配網(wǎng)電纜線路故障分析及其處理方法

龐杰鋒

摘 要：隨著電纜線路在配網(wǎng)中的占比不斷增多，其運(yùn)行情況對配網(wǎng)可靠性影響越來越大。本文從配網(wǎng)電纜線路的故障分析入手，先對電纜線路故障原因進(jìn)行剖析，再根據(jù)電纜故障性質(zhì)，重點介紹了電纜發(fā)生故障之后的處理步驟，包括電纜故障點的燒穿和粗測、故障電纜路徑的探測和故障點的精確定位，最后研究并分析電纜線路在運(yùn)行過程中如何做好預(yù)防電纜故障措施，為配網(wǎng)電纜線路的運(yùn)維和管理帶來切實有效的幫助。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)；電纜線路；故障

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，電纜線路在配網(wǎng)線路中所占的比例也越來越大，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行，成為配網(wǎng)的供電安全、可靠運(yùn)行更為重要的一環(huán)。同時，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司提出了創(chuàng)建世界一流企業(yè)的目標(biāo)，其中，強(qiáng)調(diào)了著力打造世界先進(jìn)的可靠性管理標(biāo)桿。因此，越發(fā)凸顯配網(wǎng)電纜故障管理的重要性，本文從配網(wǎng)電纜線路故障分析入手，并提出其處理方法和預(yù)防措施。

1 電纜故障的原因分析

（1）超期服役。在電纜運(yùn)行過程中，絕緣層受到電、熱、化學(xué)及機(jī)械力作用的影響，會發(fā)生物理和化學(xué)上的變化，運(yùn)行時間越長，絕緣層的性能就會下降的越厲害。（2）運(yùn)行環(huán)境惡劣。一是電纜中間頭及終端頭其結(jié)構(gòu)本身不能做到全密封，就會形成防水的薄弱環(huán)節(jié)，在排水不暢的電纜井或電纜管道中容易造成絕緣受潮。2017年以來，源城區(qū)已發(fā)生4起因電纜中間頭或終端受潮而引起的電纜故障，占電纜故障總數(shù)16%。二是電纜長期在酸度過大的土壤或空氣中運(yùn)行，也會導(dǎo)致護(hù)層被腐蝕損壞。三是安裝在電纜密集的電纜溝電纜井等通風(fēng)散熱較差的電纜，會因過熱而使絕緣加速老化。（3）過負(fù)荷運(yùn)行。電纜長期重過載運(yùn)行，溫度居高不下，絕緣層會發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害。溫度越高時，發(fā)熱程度會呈指數(shù)性上升，絕緣老化的也就越快。（4）外力破壞。電纜一般處于地下不可見，容易受到道路開挖、打樁的破壞，2017年以來，源城區(qū)因道路改造外力破壞電纜14起，在電纜故障中占比高達(dá)56%。（5）過電壓。電纜絕緣層因大氣過電壓或內(nèi)部過電壓超過所能承受的電場強(qiáng)度而擊穿，比如許多戶外終端頭故障是由于大氣過電壓而引起的，而中間頭和戶內(nèi)終端頭多數(shù)是由于線路單相接地故障引起另外兩相電壓升高，導(dǎo)致其擊穿故障，2017年以來，源城區(qū)已發(fā)生過4起該類故障。（6）材料缺陷。材料本身存在缺陷，比如電纜絕緣內(nèi)部氣隙的電離會造成局部過熱，使絕緣碳化；線芯表面有突起毛刺會導(dǎo)致局部電場強(qiáng)度過高容易破壞該處絕緣層；護(hù)套材料不及格，容易導(dǎo)致受潮、電纜腐蝕和外界破壞。（7）中間頭和終端頭制作工藝不良。施工人員無資質(zhì)施工或工藝差，施工工具不合格，不按工藝規(guī)程制作安裝，施工環(huán)境惡劣，比如敷設(shè)過程中，電纜受到過大的牽引力，或者在電纜井中彎曲半徑過小受力不當(dāng)導(dǎo)致絕緣或護(hù)層損壞，中間頭在制作過程中未安裝鎧裝，或終端頭安裝時未固定導(dǎo)致接頭長期受過大拉力，雨天濕度過大的天氣施工等。

