0  引言

随着经济社会的发展，人们对供电可靠性的要求逐渐提高。电缆以其运行可靠、美化环境等优点，在城市配电网的应用日益广泛。截止2018年初，保定市区10kV配网电缆线路998.9公里，同比增长12.85%^[1]，目前还在递增。

随着大量电力电缆的投运,相应的电缆故障率也随着使用年限等因素明显上升。然而，电力电缆多埋于地下，出现故障时难以查找，这对检测技术和人员的技能提出了更高的要求。电缆故障发生后，如何迅速、准确地定位电缆故障点对及时修复电缆，提高供电可靠性至关重要^[2]。

本文针对10kV电力电缆故障探测定位问题，总结了电缆故障的形成原因和故障类型，电缆故障诊断及检测步骤，详细介绍了电缆故障测距和定位的常用方法，并阐述了一起10kV电缆故障检测实例，为电力电缆运行维护部门提供借鉴和参考。

1 电缆故障原因及分类

1.1  电缆故障的产生原因

电力电缆敷设后，受到电、热、机械和环境的综合影响，导致其绝缘老化，运行可靠性下降，严重时造成击穿事故^[3,4]。根据实际运行经验，归纳起来有以下几点：（1）机械损伤；（2）中间接头和终端头的设计和制作工艺问题；（3）绝缘受潮；（4）绝缘老化变质；（5）过电压击穿；（6）护层腐蚀；（7）材料缺陷。

电力电缆故障可由上述的单一机理引发，也可能是多种诱因共同导致。为提高电力电缆运行的可靠性，需对已发生的故障快速、准确加以诊断，找出故障的类型和位置，并及时对故障电缆进行维修，而对潜在可能发生的电缆故障，应通过对电缆的运行状态进行有效的检测和在线监测等，评估其老化程度、潜在的故障类型及可能发生故障的位置，并尽早采取措施避免故障的发生^[5]。

1.2  电缆故障的性质分类

电缆故障性质的正确判断对于快速检测出故障点是十分重要的。根据电缆故障电阻与线芯通断情况可把电缆的故障性质分为以下四类^[3,4]：开路（断线）故障；低阻（短路）故障；高阻（泄漏性）故障；高阻（闪络性）故障。在故障探测过程中，上述四类故障会相互转化，特别是闪络性故障最不稳定，随时会转化为高阻故障。

2 电缆故障诊断及检测步骤

电缆发生故障后，一般需经过诊断、测距、定位三个基本探测步骤，其详细步骤流程如图1所示。

图1 电缆故障探测步骤流程

电缆线路发生故障，根据线路跳闸和电缆基本参数等信息，对故障点位置进行初步判断，并组织人员进行故障巡视。重点巡视电缆通道、电缆终端、电缆接头及与其他设备的连接处，确有无明显故障点。巡视过程中要向群众搜集故障信息，并按线路巡视要求进行^[6]。如未发现明显故障点，对涉及的电缆使用仪器设备进行故障探测。本章文以下部分主要介绍故障点粗测方法和故障点精确定位方法。

2.1  故障诊断

可以根据故障发生时调度信号及继电保护动作情况，初步判断故障性质。若判断不清，则需测量绝缘电阻和进行“导通试验”，诊断电缆是否发生了开路、低阻短路、高阻还是闪络性故障，确定故障性质。

2.2  故障测距

电缆故障测距又叫粗测，是指在电缆的一端使用故障测距仪器确定故障距离。对于经线路巡查无法直接发现明显放电痕迹和故障点的，需将电缆从系统中拆除，两端不连接任何其他设备，做好安全措施后，用测试仪探测故障点。

长期以来涌现出了许多故障距离测量方法与仪器，这些方法与仪器适用于不同故障情况，各有优缺点。故障测距测量方法主要有低压脉冲法、二次脉冲法、脉冲电流法等^[5]。现阶段主要采用低压脉冲法和脉冲法探测电缆故障。低压脉冲法适用于开路断线和低阻短路故障。其优点是简单、直观，根据脉冲反射波形还可以容易地识别电缆接头与分支点的位置。二次脉冲法适用于测接地、短路、断线和闪络性故障，其特点是易操作、多功能,回波图形解释简易，在实际工作中广泛采用。

2.1  故障定点

电缆故障的精确定点是故障探测的关键。目前，比较常用的方法是声磁同步法及主要用于低阻故障定点的音频感应法。实际应用中，往往因电缆故障点环境困素复杂，如振动噪声过大、电缆埋设深度过深等，造成定点困难，成为快速找到故障点的主要矛盾。

3 电缆故障测距定位的常用方法

在实际工作中高阻短路故障较为常见，下面介绍用于此类故障测距定点的二次脉冲测距法和声磁同步定位法。

3.1  二次脉冲法故障测距

二次脉冲法其实是故障点在高压放电电弧存在状态时的低压脉冲比较法。主要用来测试高阻故障和闪络性故障，其接线原理如图2所示。

图2二次脉冲法接线原理图

该方法是建立在高压闪络法中高压击穿并使故障点放电这一基础上的。电缆故障点被击穿时会产生电弧而形成瞬间的短路，呈瞬间低阻故障特性。在故障点起弧瞬间、电弧熄灭瞬间，分别触发低压脉冲。通过比较两次低压脉冲波形来判断故障点的位置。

