摘 要：文章概述了10kV電力電纜故障的性質(zhì)分類和原因，重點介紹德國賽巴S32電纜故障定位系統(tǒng)的故障定位原理、方法和步驟，同時結(jié)合一起10kV電力電纜故障的查找經(jīng)過，提出電力電纜故障檢測時應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：電纜故障定位；ARM弧反射法；聲磁同步

引言

隨著配網(wǎng)改造的不斷深入，電力電纜以其維護工作量少、穩(wěn)定性高且利于城市美化等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。2015年底韶關(guān)供電局轄區(qū)的10kV電纜共1300km，但由于電纜線路的隱蔽性、測試設(shè)備落后、電纜資料不完善等原因，使電纜故障查找非常困難。如何快速、準(zhǔn)確地查找電纜故障點位置是當(dāng)前面臨的一個重大課題。

1 10kV電力電纜常見故障類型及原因

1.1 故障類型

常見的10kV電纜故障有短路（接地）型、斷線型、閃絡(luò)型等幾種。（1）接地或短路：導(dǎo)體連續(xù)性良好，導(dǎo)線對地或相間的絕緣電阻小于100kΩ為低阻接地或短路，大于100kΩ為高阻接地或短路。（2）斷線：有一相或數(shù)相導(dǎo)體不連續(xù)，工作電壓不能傳輸?shù)浇K端。（3）閃絡(luò)：正常電壓下電纜絕緣良好，當(dāng)電壓升高到某一較高電壓持續(xù)一段時間后發(fā)生瞬時擊穿，當(dāng)電壓降低后絕緣又迅速恢復(fù)的故障。一般出現(xiàn)在做預(yù)防性試驗時。（4）復(fù)合型：電纜線路具有兩種及以上的故障特性，如斷線接地等。

1.2 故障原因

（1）機械損傷、外力破壞。包括施工安裝造成的機械損傷，外施工開挖、車輛碾壓、土地沉降等引起的電纜接頭和本體損傷。（2）絕緣老化：長時間受運行中的電、熱、化學(xué)、環(huán)境等因素的影響，電纜的絕緣發(fā)生不同程度的老化。（3）絕緣受潮：終端頭或中間頭施工工藝不良，密封不嚴進水受潮。（4）過電壓：大氣與內(nèi)部過電壓作用，使電纜絕緣層擊穿。（5）材料缺陷：附件、本體制造和保存中發(fā)生的絕緣不良缺陷。

2 S32電纜故障定位系統(tǒng)原理

德國賽巴S32電纜故障定位系統(tǒng)采用ARM弧反射預(yù)定位技術(shù)和聲磁同步時間差定點測試技術(shù)，具有簡單、快速、準(zhǔn)確、安全定位故障的特點。主要用于解決380V-220kV電纜的高阻型（占10kV電纜故障的90%）、閃絡(luò)型等電纜主絕緣故障。

2.1 ARM弧反射法原理。ARM弧反射法是通過比較參考波形和故障波形得到故障點的預(yù)定位距離，原理分為兩步：第一步：向故障電纜發(fā)射一個低壓脈沖，得到參考波形。如果是高阻和閃絡(luò)性故障，該波形顯示不出故障點的位置，但能夠顯示電纜中間頭和電纜遠端。第二步：高壓脈沖發(fā)生器向故障電纜發(fā)出一個高壓脈沖，使故障點處發(fā)生放電。在擊穿的瞬間，脈沖反射儀收到放電的觸發(fā)信號，脈沖反射儀自動向電纜發(fā)射一個低壓脈沖信號。由于這時故障電纜帶有高壓，低壓脈沖需要通過弧反射濾波器耦合到電纜上?；》瓷錇V波器也將耦合反射的脈沖，使脈沖反射儀在故障電纜帶有高壓時也能看到高阻故障點的反射波形。故障點的反射波形經(jīng)脈沖反射儀接收并顯示在屏幕上。由于故障點在閃絡(luò)放電瞬間變成了低阻故障，因此脈沖反射儀接收到的是低阻反射脈沖，因此T30-E的低阻反射脈沖是負極性的。由于脈沖反射儀能夠同時顯示參考波形和故障波形，所以故障點就在兩個波形的分叉點處。故障波形在故障點處顯示負極性的反射脈沖，參考波形在故障點處則沒有脈沖反射。