2 電纜故障的測量定位

2.1 電纜發(fā)生故障后，一般按照以下步驟進(jìn)行故障處理

先通過故障指示器和分段試送辦法確定故障電纜，然后確定故障性質(zhì)，如果故障阻值很高，便進(jìn)行故障點的燒穿將高阻變低阻，再粗測測出故障點到電纜任意一端的長度，接下來探測故障電纜線路的敷設(shè)路徑，最后通過聲測、感應(yīng)、跨步電壓等方法進(jìn)行故障點的精確定位。

2.2 確定故障性質(zhì)

當(dāng)確定故障電纜后，可通過保護(hù)動作信息，確定是接地故障還是短路故障。如果還不能確定，那么可以用絕緣電阻表測量電纜的絕緣電阻，以及使用萬用表進(jìn)行線芯的導(dǎo)通試驗。

2.3 電纜故障點的燒穿

據(jù)統(tǒng)計，電在發(fā)生的電纜故障中，高阻故障站了絕大多數(shù)。但很多粗測、定點方法和測量儀器必須在較低電阻下才能使用，這就需要將高阻故障進(jìn)行燒穿處理，使高阻變低阻，以便于測量。電纜故障點的燒穿方法有交流燒穿、直流電壓燒穿和沖擊電壓燒穿三種。交流電壓燒穿時故障點容易被燒斷。因此，當(dāng)沒必要將故障點電阻燒到100 Ω以下時，一般不使用交流燒穿法。沖擊電壓燒穿對設(shè)備的容量要求不大，容易實現(xiàn)，但燒穿時間相對較長。

2.4 故障點的粗測

故障點的粗測就是測出故障點到電纜任意一端的距離，這一步是故障定點的前提。粗測方法有很多種，按基本原理歸納有兩類：一類為電橋法，另一類為波反射法。

電橋法是最早采用探測電纜故障的方法，其原理是利用故障點兩側(cè)的電纜線芯電阻接入電橋，測量這兩者的比值，再根據(jù)總長度來換算出故障點位置。但是該方法需要先確定電纜總長，故目前較少采用。

波反射法分為一次脈沖法（低壓脈沖法）、二次脈沖法、弧反射法、三次脈沖法等。脈沖波在電纜中以一定速度傳播，在電纜擊穿點或電纜端部反射，波反射法根據(jù)脈沖的時間差定位，適用范圍廣，可以定位未知電纜長度及斷線故障。

2.5 故障電纜路徑的探測

根據(jù)前面粗測的距離，沿著探測出的電纜路徑，確定故障點的大致范圍再進(jìn)行精確定點。電纜路徑探測的原理就是在被測電纜線芯中加入特定頻率的電流，利用電磁感應(yīng)原理，探測儀器離電纜越近，其信號越強(qiáng)，與電纜走向一致，其信號越強(qiáng)，由此判斷出電纜走向。

2.6 電纜故障點的精確定位

根據(jù)電纜故障預(yù)定位的結(jié)果，在電纜故障點附近，通過儀器和設(shè)備對電纜故障點的位置進(jìn)行精確定位的過程。常用的方法是聲磁同步法、跨步電壓法和音頻感應(yīng)法。

聲磁同步法的原理接線與沖擊電壓燒穿故障點的接線相同。直流高壓向電容器充電使球隙擊穿，將電壓加在故障點上，使故障點擊穿產(chǎn)生火花放電，引起電磁波輻射和機(jī)械的音頻振動。聲磁同步法的原理就是利用放電的機(jī)械效應(yīng)，在地面用聲波接收器探頭拾取振波，根據(jù)振波的強(qiáng)弱判定故障點。

跨步電壓法對電纜護(hù)套故障有很好的檢測效果。因而主要是針對電纜護(hù)套故障的有效定位手段。在故障電纜金屬護(hù)套上施加一負(fù)極性的直流電壓，在故障點流入土壤的電流形成的跨步電位分布，跨步電壓法正是通過探棒尋找土壤中電勢最低點確定故障點位置的。在故障點兩側(cè)。地電勢差是相反的，越接近故障點電勢差越小。

