配電網(wǎng)電纜故障及其查找定位

吳一波

【摘 要】人們日常生活與生產(chǎn)過程中，均需要電能作為主要能源供應，特別是近年來我國電能需求逐年增加，配電網(wǎng)建設逐漸完善，但是現(xiàn)實當中依舊會發(fā)生電纜故障。保證配電網(wǎng)電纜發(fā)生故障快速查找并修復，對提供電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性具有直接的影響。特別是隨著我國配電網(wǎng)實現(xiàn)改造后，配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性得到了顯著的提升。

【Abstract】In daily life and production process， electricity is needed as the main energy supply， especially in recent years， China's electricity demand is increasing year by year， and the distribution network construction is improving. However， cable failures still exist in reality. The rapid search and repair of distribution network cable failures have a direct impact on the stability of the power system. Especially with the transformation of distribution network in China， the operation stability of the distribution network has been greatly improved.

【關鍵詞】配電網(wǎng)；電纜故障；原因；查找定位

【Keywords】 distribution network； cable failure； cause； search and location

【中圖分類號】TM7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）03-0172-02

1 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化建設的快速發(fā)展，配電網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為目前供電的主要方式，輸配電系統(tǒng)當中的電纜所占比例也不斷增加。但是電纜經(jīng)過長時間的使用，導致其在外力破壞、受潮腐蝕以及超負荷使用情況下時常出現(xiàn)電纜故障問題，這對工業(yè)生產(chǎn)與人民生活造成了極大的影響。因此，采取有效的故障查找與定位的方法實現(xiàn)快速修復故障，保證供電的穩(wěn)定性，降低人們的經(jīng)濟損失。通過對電纜故障相關的定位查找技術進行研究，能夠為今后故障查找定位提供技術支撐，對保證我國配電網(wǎng)長期穩(wěn)定運行具有良好的現(xiàn)實意義。

2 配電網(wǎng)電纜常見故障及其原因

2.1 機械損傷

機械損傷對于整個配電網(wǎng)來說，其是發(fā)生電纜故障的最為主要問題，其在出現(xiàn)問題時能夠快速實現(xiàn)識別，然而對于配電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來的影響也是最大的。導致電纜損傷最常見的方式便是在直埋電纜正上方開展土建施工，嚴重情況會導致電纜出現(xiàn)短路故障。導致機械損傷通常有如下三點原因：第一，電纜直接受到外力破壞，比方說在項目建設過程中，由于人為操作不當導致外力對電纜造成破壞性損傷；第二，電纜在進行安裝過程中出現(xiàn)損傷，這主要是因為電纜拉伸過程中用力過大導致；第三點便是因為自然因素導致電纜出現(xiàn)損傷，可能是因為環(huán)境溫度發(fā)生劇烈變化，在熱脹冷縮原理下導致電纜出現(xiàn)損傷，也可能是由于發(fā)生山體滑坡或地震等不可抗力導致的電纜斷裂，這會導致整個電纜及其配件出現(xiàn)損壞。

2.2 受潮或水浸

受潮或者水浸也是導致電纜故障的主要原因之一，這類故障相比于機械損傷帶來的故障較少。該故障主要是因為電纜一般長時間埋于地下和隧道當中，常常會發(fā)生長期受潮和水浸影響，進而導致電場作用出現(xiàn)一定的異常，使電纜絕緣強度出現(xiàn)不同程度的降低，特別是在電纜處于受潮和水浸狀態(tài)時，常常會出現(xiàn)跑油問題，最終導致電纜配電過程中的安全性大大降低[1]。此外，當電纜鋪設環(huán)境較為惡劣，可能會出現(xiàn)擊穿或刺穿問題，這也會對配電網(wǎng)電纜造成不利影響，最終使電纜出現(xiàn)進水問題，造成電纜運行故障。

2.3 超負荷運轉

因為電流具有熱效應，所以當負載電流經(jīng)過電纜過程中，常常會使電纜出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象，最終導致導體出現(xiàn)發(fā)熱問題，而且集膚效應同樣使絕緣介質出現(xiàn)或多或少的附加熱量，最終造成電纜溫度顯著的增加。特別是電纜處于長期高負荷運轉時，電纜溫度過高導致其無法承受，便會導致其出現(xiàn)不同程度的損傷，進而使電纜老化逐漸的加重，嚴重情況下便會出現(xiàn)擊穿問題。特別是在夏天高溫情況下，室外溫度不斷的增高，也會造成電纜溫度快速上升，這也是夏天配電網(wǎng)發(fā)生電纜事故的概率相比于其他季節(jié)更高的原因之一。

