電力電纜的安全運(yùn)行可以提高供電企業(yè)可靠性及經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，電力的供給的可靠性越顯重要。本文對(duì)10kV電力電纜的故障原因進(jìn)行闡述，并提出排查方法。
一、10kV電力電纜故障產(chǎn)生的原因
?。?）電力電纜產(chǎn)生故障的原因
?、贆C(jī)械損傷。機(jī)械損傷引起的電纜事故占電纜事故很大的比例，如：1）直接受外力損傷，這方面的損壞主要有施工和交通運(yùn)輸所造成的損壞；2）安裝時(shí)的損傷，在安裝時(shí)碰傷、拉傷電纜或者因彎曲過(guò)度而損傷電纜；3）自然力造成的損壞，中間接頭和終端接頭受自然拉力和內(nèi)部絕緣膠膨脹的作用所造成的電纜護(hù)套裂損等。
②絕緣受潮。中間接頭或終端頭結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良而造成絕緣受潮。電纜制造不良在金屬護(hù)套上留有小孔和裂縫等缺陷或金屬護(hù)套被外物刺傷也會(huì)使電纜受潮。
?、圻^(guò)熱。電纜絕緣內(nèi)部氣隙游離造成局部過(guò)熱而使絕緣炭化以及電纜過(guò)負(fù)荷都會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱。安裝于電纜密集地區(qū)或電纜溝以及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜，還有穿行在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等，都會(huì)造成電纜過(guò)熱從而使絕緣加速損壞。
?、苓^(guò)電壓。過(guò)電壓主要是指大氣過(guò)電壓（雷擊）和電纜內(nèi)部過(guò)電壓。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，許多戶(hù)外終端頭的故障是由大氣過(guò)電壓引起的。
?、菰O(shè)計(jì)和安裝的問(wèn)題。中間接頭和終端頭的防水設(shè)計(jì)不周密，選用的材料不當(dāng)，電場(chǎng)分布的考慮不周，工藝要求不嚴(yán)密，機(jī)械強(qiáng)度的裕度不夠等是設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題。拙劣的接頭與不按技術(shù)要求敷設(shè)電纜或者在潮濕的氣候條件下作接頭，使接頭混入水氣也是形成電纜故障的重要原因。
（2）電力電纜故障的類(lèi)型
?、侔垂收犀F(xiàn)象，可分為開(kāi)放性故障和封閉性故障。
?、诎唇拥噩F(xiàn)象，分為開(kāi)路故障、相間故障、單相接地、多相接地混合型故障等。其中，常見(jiàn)的是單相接地和多相接地故障。
?、郯垂收辖^緣電阻的大小，可分為開(kāi)路故障、低阻故障和高阻故障3種類(lèi)型：a.開(kāi)路故障。若電纜相間或相對(duì)地絕緣電阻達(dá)到所要求的規(guī)范值，但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端；或雖終端有電壓，負(fù)載能力較差。斷線故障即為開(kāi)路故障的特例。B.低阻故障。電纜相間或相對(duì)地絕緣受損，其絕緣電阻小到能用低壓脈沖法測(cè)量的一類(lèi)故障。當(dāng)故障點(diǎn)對(duì)地電阻為零時(shí)，即為短路故障。C.高阻故障。電纜相間或相對(duì)地絕緣損壞，其絕緣電阻較大，不能用低壓脈沖法測(cè)量的一類(lèi)故障，它是相對(duì)于低阻故障而言的。包括泄露性高阻故障和閃絡(luò)性高阻故障2 種類(lèi)型。
二．10kV電力電纜故障點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)查找
(1)故障點(diǎn)查找的步驟
電力電纜故障點(diǎn)查找一般要經(jīng)過(guò)查看故障電纜基本情況、故障性質(zhì)診斷、故障測(cè)距、精確定點(diǎn)和誤差分析5個(gè)步驟。如圖1所示。其中難點(diǎn)在故障粗測(cè)，只要粗測(cè)做好了，就能迅速地查找到故障點(diǎn)的位置。
圖1故障點(diǎn)查找的步驟
?、俨榭垂收想娎|基本情況：電纜基本情況是指完善的電纜資料，包括長(zhǎng)度、路徑走向、接頭位置、電纜出廠資料等。這些電纜資料的完整齊全能使故障點(diǎn)查找事半功倍。
?、诠收闲再|(zhì)診斷：通過(guò)測(cè)量電纜的導(dǎo)電性能和絕緣性能來(lái)了解故障電纜的有關(guān)情況，初步確定故障的性質(zhì)，從而選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法對(duì)電纜故障進(jìn)行具體的診斷。
?、鄞譁y(cè)距離：在故障電纜芯線上施加測(cè)試信號(hào)或者在線測(cè)量、分析故障信息，初步確定故障的距離，為精確定點(diǎn)提供足夠精確的信息。這是電纜故障測(cè)試過(guò)程中最重要的一步。
?、芫_定點(diǎn)：在粗測(cè)距離的基礎(chǔ)上，精確地查找故障點(diǎn)所在實(shí)際位置，以便于立即進(jìn)行檢修。精測(cè)定點(diǎn)方法主要有聲測(cè)定點(diǎn)法、感應(yīng)定點(diǎn)法、時(shí)差定點(diǎn)法以及同步定點(diǎn)法等。
?、菡`差分析：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)，一次定位可能存在誤差，要注意是否有假信號(hào)的竄入。因此，可能需要多次定位才能測(cè)出故障點(diǎn)，總結(jié)查找過(guò)程中的誤差，也有利于提高以后的查找水平和速度。
?。?）故障點(diǎn)粗測(cè)距離的常用方法
?、僮杩狗?
