10KV電力電纜故障的類型和測(cè)尋方法探析

戴青青

摘 要：文章研究10 kV電力電纜故障的成因、具體類型及測(cè)尋方法，對(duì)直流閃絡(luò)法、低壓脈沖法、電容法、電橋法及沖擊閃絡(luò)法等電纜故障測(cè)量方法的適用條件和檢測(cè)原理進(jìn)行了闡述，探究防止電力電纜事故的策略，為電力電纜線路的運(yùn)行管理和維護(hù)提供參考意見，提高電纜故障處理工作的效率。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障類型；測(cè)量方法；適用范圍

中圖分類號(hào)：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）26-0078-02

隨著人們對(duì)電力需求量的不斷增大，供電方式也發(fā)生了很大的變化，傳統(tǒng)的架空線供電方式逐漸被電纜供電方式所替代。據(jù)相關(guān)研究顯示，10 kV配網(wǎng)線路調(diào)查結(jié)果中電纜的使用量比架空線路的使用量要大得多。然而因?yàn)殡娏﹄娎|的應(yīng)用的增多，導(dǎo)致電纜故障大幅度上升，因?yàn)殡娎|一般都埋在地下，屬于一種埋在地下的輸送電力方式，不利于運(yùn)行管理部門進(jìn)行檢測(cè)，增大了管理的難度，影響電網(wǎng)的供電可靠性。本文基于電纜結(jié)構(gòu)的基本特征，對(duì)造成電纜的事故原因和類型進(jìn)行分析，探究處理電纜故障的具體應(yīng)對(duì)措施，從而最大限度地降低電纜故障的發(fā)生機(jī)率，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 電纜故障的成因

1.1 外力破壞

在所有電纜故障中，外力破壞占有很大的比重，機(jī)械設(shè)備的直接破壞是導(dǎo)致電纜受外力損傷主要原因，導(dǎo)致絕緣受損或短路。電纜上壤直埋敷設(shè)方式引發(fā)的外力損傷最為常見，因此，在敷設(shè)過程中要對(duì)電纜盒進(jìn)行混凝土保護(hù)，用明顯的標(biāo)志將電纜路徑標(biāo)示出來，避免出現(xiàn)外力破壞的現(xiàn)象。

1.2 電纜的生產(chǎn)質(zhì)量問題

銅是電線電纜主要使用的導(dǎo)體材料，因?yàn)殂~價(jià)格的上升，使得生產(chǎn)成本增大。企業(yè)面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)，為了獲得更大的利益，不按照國家規(guī)定的電纜標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，最大限度的減少成本投入，以規(guī)定的負(fù)公差為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，導(dǎo)致電纜質(zhì)量不高，安全性得不到保障。如果在生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，會(huì)導(dǎo)致電纜存在缺陷。

1.3 電纜的運(yùn)行管理問題

在電纜運(yùn)行管理過程中，用戶超負(fù)荷使用及白蟻腐蝕等破壞，會(huì)使電纜出現(xiàn)脆化、腐蝕、枯干的現(xiàn)象，大大縮短電纜使用時(shí)間。因此運(yùn)行管理部門要定期對(duì)電纜進(jìn)行巡檢，做好預(yù)防工作，采取相應(yīng)的措施減少電纜出現(xiàn)故障的幾率，保證電纜線路的安全運(yùn)行。

2 電力電纜故障的分類

2.1 從故障的性質(zhì)來分類

根據(jù)故障的性質(zhì)不同，可以將電纜故障分為五種形式。

①斷線故障。

②高電阻故障，線路中的絕緣電阻的阻值較大，一般

>100 kQ。

③低電阻故障，線路中的絕緣電阻的阻值一般<100 kQ。

④短路故障，線路中的絕緣電阻的阻值為0或幾乎為0。

⑤閃絡(luò)性故障，線路中的絕緣體在低壓下呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)，在高壓下突然擊穿，又能保壓。

2.2 從故障的相數(shù)短路來分類

根據(jù)短路相數(shù)的不同，可以將電纜故障劃分為以下三種：

①單相短路故障，指的是電纜中出現(xiàn)故障的為單根相線導(dǎo)體。

②兩相短路故障，指的是電纜中出現(xiàn)故障的為兩根相線導(dǎo)體。

③三相短路故障，指的是電纜中出現(xiàn)故障的為三根相線導(dǎo)體。

3 故障電纜的鑒定

確定10 kV電力電纜故障類型時(shí)，首先要通過兆歐表（>

2 500 V）對(duì)線路中的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，各種類型絕緣電纜阻值的合格標(biāo)準(zhǔn)見表1，即10 kV電纜換算到長(zhǎng)度為1 km，溫度為20 ℃。

如果不滿足20 ℃的條件，就需要根據(jù)aR1L/1 000=R公式進(jìn)行換算，其中，a為絕緣電阻溫度系數(shù)，詳見表2；L為測(cè)量電纜的長(zhǎng)度，單位：m；R1為實(shí)際絕緣電阻的測(cè)量值，單位為MΩ；R為溫度為20 ℃時(shí)，10 kV電纜換算到長(zhǎng)度為1 km的絕緣電阻值，單位：MΩ。

