10kV电缆故障查找及定位技术探究

【摘要】在大型电网工程中，对于电缆故障查找并排除是保证电网安全的重要方式之一。目前很多地区在对10kv电缆故障检修中，环境较为恶劣，对于寻找故障点造成了很到的难度，本文中利用脉冲的方式对复杂地区进行故障查找，同时对于10kV电缆故障查找及定位技术进行详细说明，利用实际工作中的经验来完成电网工程的优化，保障安全。

【关键词】10kV电缆;故障查找;定位技术;二次脉冲法

1.前言

大功率电力网络是保障人们正常用电的关键工程，保障电网的安全十分重要。根据长期的电力系统维护的经验可以看出，在一些高压线路的使用中，随着运行时间的增加，电网发生故障的可能性就大大的提高，发生这样情况可能是电缆以及电缆附件出现了老化，还有可能是线路检修方面工作不到位。这些发生电力故障的区域多为环境复杂，施工难度较大，电缆由于敷设在地下，故障的查找就十分的困难。相比起高压架空线路，埋设在地面以下的电缆故障查找难度就大大提高，使用传统的定位方式很难在短时间找到故障的具置，耽误检修的时间，还不一定能准确的发现症结所在。这就需要利用更多的技术型手段对故障进行排查，下面从电缆发生故障原因开始介绍，通过脉冲的方式来进行故障的查找。

2.电缆线路发生故障的主要原因

要对电缆进行故障定位首先要弄清楚电缆在使用中会发生什么样的故障，这样才能及时的发现故障并排除故障。通常情况下，电缆故障的最主要的原因就是外力的破坏。在埋设在地下的线路会受到外界的破坏，集中在该区域的地面施工，机械设备很有可能将埋设的管线挖开甚至挖断，直接导致大片区域的停电现象，同时这类情况的发生会给抢修带来很大的难度。此外，电缆故障的原因是线路内部的元件在长时间的使用之后出现老化的情况，一些构建的物理性能发生一定的变化，如原有的绝缘元件在长时间的使用或是磨损后出现了不绝缘甚至导电的情况。具体分析电路元件老化的原因是在电缆的使用中材质不符合设计的要求、电缆的型号选择于该区域的环境不适应，在长期的过载运行情况下很容易出现故障。以及在电缆的周围有较多的热源存在，长时间的加热，使得电缆出现了物理性能的改变，使得一些绝缘材料丧失原有的性能。在一些南方地区，电缆埋设的区域内较为潮湿，绝缘介质在较为湿润的环境中极易发生漏电，金属的接线盒的密封性也不能保证，长期使用后，在电缆的内部会进水，内部的金属元件发生腐蚀。另外还有一些情况虽不是很普遍，但是也时有发生，如雷雨季节，电击现象会使得10KV电缆中电压迅速增加，电缆的负荷在短时间内无法承载，导致电缆内部出现发热，严重时会对电缆的相关附件产生破坏。

3.10kV电缆故障查找方式

在一般的电缆线路中，使用传统的检测方式就可以将线路中的问题找寻出来，其中包括：电桥法、电压测试法、电流测试法以及直流高压测试法等。

（1）电桥法是电缆线路中检测故障最为常用的方式，在测试中将电缆的运行终端和未发生故障的线路相互连接，将电路两臂相互交叉使用，在电桥相互平衡的情况下得到线路中故障的位置，并将位置精确到与终端位置的距离。利用对于故障距离的确定最终实施故障的定位排查。

（2）电压测试法是使用电缆传输中产生电波折射的方式计算故障点于测试点的位置。在线路中，电压的大小可以测量到，用测量到的电压数值来计算出每段输送线路的电压值，通过产生出的电波数据来分析故障发生的区域。在实际的操作中，利用低压电波的方式可以对于电力系统中出现的断路、短路和接地相关情况有很好的测试效果。并且通过这个方式可以计算出电缆输送区域内的电波传递情况。

（3）电流测试法是电力闪络中的一种测试形式，利用数据针点记录的方式来测算出故障发生时电流的运行情况，在电流在故障点上发出信号，信号在故障点和测试点来回返完一次，用时间点来测算出故障点的具置，利用这种方式可以将互感元件中的电压耦合情况描述出来，测试的方式简单，也较为稳定。

（4）直流高压测试法用于故障点出现高电阻的情况，在电流通道中出现堵塞的情况下，电阻会出现高值，当外部电压迅速提高可以将堵塞的区域击穿，以此来形成线路的正常运行。但是具体的实践中使用该方式较少，原因是对于外部高压电压的使用量难以控制。

4.现有10kV电缆故障查找方式的补充

在使用上述几种查找方式还是在使用中存在一定的不足之处，根据现场工作人员的经验，在实施高压击穿方式中，故障点也同时处于放电的状况，利用仪器的测量中得到的电波图形为区域性，呈球形分布，不具有代表性，也很难将故障定位出来。如故障点离测试点较远，所需要的冲击电压就要相应的增加。对于击穿点的测算就需要根据不同强度的电压进行拟合，得出的结论对于具体的算法没有较为直接的指导意义。