阻抗法通過(guò)測(cè)量和計(jì)算故障點(diǎn)到測(cè)量端的阻抗，然后根據(jù)線路參數(shù)，列寫(xiě)求解故障點(diǎn)方程，求得故障距離。該方法多以線路的集中參數(shù)建立模型，原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的阻抗法故障測(cè)距中，一般都是應(yīng)用電橋法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電橋法的優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單，精度較高，但其適用范圍小，一般的高阻和閃絡(luò)性故障，由于故障電阻很大，電橋電流很小，測(cè)距效果很不理想。
②行波法
行波測(cè)距法，就是確定行波傳播速度后，通過(guò)測(cè)量行波的傳播時(shí)間來(lái)確定故障位置?？偟膩?lái)說(shuō)，行波離線測(cè)距法有4 類(lèi)：
a.低壓脈沖反射法
一般用于絕緣電阻在40Ω以下的低阻故障，在被測(cè)電纜上發(fā)射一脈沖電壓，當(dāng)發(fā)射脈沖在電纜線路上遇到故障點(diǎn)、電纜終端或?qū)宇^時(shí)，由于該處阻抗的改變，而產(chǎn)生向測(cè)試端運(yùn)動(dòng)的反射脈沖，利用儀器記錄下發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差，從而找到故障點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀，不需要詳細(xì)的電纜原始資料，還可以根據(jù)反射脈沖的極性分辨故障類(lèi)型；缺點(diǎn)是不能用于測(cè)量高阻及泄露性和閃絡(luò)性故障。
b.脈沖電壓法
又稱(chēng)為閃測(cè)法，利用直流高壓或脈沖高壓信號(hào)擊穿電纜故障點(diǎn)，即發(fā)生閃絡(luò)放電，由放電電壓脈沖在觀察點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間來(lái)測(cè)距，適用于高阻和閃絡(luò)故障。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不必把高阻或閃絡(luò)性故障永久性燒穿，利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號(hào)，測(cè)試速度快、誤差小、操作簡(jiǎn)單等；缺點(diǎn)是安全性差，易發(fā)生高壓信號(hào)竄入。
c.脈沖電流法
采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號(hào)，將電纜故障點(diǎn)用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，通過(guò)分析判斷電流行波信號(hào)在測(cè)量端與故障點(diǎn)往返一次所需時(shí)間來(lái)計(jì)算故障距離。與脈沖電壓法比較，脈沖電流法使用線性電流耦合器，與高壓回路無(wú)直接電氣連接，安全性更好，應(yīng)用更為廣泛。
d.二（多）次脈沖法
其原理是首先對(duì)故障電纜發(fā)射一個(gè)低壓脈沖，脈沖在高阻的故障點(diǎn)由于特性阻抗變化不大，不會(huì)產(chǎn)生反射。脈沖在另一側(cè)終端被反射回來(lái)后，儀器將這個(gè)“完好”波形存儲(chǔ)起來(lái)。然后對(duì)故障點(diǎn)電纜發(fā)射一個(gè)高壓脈沖，故障點(diǎn)被擊穿，擊穿瞬間變成低阻故障，此時(shí)儀器觸發(fā)一個(gè)低壓脈沖，低壓脈沖在被擊穿的故障點(diǎn)處被反射回來(lái)。儀器把兩次低壓脈沖的波形疊加起來(lái)，分叉點(diǎn)的位置就是故障點(diǎn)的位置。