3.2  声磁同步法故障定位

通过探测传感器的放电产生的声音信号和磁场信号的时间差来找到故障点的方法，简称声磁同步接收法。其原理框图如图3所示。

图3定点仪原理框图

测试原理是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。由于一般环境电磁干扰与电缆故障放电的脉冲磁场相比弱得多，仪器能够可靠地检测出磁场信号。如在监听到声音信号的同时，接收到脉冲磁场信号，即可判断该声音是由故障点放电产生的，故障点就在附近。实际测试中，往往由于环境噪声的干扰，使人很难辨认出真正的故障点放电声音。采用声磁同步接收法，可以提高识别能力。

4  一起10kV电缆故障检测实例

2018年1月8日12时39分运检人员接调度令，某线路过流Ⅰ段保护动作故障跳闸，进行故障巡视。接令后迅速组织人员、车辆及测试设备，到达事故现场。核实线路的双重名称，确定该线路为故障线路。查阅资料，初步确定电缆路径、负荷、型号（YJV22-3240）、投运日期（2017年11月）、长度（1.98km），电缆中间头位置等情况。

安全措施布置完毕后，首先进行故障诊断，打开终端杆电缆终端头测试绝缘电阻，A-地5.5GΩ，B-地900Ω，C-地1300Ω，测量各相间的绝缘电阻A-B3.5GMΩ，A-C2GΩ，B-C650Ω，确定故障类型为BC两相短路接地高阻故障。然后使用二次脉冲法进行故障测距。在用户端测量，形成的两次脉冲波形基本重合，只在波形首端有些许畸变，由于脉冲起始振荡，畸变并不明显。运检人员转移至变电站出线侧测量，如图4所示，两波形在故障点处出现明显的差异点，显示1.863km即为故障距离。

图4二次脉冲波形图

最后使用声磁同步法进行电缆故障的精确定点，根据粗测的故障距离，沿电缆路径探测，确定声磁时间差最小点即为故障点的精确位置。

图5声磁同步法精确定点

确定了电缆故障点，对电缆逐相放电并做安全措施后，立即组织人员准备抢修材料和工具，进行电缆修复。1月9日5时03分抢修完毕恢复供电。

5  结语

电力电缆作为电力系统重要的能量传输载体，其运行安全至关重要。在未来，对电力电缆故障的诊断检测，将向着实时、在线、智能化、网络化等方向发展，这些发展趋势可被描述为如下几点:

（1）电力电缆运行故障的自动识别。自动化设备全天候、全时段快速反应，发现电缆故障以后及时排除，减小停电范围，提高供电可靠性^[7,8]。

（2）电力电缆在线监测技术。现有的电力电缆诊断检测方法大多属离线检测。随着网络化、信息化技术的应用，对电力电缆进行在线监测将成为可能^[9]。

（3）多种电力电缆诊断检测技术联合。将多种诊断检测技术联合使用，可有效覆盖单一方法的不足，获得更高的检测准确性和可靠性。

（4）局部放电检测技术应用于电力电缆诊断检测。对电缆运行状态实时监控提前排查电缆绝缘检测弱点，排查隐患，防患未然^[10]。

参  考  文  献

[1] 配电运检室电缆运检班2017年度运行分析报告。

[2] 朱毅勇.小电流接地系统高阻故障定位示范应用[J].供用电,2018,35(05):25-30.

[3] 王少华,叶自强,梅冰笑,刘浩军,姚玮.电力电缆故障原因及检测方法研究[J].电工电气,2011(05):48-51+58.

[4] 朱云华,艾芊,陆锋.电力电缆故障测距综述[J].继电器,2006(14):81-88.

[5] 袁燕岭,李世松,董杰,高俊福,黄松岭,赵伟.电力电缆诊断检测技术综述[J].电测与仪表,2016,53(11):1-7.

[6] 张长营,刘晗,杨紫涵.10 kV及以下配电线路运行维护及事故处理(续三)[J].农村电工,2018,26(05):50-51.

[7] 曾丽华.浅谈10kV线路故障处理中自动化设备的应用[J].电子测试,2018(06):104-105.

[8] 李圳,王艳玲.自动化设备在10kV配网故障抢修中的应用研究[J].科技风,2018(09):117-118.

[9] 李家声.信息技术背景下如何提高配电网运维技术水平[J].中国管理信息化,2017,20(22):63-64.

[10] 傅磊.10kV配网故障的预防和处理[J].科技与创新,2017(24):61-62.

作者简介：

袁熙辉 1970-，男，国网保定供电公司技术，研究方向：电力设备运行与维护。