浅论10千伏电力电缆故障分析与定位

江智彬

（广东电网公司茂名茂港供电局，茂名　525000）

1　电力电缆故障类型

1.1　开路故障

开路故障时电缆绝缘电阻无限大，但是用户端不会受到电压影响，开路故障出现后，故障点位置的阻抗会无穷大。

1.2　低阻短路故障

与电缆自身特性阻抗相比，电缆绝缘组织降低，且低于电缆自身阻抗，或者直接不存在电阻，这一情况可以称之为低阻短路故障。

1.3　电阻泄露故障

电阻泄露故障主要是指故障点位置直流电阻大于电缆自身阻抗，在展开高压绝缘测试时，实验电压在持续升高过程中，所泄露的电流也会相应的不断增大，当实验电压达到某一值时，所泄露的电流将会出现超限情况。

1.4　高阻闪络故障

高阻闪络故障主要是指，在电压升高过程中，泄漏电流的大小不会随之升高，但是会出现突然增大情况，在电流表上，其指针会存在有闪络性摆动等情况，重复进行此试验，整个发展过程有着一定的可逆性。因为故障点并不存在有电阻通道，因此这种故障仅出现在放电间隙以及闪络表面等方面。

1.5　护层故障

电力电缆在护层方面有着一定的要求，在确定出护层故障位置之后，选择与护层材质相同材料修补，当护层损坏较为严重时，使用热缩卷包管修补，护层在完成修补之后，需要展开护层直流耐压试验等相关试验，如果仍有故障情况出现，表明其他部位的故障未修复完全，还需要进行更加深入的检测。

2　电力电缆故障原因分析

2.1　机械故障

电力电缆在安装过程中，因为错误措施或者其他意外情况会导致电缆有机械性损伤存在，或者当电缆在完成铺设之后，电缆附近区域在展开施工时，会因为人为等因素导致电缆出现损伤，最终电缆绝缘层出现穿孔，空气中的水分会顺着破损位置进入线缆，很大程度上降低了整个电缆的整体绝缘性，出现故障。如果机械损伤不是十分严重时，故障往往不会直接形成，可能经过几个月或者更长时间才能明显表现出来。如茂港供电局220kV泥桥站10kV那楼线1号环网柜新威龙支线电缆故障原因是3天前道路施工导致导致内护套层出现损伤，水份进入导致绝缘层绝缘性能降低，最终造成B相低阻短路故障，如右图所示：

2.2　过电压

在电力系统，电气设备的对地绝缘仅承受相电压，很多电机自身的绝缘系统所承受的电压不能超过几十伏安，最多控制在百余伏以内。在实际应用中，受到多个方面因素影响和干扰，很多电气设备实际绝缘电压超过百余伏限定值，虽然仅存在很短时间，但是数值往往非常高，容易有电气电缆被击穿或者闪络等情况出现，也就是所谓的过电压。当有瞬间高位电压出现时，即使很短的时间，也会出现严重的破坏，必须要做好相应的防护措施，降低电力电缆运行过程中承受的压力。过电压一般出现在电力设备拉闸或者导通管换相时，电路电感元件在电流突然变化时会有感应电动势情况出现，其特点为时间短、表现为尖峰状态。根据实际运行经验，过电压容易导致施工工艺不良的电缆中间头和环网柜T头发生高阻闪络故障。

图1　

2.3　绝缘老化

电力电缆的绝缘材料一般都为高分子有机化合物，受到不同外力因素影响，绝缘性能逐渐下降，也就是所谓的老化。尤其是橡皮以及塑料等材料，长时间受热情况下，非常容易出现老化，如果有氧气同时存在，还会出现热氧老化。另外，高聚物材料受热时也会有热降解反应和交联情况出现，部分材料在高温时会析出盐酸。受到热氧化作用，会有自由基以及过氧化物生成，自由基在反应过程中会转化为单基物质以及低分子物质，这种物质出现之后，表明整个电缆的绝缘强度已经下降十分严重，电缆会出现过软、过硬等变化。

2.4　其他原因

电力电缆还会出现有其他一些方面因素，第一，电缆本身质量问题，电缆绝缘质量不符合相关标准，或者材料存在问题，使用很短时间就会有故障情况出现；第二，在铺设电缆时，必须要做好相关因素的分析计算，当线路中有较大起伏落差存在时，电缆内部会有绝缘油流失情况出现，最终降低整个电缆绝缘能力，在实际计算设计时，必须要保证其规范性；第三，化学物腐蚀，电路线路在穿过盐碱地时，电缆表面非常容易被腐蚀；第四，当地面有局部沉降情况出现时，比如说地震等地质灾害，电缆表面也容易有损伤出现，进而产生故障；第五，电缆在过负荷情况下长时间运行，其自身温度不断升高，尤其在夏季，会因为温度过高出现击穿，最终导致有线路故障情况出现；第六，受到外电场因素影响，电缆外表皮在磁场力作用下容易有电腐蚀情况出现，空气中的水分大量进入电缆，出现绝缘破坏。

3　电力电缆故障定位

电力电缆在有故障情况出现之后，必须要及时准确定位，最大限度故障的影响和破坏，随着科学技术的发展，不断有新的故障定位技术出现，具体表现在以下两个方面：

3.1　预定位

预定位有行波法和阻抗法两种，第一种，行波法，主要是以故障点到检测点往返时间与传播速度之积，得出故障距离，在实际应用中，包含现代法和驻波法两个方面内容，驻波法传输线选择电缆，利用驻波谐振，测量电阻值较低的故障；现代法主要是借助低压脉冲电流法、三次脉冲法等方式，测量电缆中行波传播速度以及电缆长度，得出故障点距离；第二种，阻抗法，阻抗法有电桥法和分布参数计算法两种，电桥法主要是借助电桥测量线路的电阻，之后测出电缆实际长度，与相应的比例关系结合在一起，得出故障点，如图2所示，分布参数计算法主要是计算高阻故障，借助故障距离方程计算出故障实际距离。

目前对于高阻性故障预定位行之有效的办法主要依靠三次脉冲法，并以低压脉冲法给于辅助，通过两个不同波形的对比，找出波形分叉点即为故障位置，可以较为有效地找出故障位置。如图3所示是用三次脉冲法和低压脉冲法查找故障，故障点位置在两个波形分叉点约200米处。

图2　电阻法原理图

图3　三次脉冲法和低压脉冲法

3.2　精确定位

精确定位法能够得出准确的故障点，精确定位法在实际应用中以预定位为基础，提高故障定位的精确性，能够减少故障定位程序，属于电缆故障测试最后工序。在实际测量中，向故障线路施加高压脉冲，结合故障的声音信号和电磁信号，故障位置往往是声音和信号最大的位置。在实际查找过程中，对于高阻故障，击穿故障点的电压要求更高，往往声音较大，容易判断故障位置；对于低阻性故障，击穿故障点的电压较低，声音很小，不容易精确判断故障点位置，但预定位会比较准确。

4　结束语

在实际生活中，电力电缆故障较为常见，必须要做好相关的预防工作，当有故障情况出现时，首先要分析故障的类型和原因，之后与故障状态结合在一起确定故障的位置，实现对故障的有效处理，使供电系统正常运行得到保证。

[1]刘静.电力电缆故障测距综述[J].通信电源技术，2017，（2）：131-132，144.