3 配電網(wǎng)電纜故障查找定位方法

3.1 聲測法

電纜故障定位目前廣泛使用的方法便是聲測法，能夠對電纜當中存在的多數(shù)故障做出良好的測試，但是對接地電阻造成的故障做出測試，經(jīng)過長期的應用證明該方法具有非常好的查找定位效果。聲測法定位原理如圖1所示。

聲測法在實際應用過程中采用的原理主要如下：不斷使直流電源電壓進行升高，使其不斷向電容器進行電能存儲，當電容器兩側間存在的電壓不斷升高，使其達到一定的數(shù)值時，球間隙便會出現(xiàn)擊穿電壓，進而使電容器電壓不斷向故障電纜表面進行作用，最終使故障部位出現(xiàn)放電現(xiàn)象，使該處發(fā)生電火花放電現(xiàn)象，并且存在電測波輻射和振動聲響。

3.2 高壓電橋法

高壓電氣法進行故障定位主要應用的原理是電橋原理，如圖2所示。因為電纜自身存在的電阻分布較為勻稱，并且電阻與長度間具有正比例關系，所以利用電橋法能夠實現(xiàn)對故障點的定位。該方法在實際查找定位當中具有操作便捷、定位效率快以及定位精度高等優(yōu)勢，同時因為使用的直流電源，通常不會發(fā)生電流衰退情況。通常在受潮或水浸類型的電纜故障當中較為適用，在高阻故障方面的查找也相對較簡便。高壓電橋法只需要5mA電流便能對2m范圍內的電纜進行精準的定位，而且能夠應用于護層定位當中，不會造成護層出現(xiàn)過大的灼燒，后期修復也相對較為方便。但是該方法也就有顯著的制約，即電纜長度一般都很長，故障點僅僅是其中極小的范圍內，導致在實際故障定位過程中具有較大的難度，需要根據(jù)電力部門提供整個電纜相關的所有資料進行查找，一旦資料不全便會造成故障定位存在偏差。此外，高壓電橋法不能對斷線故障做出有效的診斷，使其應用上存在一定的制約性。

3.3 音頻感應法

音頻感應法一般使用在電阻值不超過10Ω故障當中，可以對三相短路與接地故障等做出較好的查找與定位。在使用時間長且資料存在缺失的情況下也能實現(xiàn)較好的故障定位，利用音頻感應能夠對故障電纜位置及其埋深做出較高的測定。該方法主要是發(fā)出音頻感應電流，使其經(jīng)過電纜時周圍出現(xiàn)交變磁場，并將感應線圈接近電纜，利用線圈將電信號換成音頻信號，并利用耳機對信號進行接收，沿著電纜線移動線圈，根據(jù)聲音信號的改變情況實現(xiàn)對故障點的查找定位。簡而言之便是在電纜箱上施加音頻電流，電纜看作輻射磁場的圓心，圓心的位置磁力分布最為密集，越向外越分散，能夠利用這一原理實現(xiàn)故障點的感應。但是該方法具有一個顯著的應用缺陷，即無法對單相接地故障實現(xiàn)有效的定位。

3.4 脈沖法

脈沖法主要應用的原理是利用脈沖信號實現(xiàn)電纜故障的查找與定位。在電纜導體中輸入一個脈沖信號，根據(jù)脈沖信號發(fā)射與反射間存在的時間差實現(xiàn)對鼓掌距離進行測試。該故障具有的顯著優(yōu)勢有操作便捷、可以生成清晰的脈沖信號波、不用電纜相關的任何資料、同時對電纜不會造成過多的傷害。但是也存在顯著的不足之處，即適用范圍也相對較為有限，當出現(xiàn)接地短路故障時，引起發(fā)射波存在較大程度的衰減，不能有效地檢測出故障所在，同時由于電纜寬度有所制約，導致脈沖法無法有效發(fā)揮其作用，特別是對閃絡形式的故障，查找定位效果較為不明顯。

4 結論

配電網(wǎng)電纜在運行過程中，時常會因為外力損傷、受潮與超負荷運轉等原因導致其發(fā)生故障，通過采用有效的查找定位技術能夠快速進行修復，但是目前常用的技術均存在一定的不足。因此，今后需要對查找定位技術進行研究，研發(fā)高效的故障查找定位方法，以保證配電網(wǎng)長期穩(wěn)定運行，為社會創(chuàng)造出更多的價值。特別是在我國加大力度建設智能電網(wǎng)，利用科技手段實現(xiàn)電纜故障查找應該成為今后的研究重點。

【參考文獻】

【1】張翀.開閉所側配網(wǎng)電纜故障指示器的接地故障定位研究[J].華東科技（學術版），2016，36（5）：198.