2.2 T16/9聲磁同步時間差法原理。對電纜周期性沖擊放電，如果故障點被擊穿，將發(fā)出電磁信號和閃絡(luò)聲波信號。由于聲磁信號傳播速度不同，T16/9的超靈敏探頭先后拾取電磁場信號和聲波信號，利用濾波功能對信號進行增益放大，并自動顯示聲磁時間差。當(dāng)T16/9探頭在故障點正上方時，聲波走過的路程最短，因而時間差最小，結(jié)合耳機里放電聲音信號最大點，即可綜合確定該處就是真正的故障點。

3 S32電纜故障定位系統(tǒng)現(xiàn)場操作方法

3.1 故障性質(zhì)判斷。2014年12月12日06時44分中心站10kVF20旭日城Ⅱ用戶專線（型號：YJV22-3*300-2762m）接地跳閘。用2500V絕緣搖表搖測該電纜絕緣電阻：AO為400MΩ，BO為0MΩ，CO為500MΩ；用萬用表精確測量BO為250kΩ。判斷故障性質(zhì)為：B相電纜高阻接地故障。

3.2 ARM弧反射法預(yù)定位。將S32電纜故障定位系統(tǒng)接地線接地，接上AC220V電源。高壓連接電纜的紅色大夾子接故障相B相，高壓連接電纜的黑色小夾子接銅屏蔽層接地線。殘壓測試值為0V。開啟脈沖反射儀T30E，進行參數(shù)設(shè)置后，得到參考波形。高壓單元工作模式選為“ARM高級弧反射法”，升高電壓至16kV，等待3-5s，將調(diào)壓旋鈕回零，按下藍鍵，即得到ARM弧反射法故障波形。移動光標(biāo)，得到故障距離S=1994m?，F(xiàn)場測試數(shù)據(jù)見圖1。

圖1 ARM弧反射法預(yù)定位圖

3.3 精確定位。高壓單元選擇“SWG沖擊”模式，升高輸出電壓16kV，對故障電纜周期性放電。安排一人看護儀器，另安排一組人使用T16/9精確定位故障點。到故障預(yù)定位距離1994m電纜井附近，聲磁同步時間差值最小，耳機聲音最大，確定故障點。打開電纜井發(fā)現(xiàn)，中間頭絕緣擊穿。

3.4 多故障點排除。切斷該故障中間頭，確認電纜終端頭各相導(dǎo)體線芯均懸空。分別測試兩端電纜絕緣水平，電阻值均在合格范圍內(nèi)，排除了有多個故障點的可能。

3.5 測試過程中遇到的問題。（1）參數(shù)設(shè)置錯誤：初次測試時，將T30E“范圍”調(diào)節(jié)為2km，小于故障電纜長度（2762m），導(dǎo)致參考波形和故障波形與實際不符，未能測出故障距離。（2）在多故障點排除過程中，未將電纜終端頭B相導(dǎo)體線芯剝干凈，B相電纜線芯與半導(dǎo)體層和銅屏蔽層接觸，對地電阻值測試為0MΩ，誤導(dǎo)工作人員再次使用S32電纜故障定位系統(tǒng)進行定位，耗費了大量時間。

4 測試經(jīng)驗總結(jié)

近幾年我們在電纜故障查找工作中不斷探索，積累了一定經(jīng)驗，為今后電纜故障快速查找提供有價值的參考。（1）使用ARM弧反射法形成故障波形的操作中，若波形不明顯，可選擇“SWG沖擊”模式對故障電纜進行多次充放電或使用電纜燒穿源擊穿故障點，一般需要5-l0min。在聽到清脆放電聲后，使用ARM弧反射法，此時的波形一般較為典型。（2）若故障點距離測試端太近，會產(chǎn)生盲區(qū)，使得波形難以判斷識別，此時可嘗試到電纜的另一端進行測試。建議每次查找電纜故障點時最好在電纜兩側(cè)各測試一次以作對比，這樣的成功率較高。（3）在使用S32電纜故障定位系統(tǒng)過程中，需要確認電纜終端頭各相導(dǎo)體線芯均懸空，對于切割后的電纜需要確保電纜線芯半導(dǎo)電層開剝干凈。（4）加強日常運行維護。完善電纜路徑、圖紙、臺帳等資料能減少故障查找時間。

參考文獻

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[2]王波，田炳偉.論電力電纜故障的檢測方法與防范對策[J].中國電子商務(wù)，2013（5）.

作者簡介：黃天敏（1986，08-），男，廣東韶關(guān)市，職稱：助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。