10 kV 電纜故障診斷分析及預(yù)防策略

王 浩，李炳全，秦培林

（安徽國電電纜股份有限公司，安徽蕪湖 238335）

1 10 kV 電纜常見故障

（1）線路升溫。為避免占用地面空間，電纜主要埋設(shè)于地下，因此極易出現(xiàn)線路升溫導(dǎo)致斷線故障。斷線位置最高溫度可能達(dá)到150 ℃，接頭處會有明顯燒黑或燒紅現(xiàn)象。導(dǎo)致線路升溫的主要原因多是導(dǎo)線接頭連接工藝或線路負(fù)荷不合理。

（2）過流保護(hù)靈敏度低。10 kV 電纜線路運(yùn)行過程中會設(shè)置較高的標(biāo)準(zhǔn)，同時也需承載較大負(fù)荷，且供電路度相對較長，因此電纜線路末端很容易出現(xiàn)低于標(biāo)準(zhǔn)值的最小兩相短路電流。引起該故障的主要原因是線路過流保護(hù)靈敏度不高，電纜負(fù)荷電流超過設(shè)計值引起發(fā)熱。

（3）電纜外護(hù)套穿孔。大部分10 kV 電纜都會設(shè)置外部保護(hù)套，減少外力對電纜的沖擊，而一旦電纜保護(hù)套受損，也會對電纜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，無法有效保護(hù)電纜。電纜保護(hù)套穿孔的主要原因是受外界因素影響，例如電纜埋設(shè)位置存在較強(qiáng)的電化學(xué)侵蝕，保護(hù)套被腐蝕穿孔，引發(fā)故障。

（4）短路故障。電纜發(fā)生短路主要是由于線路弧度垂線較大引起的，例如戶外風(fēng)力作用或線路兩根接處點(diǎn)纏繞等。此外，10 kV 電纜運(yùn)行過程中的線路升溫也會影響電纜本身的物理性能，線路表皮絕緣層損壞暴露電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成搭接就會發(fā)生短路。

（5）斷路及接地故障。斷路是指電纜線路中出現(xiàn)斷路導(dǎo)致電流連接不通造成的故障，其主要原因是線路連接不良、線路搭接處斷開等。接地故障是由于線路與大地連接引起的，接地故障會導(dǎo)致該區(qū)域?qū)χ車矬w形成放電而引起嚴(yán)重的安全事故。

（6）基礎(chǔ)故障?；A(chǔ)故障主要是由于電纜本身的設(shè)計、材料及生產(chǎn)工藝等方面出現(xiàn)問題引發(fā)的故障，例如線路屏蔽技術(shù)不合理，長期運(yùn)行過程中電纜機(jī)械強(qiáng)度逐漸下降，電纜線路材料質(zhì)量不合格，尤其是外護(hù)套、絕緣層等，電纜附件材料存在質(zhì)量問題也會引起故障。

2 10 kV 電纜故障原因分析

導(dǎo)致10 kV 電纜發(fā)生故障的主要原因包括以下兩個方面：

（1）外部因素。10 kV 配電線路的排布方式比輸電網(wǎng)更加復(fù)雜，需要經(jīng)過河道、鐵路、房屋、公路等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地區(qū)，例如城市中布置10 kV 配電線路網(wǎng)絡(luò)途徑公路，出現(xiàn)交通事故時可能會觸碰到路旁電線桿，將直接影響10 kV 線路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并且在城市化建設(shè)過程中，城鎮(zhèn)空地在建設(shè)房屋、住宅等工程項目時前期規(guī)劃不合理，10 kV 電纜線路的鋪設(shè)可能因此受到影響，且存在施工過程中損壞線路網(wǎng)絡(luò)的情況。

