類問(wèn)題。隨著10kV電力電纜越來(lái)越多的運(yùn)用到配電網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)電力電纜發(fā)生故障后，如何最快地確定故障類型，迅速、準(zhǔn)確定位，如何在最短時(shí)間內(nèi)查找出故障點(diǎn)并分析故障產(chǎn)生的原因，本文為日后此類故障的解決提供參考。

廣東某城市配網(wǎng)電纜（電纜參數(shù)如表1）在進(jìn)行電纜震蕩波局部放電試驗(yàn)前，A、B、C相電纜的絕緣電阻分別為316MΩ、133MΩ、20MΩ，當(dāng)A、C相分別在12.6kV（1.45U0）和9.3kV（1.7U0）電壓時(shí)發(fā)生放電。

表1　電纜參數(shù)

1　分析及措施

由于C相絕緣電阻值力偏低，且電纜A、C相已經(jīng)發(fā)生過(guò)放電。同時(shí)考慮到恢復(fù)供電，故對(duì)電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，諧振頻率為30～200Hz。A、C相分別在12.6kV、9.3kV儀器跳閘。試驗(yàn)后電纜A、B、C相絕緣電阻為0MΩ、118MΩ、4MΩ，B相通過(guò)交流耐壓試，驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)間為5min，B相正常。利用萬(wàn)用表對(duì)A、C相電纜芯對(duì)屏蔽層的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得阻值為22MΩ左右，按電阻大小分類，小于100kΩ為低阻故障；大于100kΩ為高阻故障。因此可以確定A、C兩相屬于高阻接地。

2　故障的查找

交流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中A、C相電纜發(fā)生放電后，采取以下措施逐步對(duì)電纜故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位［1-2］。

2.1波反射法預(yù)定位

利用sebaKMT電纜測(cè)距儀對(duì)故障電纜施加脈沖波形，欲通過(guò)反射波位置進(jìn)行故障定位，但由于A、C相故障屬于高阻故障，利用此方法未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的位置。

2.2二次脈沖法預(yù)定位

二次脈沖法與波反射法相似，都是利用反射波的位置進(jìn)行故障定位。所不同的是二次脈沖法需要在故障相施加低壓脈沖，利用二次脈沖瞬間擊穿故障點(diǎn)后反射波的變化進(jìn)行故障定位。但由于A、C相故障屬于高阻故障，利用此方法仍未發(fā)現(xiàn)電纜故障點(diǎn)。

2.3高壓電橋法預(yù)定位

由于故障電纜是高阻接地，為放大故障效果，事先采用HDBM-30/4電纜故障定位電源對(duì)電纜進(jìn)行燒穿。選擇B相電纜為完整相，采用GZD-400A電纜故障定位電橋進(jìn)行對(duì)A相和C相故障點(diǎn)進(jìn)行初步定位，定位原理圖如圖1所示。

電橋法故障定位利用故障相放電點(diǎn)引起的絕緣電阻變化進(jìn)行定位的。即根據(jù)故障相兩側(cè)絕緣電阻的比例可計(jì)算電纜故障點(diǎn)的位置。定位結(jié)果顯示，A相電纜故障點(diǎn)位于距離試驗(yàn)位置701m處，C相電纜故障點(diǎn)位于距離試驗(yàn)位置1236m處。

圖1　電橋法故障定位原理圖

2.4聲磁時(shí)間差法準(zhǔn)確定位

對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行初步定位后，采用電纜路徑儀沿電纜溝進(jìn)行巡線，并最終確定了電纜的走向。然后采用HDL-1B電纜故障定位儀在故障點(diǎn)附近查找故障，其原理如圖2所示。在故障電纜相注入高壓直流脈沖后，電纜芯對(duì)屏蔽層或外護(hù)套放電，在此過(guò)程中發(fā)出電磁信號(hào)和聲信號(hào)。故障識(shí)別儀利用聲磁信號(hào)時(shí)間差進(jìn)行故障點(diǎn)定位。但該方法易受環(huán)境噪聲的影響，且容易受信號(hào)折反射影響，對(duì)穿管電纜識(shí)別不是非常明顯。由于電纜已經(jīng)達(dá)到了3km，所穿過(guò)的街道以及河道都是比較復(fù)雜的環(huán)境，因此這種方法沒(méi)有查找到故障點(diǎn)位置。

圖2　聲磁時(shí)間差法識(shí)別電纜故障點(diǎn)

2.5跨步電壓法準(zhǔn)確定位

由于聲磁時(shí)間差法識(shí)別效果不太明顯，進(jìn)一步采用跨步電壓法進(jìn)行故障定位。其原理是在電纜故障相注入高壓直流脈沖后，電纜故障相對(duì)地放電，在放電點(diǎn)附近電場(chǎng)方向發(fā)生變化，從而可對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。但由于本次故障電纜為電纜芯對(duì)屏蔽層放電，而不是直接對(duì)地放電，采用跨步電壓法需要經(jīng)探針津貼在電纜外護(hù)套上才能有效識(shí)別跨步電壓信號(hào)。而故障點(diǎn)附近為穿管結(jié)構(gòu)，對(duì)電纜故障點(diǎn)識(shí)別有一定效果，但不夠精確。圖3為跨步電壓法故障定位示意圖。

