浅议城网改造电缆化的问题及对策

摘 要：近年来，城市电网投入大量的资金进行改造，都以线路的电缆化为主要内容，对配网供电能力的增加和可靠性的提高具有重要影响，但同时也有新的问题出现，对城市配网电缆化的新问题进行梳理、总结并采取相应的对策，将有助于今后城网改造电缆化和安全生产工作。

关键词：城网改造；电缆故障；故障探测；具体对策

Abstract: In recent years, the city power grid invested large amounts of funds for the renovation, with line cable as the main content, it has the important influence to increase supply capability of distribution network and improve the reliability, but also new problems, the city power distribution cable of new problems to sort out, summarize and take corresponding countermeasures, will contribute to the future reform of city network cable and production safety work.

Key words: urban network reform; cable fault; fault detection; specific measures

中图分类号：TU994

前言

城市大部分采用了电缆线路，以及环网柜、电缆分支箱等设备，电缆化需要关注的主要问题是：制作工艺、故障点的查找、安全措施的设置和防止机械损伤等。

1、城网电缆产生故障的原因分析

1.1 机械损伤：①安装时损伤：在安装时不小心碰伤电缆，机械牵引力过大而拉伤电缆，或电缆过度弯曲而损伤电缆；②直接受外力损坏：在安装后电缆路径上或电缆附近进行城建施工，使电缆受到直接的外力损伤；③行驶车辆的震动或冲击性负荷会造成地下电缆的铅(铝)包裂损；④因自然现象造成的损伤：如中间接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套；因电缆自然行程使装在管口或支架上的电缆外皮擦伤；因土地沉降引起过大拉力，拉断中间接头或导体。

1.2 绝缘受潮：①因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水；②电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝；③金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔。

1.3 绝缘老化变质：电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、硝酸等化学生成物，腐蚀绝缘；绝缘中的水分使绝缘纤维产生水解，造成绝缘下降。过热会引起绝缘老化变质。电缆内部气隙产生电游离造成局部过热，使绝缘碳化。电缆过负荷是电缆过热很重要的因素。安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等都会因本身过热而使绝缘加速损坏。

1.4 材料缺陷：①电缆制造的问题，铅（铝）护层留下的缺陷；在包缠绝缘过程中，纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷；②电缆附件制造上的缺陷，如铸铁件有砂眼，瓷件的机械强度不够，其它零件不符合规格或组装时不密封等；③对绝缘材料的维护管理不善，造成电缆绝缘受潮、脏污和老化。

1.5 电缆的绝缘物流失：油浸纸绝缘电缆敷设时地沟凸凹不平，或处在电杆上的户外头，由于起伏、高低落差悬殊，高处的绝缘油流向低处而使高处电缆绝缘性能下降，导致故障发生。

2、电缆故障探测的方法措施

2.1电缆故障性质的诊断：所谓诊断电缆故障的性质，就是指确定：故障电阻是高阻还是低阻；是闪络还是封闭性故障；是接地、短路、断线，还是它们的混合；是单相、两相，还是三相故障。

2.2 常用的电缆故障测距检测方法

①电桥法：将被测电缆终端故障相与非故障相端接，电桥两臂分别接故障相和非故障相，通过调节电阻使得电桥达到平衡，通过公式计算出故障点的距离。目前现场中电桥法用的越来越少，但是对于一些没有明显的低压脉冲反射，又不容易用高压击穿的特殊故障，使用电桥法往往可以解决问题。电桥法的优点是简单、方便、精确度高，但其主要缺点是不适用于高阻抗与闪络性故障以及相间短路性故障。

②低压脉冲反射法：测试时向电力电缆的故障相注入低压脉冲。该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点即故障点时，脉冲产生反射回送到测试点由仪器记录下来，根据发射脉冲与反射脉冲的往返时间差和脉冲在电缆中传播的波速度，便可计算出故障点离测试点的距离。该方法的优点是简单直观，不需要知道电缆的准确长度等原始资料；缺点是不能适用于高阻抗与闪络性故障，需要知道电缆的走向。

③脉冲电流法：脉冲电流法是将电缆故障点用高压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端和故障点往返一趟的时间来计算故障距离。脉冲电流法采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号。