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以避開(kāi)故障點(diǎn)閃絡(luò)時(shí)引起強(qiáng)烈的電磁干擾，低壓脈沖寬度可以調(diào)節(jié)，較長(zhǎng)線路也能記錄到清晰的信號(hào)波形，提高測(cè)量精度；缺點(diǎn)是使用儀器較多，如果故障點(diǎn)受潮嚴(yán)重，故障點(diǎn)擊穿過(guò)程較長(zhǎng)，測(cè)試時(shí)間相應(yīng)增加，且故障點(diǎn)維持低阻狀態(tài)的時(shí)間不確定，施加二次脈沖的控制有難度。
(3) 故障點(diǎn)精確定位的常用方法
?、俾暅y(cè)法
其原理是用閃測(cè)儀等能使故障點(diǎn)產(chǎn)生規(guī)律放電的裝置，使故障點(diǎn)放電，然后在粗測(cè)所得到的故障位置前后，用接受故障點(diǎn)放電聲音的裝置來(lái)確定故障點(diǎn)的位置。這種方法測(cè)出的結(jié)果隨意性很大，誤差也較大，在電纜埋設(shè)較深時(shí)很難準(zhǔn)確測(cè)量，但設(shè)備要求低。
聲磁同步法是聲測(cè)法的改進(jìn)方法，聲磁同步法是根據(jù)聲音信號(hào)與磁場(chǎng)信號(hào)傳播速度不同的原理，利用儀器探頭檢測(cè)出聲音信
號(hào)和磁場(chǎng)信號(hào)的時(shí)間差來(lái)確定故障點(diǎn)。
?、诟袘?yīng)法
其原理是當(dāng)音頻電流經(jīng)過(guò)電纜線芯時(shí)，在電纜周?chē)须姶挪ù嬖?，隨身攜帶電磁感應(yīng)接收器，沿線路行走時(shí)，可受到電磁波影響。音頻電流流到故障點(diǎn)時(shí)，電流突變，電磁波的音頻突變。該方法對(duì)尋找斷線、相間低阻短路故障很方便，但不宜于尋找高阻和單相接地故障。
?。?）故障點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)查找過(guò)程中的幾點(diǎn)建議
?、贋樘岣唠娏﹄娎|故障點(diǎn)查找的效率，建議運(yùn)行部門(mén)必須完善電力電纜運(yùn)行基礎(chǔ)資料，如電纜路徑圖、電纜電路電子地理分布圖及其敷設(shè)方式、電纜中間接頭分布圖及其地理坐標(biāo)圖并做好現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)。
?、谠诓檎疫^(guò)程中，無(wú)論使用哪種方法測(cè)試故障點(diǎn)波形，若故障點(diǎn)距離測(cè)試端太近，均會(huì)產(chǎn)生盲區(qū)，使得測(cè)試波形難以判斷識(shí)別，此時(shí)可嘗試到電纜的另一端進(jìn)行測(cè)試，建議每次查找電纜故障點(diǎn)時(shí)最好電纜兩側(cè)各測(cè)試一次以作對(duì)比，這樣的成功率較高。
③在精確定點(diǎn)時(shí)，設(shè)備應(yīng)在距故障點(diǎn)近的一端，這樣能量沿電纜衰減較小，便于聲磁同步法的定點(diǎn)，快速查出故障點(diǎn)。要充分利用各種試驗(yàn)設(shè)備與身體感官，在粗測(cè)點(diǎn)的范圍內(nèi)反復(fù)進(jìn)行查找，要仔細(xì)分辨故障點(diǎn)處聲音與金屬屏蔽層上傳輸聲音的差別，不斷比較，才能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。
?、茉谑褂枚蚊}沖法粗測(cè)時(shí)，若波形不明顯，應(yīng)該用高壓脈沖進(jìn)行多次充放電，一般為5～10min，在聽(tīng)到清脆放電聲后，立即使用二次脈沖法，此時(shí)的波形一般較為典型，如還未出現(xiàn)典型波形，可重復(fù)幾次。
對(duì)于我國(guó)電力電纜發(fā)生故障時(shí)，如何第一時(shí)間查找出故障原因，及時(shí)排除，保證供電的可靠性，相應(yīng)提高經(jīng)濟(jì)效益。