音頻感應(yīng)法一般用于故障電阻小于10Ω的低阻故障的定點。音頻感應(yīng)法定點的基本原理與用音頻感應(yīng)法探測電纜路徑的原理一樣。探測時，用特定頻率音頻信號發(fā)生器向待測電纜通音頻電流，發(fā)出電磁波。然后在地面上用探頭沿電纜路徑接受電纜周圍電磁場的變化信號，并送入放大器放大。再將放大后的信號送入耳機(jī)或指示儀表，根據(jù)耳機(jī)中聲響的強(qiáng)弱或指示儀表示值的大小定出故障點的位置。在故障點，耳機(jī)中音頻信號聲響最強(qiáng)。

3 預(yù)防電纜故障措施

為了確保電纜線路可靠安全運(yùn)行，最大程度上降低電纜線路故障的發(fā)生，配網(wǎng)運(yùn)行人員要對電纜線路進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)工作，特別要注重防外力破壞工作、日常巡視、負(fù)荷監(jiān)測、溫度監(jiān)測和試驗工作等這幾方面。

外力破壞事故在電纜線路故障中占比大，且外力破壞大概率會導(dǎo)致電纜新增一個甚至兩個中間頭，因此做好電纜線路防外力破壞工作是預(yù)防電纜故障的首要措施。第一，要建立正確可靠的電纜線路資料和完善線路標(biāo)識，特別是要有準(zhǔn)確的電纜線路路徑圖紙，為配網(wǎng)運(yùn)行人員日常巡視提供可靠的參考資料。第二，配網(wǎng)運(yùn)行人員在開展日常巡視工作中時，應(yīng)密切關(guān)注電纜線路路徑上是否有挖掘施工，若有發(fā)現(xiàn)，及時與施工單位負(fù)責(zé)人進(jìn)行交底，增設(shè)明顯的警示標(biāo)志，留下聯(lián)系方式，要求負(fù)責(zé)人在開挖電纜通道前通知運(yùn)維人員，由運(yùn)維人員駐點監(jiān)督開挖全過程。

把好電力電纜設(shè)計驗收關(guān)。一是電纜路徑走向，應(yīng)與其它地下管道布置統(tǒng)一規(guī)劃，應(yīng)避開輸水、煤氣等管道，確保電纜線路遠(yuǎn)離潮濕、易燃易爆等惡劣的運(yùn)行環(huán)境。二是參與到電纜接頭制作的中間過程監(jiān)督和驗收，把握天氣條件和現(xiàn)場環(huán)境是否適宜制作接頭，對于重要工藝要特別關(guān)注。

配網(wǎng)運(yùn)行人員應(yīng)對電纜線路全線進(jìn)行日常巡視，及時發(fā)現(xiàn)電纜線路可被肉眼觀察到的缺陷，電纜接頭放電痕跡，電纜銘牌和標(biāo)識缺失，電纜井蓋丟失，電纜井、排管和隧道有積水等等。巡視過程中對發(fā)現(xiàn)的問題做好記錄，巡視結(jié)束后及時上報，安照缺陷分類在規(guī)定時間內(nèi)做好消缺工作。

配網(wǎng)運(yùn)行人員平時需要關(guān)注電纜線路的負(fù)荷水平，預(yù)測負(fù)荷發(fā)展趨勢，提前對重過載電纜線路上報增容計劃進(jìn)行更換。電纜的溫度不僅決定于負(fù)荷大小，還受環(huán)境溫度和散熱條件的影響。配網(wǎng)運(yùn)行人員日常要開展電纜線路溫度監(jiān)測。電纜線路在故障前一般會有溫度升高現(xiàn)象，通過測量電纜接頭、電纜井中電纜外皮及其他部位的溫度，可提前預(yù)防電纜事故的發(fā)生。

對電纜定期開展試驗工作，運(yùn)維單位主要是進(jìn)行局部放電測試，電纜的局部放電是造成絕緣破壞的原因之一，通過局部放電儀，主要對電纜頭絕緣薄弱點進(jìn)行測試。定期開展局部放電測試，做好試驗記錄。

4 結(jié)語

由于電纜的可靠性，在配網(wǎng)中應(yīng)用越來越廣泛，因此，配網(wǎng)運(yùn)行人員要加大自身對電纜知識的掌握力度，提高電纜故障分析和處理水平，把控好設(shè)計、敷設(shè)、制作接頭和運(yùn)行維護(hù)的每一個環(huán)節(jié)，確保電纜線路可靠安全運(yùn)行，充分發(fā)揮電纜線路的優(yōu)勢。

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