（2）內(nèi)部因素，包括電纜自身材料、附件質(zhì)量不合格等。電纜附件屬于多層固體絕緣結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件制作、安裝過程中如果出現(xiàn)質(zhì)量問題，也會引起電纜故障。例如電纜中間接頭處密封可能會出現(xiàn)電泳效應(yīng)，在界面上凝結(jié)為介電水珠，可能導(dǎo)致界面放電，電纜內(nèi)部也會出現(xiàn)短路故障。在電纜運(yùn)行過程中會由于負(fù)荷變化和環(huán)境溫度的影響出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，尤其是熱收縮問題會影響到附件的密封性能，大氣中的潮氣、水分就會滲透到絕緣層與電纜附件之間，引發(fā)附件內(nèi)部短路故障。此外，電纜接頭也易發(fā)生預(yù)制型故障，主要原因是由于終端回彈能力、定伸強(qiáng)度不好，附件復(fù)合界面形成的緊握度無法達(dá)到規(guī)定壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)，界面沿面即使在干燥的環(huán)境條件也會出現(xiàn)放電現(xiàn)象。在天氣發(fā)生明顯變化時，電纜終端材料會加速老化而引起漏電，并且電纜附件絕緣層和終端沿面也會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，最終引起故障。

3 10 kV 電纜故障診斷方法

3.1 全面搜查法

所謂全面搜查法是指逐一核查施工圖中所標(biāo)注的電力電纜線路、相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，確定異常數(shù)據(jù)并判斷故障位置。全面搜查法需要技術(shù)人員全面搜查電力電纜位置的故障問題，直至確認(rèn)故障點(diǎn)為止。該方法通常適用于一般性的電力電纜線路短路故障，尤其是需要檢測一些細(xì)節(jié)問題時。例如，10 kV 電纜敷設(shè)于比較惡劣的地理環(huán)境，電纜會在工作過程中產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致線路絕緣性能降低，引發(fā)短路故障。不過全面搜查法耗費(fèi)時間長、工作效率低，在日常工作中應(yīng)用較少。

3.2 遙測法

遙測法主要是利用萬能遙測電筆快速查找故障，該方法適用于10 kV 電纜線路發(fā)生接地故障時。萬能遙測電筆具有通、斷檢測功能，能夠快速確定電纜斷路線。將斷路線與交流電源火線連接，其他非斷路線接地，再將萬能遙測電筆調(diào)整遙測功能一擋或二擋，用筆由接電源火線端的電纜開始，筆體接近電線外皮向前移動，電纜如沒有故障，萬能遙測電筆就會發(fā)出聲音；一旦測出電纜存在故障點(diǎn)，則聲音消失。該方法檢測效率更高，但外部環(huán)境因素會影響其檢測的準(zhǔn)確率，如檢測現(xiàn)場存在不確定磁場或環(huán)境濕度較大時，會干擾萬能遙測電筆的檢測，無法準(zhǔn)確排除故障。遙測法也不適用于變壓器數(shù)量多、電力線路長、架空交叉連接復(fù)雜等情況，復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境會導(dǎo)致排查數(shù)據(jù)失真，無法準(zhǔn)確、及時發(fā)現(xiàn)故障。

3.3 儀器檢測法

常用的10 kV 電纜故障診斷儀器包括故障指示器、故障定位儀、直流試送儀等。

故障指示器是主要指示故障電流流通，通常安裝于10 kV電纜配電線路上、箱變、環(huán)網(wǎng)柜及分支箱中。當(dāng)線路發(fā)生短路時，故障指示器會顯示紅色報警，根據(jù)報警可迅速確定故障區(qū)段及故障點(diǎn)，無需再通過巡線或者分段合閘試送電等方式確定故障，可有效提高故障檢測效率、縮短停電時間。

故障定位儀主要針對含有金屬導(dǎo)體的電纜進(jìn)行故障檢測，10 kV 電纜的金屬導(dǎo)體包括線對、護(hù)層、屏蔽層等。故障定位儀的工作原理包括弧反射法、三次脈沖法等，可探測地埋式電纜及地下住宅配電系統(tǒng)，通過故障定位儀可定位測試對地絕緣不良故障點(diǎn)、探測線纜路徑、測試線纜埋深。相比故障指示器，故障定位儀的定位精度更高，具有更強(qiáng)的抗干擾性能，能夠降低人力成本，提高故障排查效率，從而提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