通過測(cè)量電阻值的大小來分析故障的類型，如果懷疑電纜出現(xiàn)故障，但根據(jù)測(cè)量電阻值不能判斷時(shí)，可以通過直流耐壓試驗(yàn)來鑒別，如果電纜絕緣檢測(cè)過程中出現(xiàn)以下現(xiàn)象，即可找出電纜絕緣的故障部位：①時(shí)間越長(zhǎng)，泄露電流值越大；②試驗(yàn)電壓增大的同時(shí)，泄漏電流值快速增大；③泄露電流不穩(wěn)定。

4 10 kV電力電纜故障的測(cè)量方法

4.1 電容法

電容法適用于存在屏蔽結(jié)構(gòu)電纜的斷線故障，當(dāng)電纜中有屏蔽結(jié)構(gòu)時(shí)，屏蔽層同電纜導(dǎo)體就會(huì)形成電容，電纜長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電容的容量越大。如果電纜出現(xiàn)斷電故障，故障點(diǎn)將導(dǎo)體分為兩段，兩段電纜電容分別為C1和C2，得出C1L/（C1+C2）=L1和L/（C1+C2）=L1/C1兩個(gè)公式，在故障電纜的兩端，通過電容表測(cè)量出C1和C2，即可算出電容法計(jì)算故障點(diǎn)距離。

4.2 電橋法

電橋平衡原理是電橋法的基礎(chǔ)，主要包括：

①電容電橋法，在電纜發(fā)生開路故障時(shí)直流電橋測(cè)量臂未能構(gòu)成直流通路，所以非常適用。

②高壓電橋法，發(fā)生高阻故障后，普通儀表很難將電橋中較小的阻值測(cè)量出來，因此要借助高壓設(shè)備擊穿故障點(diǎn)，從而降低故障電阻。

③低壓電橋法，該方法在低阻故障中非常適用。平衡電橋電路原理圖。

4.3 直流閃絡(luò)法

同低壓脈沖法的原理相同，直流閃絡(luò)法主要是對(duì)閃絡(luò)性故障進(jìn)行測(cè)量。線路中電壓增大到一定程度后，可以瞬間擊穿絕緣體，絕緣物質(zhì)大量放電或?qū)щ姡霈F(xiàn)類似短路的現(xiàn)象，但隨著電壓的降低，絕緣逐漸恢復(fù)正常，這是閃絡(luò)性故障最大的特征。采用電流脈沖的檢測(cè)方式，結(jié)合圖3對(duì)直流閃絡(luò)法進(jìn)行說明，閉合S后對(duì)T進(jìn)行調(diào)整，逐漸增大電壓，當(dāng)故障相的施加電壓同故障點(diǎn)閃絡(luò)電壓相一致時(shí)，就會(huì)使故障點(diǎn)間隙瞬間放電，產(chǎn)生電弧引發(fā)閃絡(luò)。因?yàn)殡娀∽柚岛苄。瑤缀跸喈?dāng)于短路，出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象后故障點(diǎn)視為短路，同低壓脈沖法一樣，顯示器會(huì)出現(xiàn)相同的波形，并采用相同的方法進(jìn)行計(jì)算。直流閃絡(luò)法同低壓脈沖法的不同點(diǎn)是顯示器顯示的第一個(gè)脈沖，即為故障點(diǎn)發(fā)射點(diǎn)，而低壓脈沖中顯示器顯示的反射脈沖才是故障點(diǎn)發(fā)射點(diǎn)。

4.4 沖擊閃絡(luò)法

測(cè)尋電線電纜故障最常用的方法就是沖擊閃絡(luò)法，能夠用于閃絡(luò)性、斷線、短路、電阻接地故障等多種絕緣故障的檢測(cè)，應(yīng)用范圍非常廣。沖擊閃絡(luò)法的原理為對(duì)故障點(diǎn)電纜發(fā)射高壓脈沖，脈沖巨大的能量能夠使故障點(diǎn)瞬間擊穿，發(fā)生閃絡(luò)，呈短路狀態(tài)。如圖3中將S打開，對(duì)T1進(jìn)行調(diào)整，增大T1電壓使電容充電，電容電壓升高到一定程度后合上S開關(guān)，線路中的電容就會(huì)對(duì)故障電纜放電，從而出現(xiàn)發(fā)射脈沖，發(fā)射脈沖的能量使故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)，出現(xiàn)短路，之后再按照低壓脈沖中的方法進(jìn)行計(jì)算。

5 結(jié) 語

電力行業(yè)中電線電纜的故障測(cè)尋方法主要有直流閃絡(luò)法、低壓脈沖發(fā)射法、沖擊閃絡(luò)法、電容法及電橋法，根據(jù)這些測(cè)量原理設(shè)計(jì)的多種故障測(cè)距儀有著廣泛的應(yīng)用，能夠基于故障的特點(diǎn)，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)定，減少電力運(yùn)行部門員工檢查和巡視的工作量，有效的提高了電力管理的工作質(zhì)量，增大了供電部門的效益，帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，因此，在電力管理運(yùn)行工作中，一定要充分掌握故障測(cè)距儀的工作原理，提高電纜故障的處理效率，優(yōu)化電纜故障處理工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃衛(wèi)東.10 kV電力電纜故障的類型及故障點(diǎn)查找分析[J].機(jī)電信息，2011，（15）.

[2] 牛慶征.10 kV電力電纜常見故障、故障點(diǎn)查找方法及防治措施[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，（15）.

[3] 陳建平.電力電纜故障分析及查找方法[J].山東煤炭科技，2010，（4）.

[4] 盧山.10 kV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，（1）.