2.6表面泄漏法準(zhǔn)確定位

為進(jìn)一步對(duì)電纜故障相進(jìn)行精確定位，采用電纜護(hù)套表面泄漏法進(jìn)行故障定位。其原理是在電纜故障相上施加400mA的直流，通過(guò)測(cè)量電纜外護(hù)套兩點(diǎn)間的電位差進(jìn)行判斷。在電纜放電點(diǎn)附近，由于電纜接地，外護(hù)套兩點(diǎn)間感應(yīng)電勢(shì)差也較低，而靠近直流電源側(cè)電纜外護(hù)套兩點(diǎn)間感應(yīng)電勢(shì)差越大，遠(yuǎn)離電纜故障點(diǎn)外護(hù)套兩點(diǎn)間感應(yīng)電勢(shì)幾乎為零。根據(jù)此原理，在電纜故障點(diǎn)附近經(jīng)過(guò)多次測(cè)量后確認(rèn)了電纜故障點(diǎn)的位置。A、C相電纜故障點(diǎn)均在電纜中間接頭處。

由于年代久遠(yuǎn)，資料丟失的緣故，雖然多次測(cè)得A相故障點(diǎn)在中間頭處，然而打開(kāi)電纜井卻沒(méi)有找到中間頭。經(jīng)過(guò)多次的電纜路徑測(cè)量以及主要工作人員的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)判斷：故障點(diǎn)在中間頭處。最后通過(guò)開(kāi)挖在距離電纜井10m處找到了中間頭。

圖3　跨步電壓法故障定位

3　故障分析

由A、C相電纜中間頭的解體（圖4和圖5）可知，導(dǎo)致這次故障的原因可能有：

圖4　A相中間接頭兩端的硅橡膠腐蝕

（1）外護(hù)套穿孔。這種情況的主要原因應(yīng)該包括機(jī)械外力造成的損傷以及電腐蝕和化學(xué)腐蝕等。比如機(jī)械損傷，主要是指電纜安裝時(shí)造成的損害，可能是電纜安裝人員不小心造成；可能是沒(méi)有按照技術(shù)要求進(jìn)行安裝，導(dǎo)致安裝的結(jié)果不合格；也可能經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)一步侵蝕后此處保護(hù)層出現(xiàn)徹底破壞，從而使潮氣得以侵入，加速了故障的形成和發(fā)生。如C相中間頭在拆開(kāi)外護(hù)套時(shí)，里面已經(jīng)充滿了水汽。

（2）自然原因。自然原因?qū)е碌碾娎|故障一般可包括電纜變形、絕緣物流失以及閃絡(luò)故障等。很典型的一種情況就是地面沉降，一般穿過(guò)鐵路、道路和一些高大建筑的電纜容易因?yàn)檫@些區(qū)域的地面沉降出現(xiàn)變形、損壞等故障，如A相故障點(diǎn)位置就在車流量很大的過(guò)橋的路口。主要是因?yàn)榈孛嫦鲁梁箅娎|在垂直方向的受力情況發(fā)生了改變，電纜外護(hù)套、鉛包以及鎧裝等很容易發(fā)生破裂及折斷，進(jìn)而導(dǎo)致各種不同類型故障的發(fā)生。

圖5　C相電纜芯壓接處絕緣膠發(fā)黑

4　結(jié)論

電纜的高阻故障是電纜故障中較為多見(jiàn)的一種，也是目前較難測(cè)尋的故障類型。發(fā)生故障時(shí)確定故障類型以定位故障點(diǎn)的一般步驟如下［3］：

（1）查看故障電纜的基本情況，包括電纜的資料，長(zhǎng)度以及鋪設(shè)的走向和接頭的位置以及數(shù)量等。

（2）判斷故障電纜的性質(zhì)，判斷其是單相、雙相或者是三相故障，是高阻、低阻還是泄露性或者閃絡(luò)故障，電纜故障的性質(zhì)判別對(duì)選用的方法和設(shè)備很重要。

（3）故障點(diǎn)粗測(cè)，通過(guò)選用合適的方法及合適的設(shè)備確定故障點(diǎn)，有可能故障不只一相或者一個(gè)點(diǎn)。

（4）故障點(diǎn)精測(cè)，由于電纜的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，且可能存在電纜對(duì)接頭較多、運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)，一次或一種定位可能存在較大誤差，因此，在盡可能的情況下多次定位才能測(cè)出故障點(diǎn)。

（5）故障分析?？偨Y(jié)測(cè)試中的誤差，有利于提高以后的測(cè)尋水平和效率。

5　結(jié)束語(yǔ)

電力電纜故障的測(cè)尋應(yīng)選用合適的方法，特別是在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、電纜鋪設(shè)年代久遠(yuǎn)、資料丟失不全的情況下，這就要求工作人員在有較強(qiáng)的專業(yè)技能之外必須有認(rèn)真仔細(xì)的工作態(tài)度。如此才能盡快地發(fā)現(xiàn)電纜故障位置，減少停電對(duì)社會(huì)生活和工作的影響。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉義平，曹婷，魏文偉. 10kV電力電纜故障檢測(cè)黃暉［J］.技術(shù)與應(yīng)用，2012（9）：85-88.

［2］朱云華，艾芊,陸鋒.電力電纜故障測(cè)距綜述［J］.繼電器，2006，34 （14）：81-88.

［3］盧山. 10kV電纜故障點(diǎn)測(cè)尋方法和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例［J］.湖北電力，2011，35（1）：31-32.

作者簡(jiǎn)介：賀光晏（1986-），男，助理工程師，本科，從事線圈類高壓試驗(yàn)工作；劉勇（1980-），男，工程師，大專，從事線圈類高壓試驗(yàn)工作；歐陽(yáng)瑞?。?988-），男，助理工程師，學(xué)士，從事發(fā)電機(jī)高壓試驗(yàn)工作。