④二（多）次脉冲法：针对高阻接地时波形难判断的情况，近几年出现了二次脉冲理论，并在实践中取得良好的效果。首先对故障电缆发射一个低压脉冲，脉冲在高阻的故障点由于特性阻抗变化不大，不会产生反射。脉冲在另一终端被反射回来后，仪器将这个“完好”波形存储起来。然后对故障点电缆发射一个高压脉冲，故障点被击穿，击穿瞬间变成低阻故障，此时仪器触发一个低压脉冲，低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。仪器把两次低压脉冲的波形叠加起来，交叉点的位置就是故障点位置。这种方法使操作者很容易判断故障点波形，而且误差较小。

2.3常用的电缆故障定点方法

①声测定点法：声测定点法是电缆故障的主要定点方法，主要用于测量高阻与闪络性故障，测量时使用高压设备使故障点击穿放电，故障间隙放电时产生的机械振动，传到地面，便听到“啪、啪”的声音，利用这种现象可以十分准确地对电缆故障进行定点，缺点是受外界干扰较大。②声磁法：在向电缆施加冲击高压信号使故障点放电时，会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来，这一环流在电缆周围产生脉冲磁场，在监听到声音信号的同时，接受到脉冲磁场信号，即可判断该声音是由故障点放电产生的，故障点就在附近。③音频感应法：音频感应法一般用于探测故障电阻小于10Ω的低阻故障，探测时，用1 kHz的音频信号发生器向待测电缆通音频电流，发出电磁波；然后在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号，并将之送入放大器进行放大，将放大后的信号送人耳机或指示仪表，根据耳机中声响的强弱或指示仪表的指示值大小而定出故障点的位置，当探头从故障点前移l~2 m时，音频信号中断，则音频信号最强处为故障点。

3、城网改造电缆化的具体对策

3.1 电缆线路故障点的查找

电缆敷设入地后，电缆线路出现故障，没有明确的故障点，只能通过试验技术对电缆的故障点进行分析、判断；可在电缆线路分支处安装性能可靠的故障指示器，以便在电缆发生故障时，快速定位故障点的位置。

3.2 大电流电力电缆引发的涡流问题 电力电缆在施工中，有采用钢支架的，有采用钢质保护管的，有采用电缆卡与架空敷设的，凡是在电力电缆周围形成钢（铁）性闭合回路的，均有可能形成涡流，特别是在大电流电力电缆系统中，涡流更大。在电力电缆施工时，必须采取措施，使电缆周围不能形成钢（铁）性闭合回路，防止电缆引起涡流现象发生。

3.3 电缆线路接地线问题

在公用中、低压电力电缆网上，由于三相负荷不是相等的，因此，如果采用有金属护层的电缆，必须考虑金属护层的接地问题，并保证在金属护层的任一点非接地处的正常感应电压不得大于100V。在中、低压电缆网中，所有电缆接头处均应设置接地极（网），并使金属护层可靠接地。

3.4 电缆的转弯引起的机械性损伤问题 由于电力电缆外径较大，运输、敷设较为困难，电力电缆对转弯半径的要求也比较严格。电力电缆在施工中，如果转弯角度过大，可能使导体内部受到机械损伤，而机械损伤因被电缆绝缘强度下降，直到出现故障，施工中发现一次电缆头故障，在电缆头制作时，三根电缆头长度一致，与设备连接时由于受地形限制，中相电缆头偏长而成为拱形，电缆头根部受损放电。后采取措施，在设备的连接，适当缩短中相电缆头连接长度，使三相电缆头均不受外力，实践证明运行效果良好。由此可见，电缆施工过程中，要尽可能减少电缆受到的扭力，在电缆转弯和裕留电缆时，让电缆处于自然弯曲，杜绝内部机械损伤现象。

3.5 电力缆防潮问题 运行经验表明，中、低压电力电缆故障大部分为电缆中间接头和终端头故障，而中间接头和终端头故障则大部分是因密封不良，潮气侵入而造成绝缘强度下降，而中、低压电力电缆网多采用树枝状供电方式，电缆终端头数量较多，因此把好电缆终端头和中间接头堵漏密封关是保证电缆安全可靠运行的重要措施之一。

4、结束语

总之，由于种种原因，环网柜、分支箱呈现多样化的现象，现场运行着不同厂家各种型号的设备，在这些设备中，质量可靠、技术先进的产品得到广泛使用，而有些设备因技术落后、性能差而不得不淘汰，因此，在城网中应尽量采用统一规格、质量可靠、技术先进、自动化程序高的产品，以利于安全运行以及将来的维护工作。