在故障定位的过程中，会出现多个故障点的情况，用传统的方式进行电压的放电不能在多个电位进行测算，这就个实际的工作带来了很大的难度。离测量点较近的故障点会在放电后产生较为明显的波形图，并根据电弧的弧面来判断故障点的具体方位。同时在电压测试中，考虑到使用波形的测试方式，对于多个故障点时，波形出现叠加的情况，在分析中对于合成波形的研究处于较为困难的情况。

在上述方式中还提高使用的电流测试法中，当有多个测试故障点时，会同时出现放电的情况，产生的高电流电路会将故障点的电阻迅速的降低，还可能会使得金属的接地性出现异常情况，不利于辨别故障。由此看来，这些检测方式在一些低阻的电路中很有帮助，但是对于电阻较大，或是故障点较多的情况下，使用该技术还是有一定的片面性，需要结合相关的脉冲计量法进行故障点的测试和定位。

5.脉冲检测方式介绍

二次脉冲法的基本原理是对发生故障的电力电缆释放一个足以使线芯绝缘故障点发生闪络的高压脉冲，与此同时触发释放第二个低压脉冲。也就是说当电力电缆在故障点的电弧未完全熄灭时，故障点相对于低压脉冲体现为完全短路状态， 那么在脉冲释放端接收到的低压脉冲反射波形相当于一个线芯对地完全短路的波形。此时，将前后两次接收到的低压脉冲反射波形进行叠加， 两个波形将会有一个明显的分叉点，分叉点的位置就是故障点位置，此时就完成了对故障电缆的粗测。

为了获得精确的电缆故障点位置，在通过二次脉冲法完成故障点的预定位后， 把对应的放电球隙调到一定位置，然后把调高电压到至球隙自动放电为此。从示波器或放电声音可以精确地判断出故障点的精确位置。二次脉冲法的优点之处在于使现场测得的电缆故障波形得到大大简化。 将复杂的高压冲击闪络波形变成了非常容易判断分析的类似于低压脉冲法的短路故障波形，大大提高了现场故障的处理速度，准确地标定电缆故障距离， 达到快速准确测试电缆故障点目的。二次脉冲法是在基于低压脉冲法的基础上发展而来的，应用二次脉冲法对探测高阻及闪络性故障，相比于以往的脉冲电流法， 有着易于辨别波形的优点，这是一个很大的进步，方便工程人员快速查找故障。应用声磁同步法以及音频感应法对故障点及死接地进行精确定位相比于以往的传统做法，精确度有着显著的提高，所花时间更少。应用新型高压电缆故障探测装置，有以下优点：

（1）故障探测试可以不依赖准确的电缆资料。如长度、截面、接头或分支位置、敷设图等，加快了故障的查找时间，减少由停电带来的经济损失，具有具大的经济效益和社会效益。

（2）测试简便。由于不需要“烧穿”降阻，使测试设备得到简化，测试程序变得简单。由于高阻故障无需漫长的“烧穿”降阻过程，缩短了测试时问，使测试效率大为提高。

（3）测试更精确。 现代的脉冲反射法采用先进的微电子技术，由于引人了人工智能技术，无需人工换算使现代法测试结果更加精确。

（4）适用范围广。 现代的脉冲反射法不像经典法那样具有应用的局限性，无论是哪种电缆故障，都可以通过脉冲反射测试技术得到快速、 准确的测试结果，因此具有更加广泛的适用性。

（5）随着电缆故障定点精度的使用，将大大缩小直埋电缆故障点开挖面积，可以降低在施工中产生的工程量以及相关的费用支出。

（6）采用车载系统，一体化程度高，基本上可以应付各种环境下的故障探测; 另一方面， 工作环境舒适，可以大大降低测试人员的工作强度。这无疑是电缆故障诊断技术的重大进步。

6.结束语

在电缆的故障检测中，根据经验来看，在受到外力破坏的情况下，往往都是发生在电缆的接线处，对于日常的电缆敷设施工要对接线处的装置尤为的注意，使用材质较好的保护装置，同时在地面上做出具体的标示，尽量减少外部施工对电缆的破坏。此外，在对与10kV电缆的故障查找中，要注意使用测试电压，在设计中规定，测试的电压不能超过额定电压的三倍，也就是在测试当中，电缆的电压运行值不能超过30kV，如果在这样的情况下，故障点还没有发生击穿，就需要相应的提高充电的电容量，确保准确的定位出故障点。电缆故障定位仪所能探测的距离取决于放电声音的大小、土壤的湿度和松散情况，放电声音越大、泥土越干燥、松散度越小，电缆故障定位仪所能探测的范围就越广。

在10kV电缆故障查找及定位技术中，要不断的使用相关的理论知识进行运用，并且通过时间的检测现象来积累更多的经验。要充分的认识到电缆出现故障的原因，并且了解电缆在使用中可能出现的击穿现象，充分的使用相关的检测仪器，利用传统和现有二次脉冲的方式来准确、快速、有效的找到电缆运行中的故障点，为后期的维护检修打好基础，切实的保证电网的运行安全。

参考文献

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