直流試送儀可以在不破壞絕緣材料性能的前提下測試各種電器裝置、絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)的耐壓能力，能夠克服傳統(tǒng)依據(jù)線路絕緣送電導(dǎo)致的事故隱患，主要適用于各種配網(wǎng)線路送電前的耐壓試驗。利用直流試送儀對絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)施加高壓，檢測10 kV 電纜線路的絕緣耐受工作電壓，對電纜及相關(guān)設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行檢測。

4 10 kV 電纜故障預(yù)防策略

4.1 實時監(jiān)測電纜用電負(fù)荷及溫度

在10 kV 常見故障中，電纜線路升溫的占比較高，因此要加強(qiáng)電纜用電負(fù)荷及溫度的監(jiān)測，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范、要求監(jiān)測相關(guān)指標(biāo)，能夠及時發(fā)現(xiàn)線路異常問題，及時采取故障排查及處理措施。理論上，電纜所能承載的負(fù)荷峰值即為電纜橫截面的最大電流，但在實際運(yùn)行過程中，一旦10 kV 電纜中形成最大負(fù)荷電流就會嚴(yán)重?fù)p傷線路結(jié)構(gòu)的完整性，特別是電纜線路長期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，最大電流會增加電纜的故障率。因此，要針對10 kV電纜線路配置性能良好的溫度及用電負(fù)荷檢測儀表，并設(shè)計周密的檢修計劃，實時監(jiān)測電纜溫度、用電負(fù)荷等指標(biāo)，一旦發(fā)現(xiàn)異常及時進(jìn)行檢測、勘察，降低線路故障率。

4.2 選擇質(zhì)量可靠的附件

電纜線路需要通過相關(guān)附件連接其他設(shè)備，因此電纜線路附件也是10 kV 電纜線路日常維護(hù)的重要內(nèi)容。實際電纜線路運(yùn)行過程中，高壓極與接地極的外絕緣可選擇無機(jī)材料，保證電纜兩側(cè)末端電纜頭的絕緣與密封性能，尤其是連接電纜與其他電網(wǎng)裝置時，無機(jī)材料可起到絕緣作用，保證線路連接的可靠性、穩(wěn)定性。電纜接頭與電纜終端試樣需要符合直流、交流耐壓試驗。為保證其能夠承受惡劣環(huán)境中的機(jī)械應(yīng)力，同樣要保證結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度，針對固定敷設(shè)的電纜，要保證其抗拉強(qiáng)度大于其導(dǎo)體抗拉強(qiáng)度的60%。

4.3 加強(qiáng)線路的施工及維護(hù)管理

首先要合理設(shè)計10 kV 電纜施工網(wǎng)絡(luò)，施工前要全面了解施工環(huán)境，按照電纜敷設(shè)情況進(jìn)行施工，減少施工對線路的干擾。施工前做好各種電纜線路的測試，及時排除線路中存在的異常，保證線路運(yùn)行的安全性后再進(jìn)行后續(xù)施工。

其次，要在施工過程中加強(qiáng)現(xiàn)場的安全管理及組織管理。針對施工人員、技術(shù)人員加強(qiáng)安全培訓(xùn)、教育講座等，不斷強(qiáng)化安全意識，并通過培訓(xùn)考核保證培訓(xùn)效果。針對10 kV 電纜線路采取合理的防雷技術(shù)，與其他部門進(jìn)行交流、溝通，保證施工的順暢性。做好施工現(xiàn)場的技術(shù)交底，保證施工技術(shù)人員熟練掌握技術(shù)要點(diǎn)，提高施工質(zhì)量。

最后，做好電纜施工的驗收質(zhì)量管理。施工完成后要針對其附件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量驗收，在相關(guān)技術(shù)部門、管理部門的監(jiān)督下制作及應(yīng)用附件，并做好詳細(xì)記錄，保證電纜工程的驗收質(zhì)量。

5 結(jié)束語

10 kV 電纜線路是重要的民生基礎(chǔ)設(shè)施，社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展離不開穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)。在實際工作中，技術(shù)人員要善于總結(jié)10 kV 電纜的常見故障，分析故障發(fā)生的原因，通過科學(xué)手段診斷故障，并采取有效措施預(yù)防故障再次發(fā)生，保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。