10kv电缆故障成因分析

10kv电缆故障成因分析

摘要：10kV电力电缆的安全运行可以提高供电企业可靠性及经济效益。随着经济的蓬勃发展，电力的供给的可靠性越显重要。本文对10kV电力电缆的故障原因进行阐述，并提出排查方法。

关键词：10kV电缆；故障

Abstract: 10 kV power cable can improve the safety operation of the power supply enterprise reliability and economic benefits. With the vigorous development of economy, the power supply reliability of the more important. In this paper, the 10 kV power cable breakdown is expounded, and put forward the testing method.

Keywords: 10 kV cable; fault

一、10kV电力电缆故障产生的原因

（1）电力电缆产生故障的原因

①机械损伤。机械损伤引起的电缆事故占电缆事故很大的比例，如：1）直接受外力损伤，这方面的损坏主要有施工和交通运输所造成的损坏；2）安装时的损伤，在安装时碰伤、拉伤电缆或者因弯曲过度而损伤电缆；3）自然力造成的损坏，中间接头和终端接头受自然拉力和内部绝缘胶膨胀的作用所造成的电缆护套裂损等。

②绝缘受潮。中间接头或终端头结构不密封或安装不良而造成绝缘受潮。电缆制造不良在金属护套上留有小孔和裂缝等缺陷或金属护套被外物刺伤也会使电缆受潮。

③过热。电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热而使绝缘炭化以及电缆过负荷都会产生过热。安装于电缆密集地区或电缆沟以及电缆隧道等通风不良处的电缆，还有穿行在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等，都会造成电缆过热从而使绝缘加速损坏。

④过电压。过电压主要是指大气过电压（雷击）和电缆内部过电压。实际运行经验表明，许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的。

⑤设计和安装的问题。中间接头和终端头的防水设计不周密，选用的材料不当，电场分布的考虑不周，工艺要求不严密，机械强度的裕度不够等是设计中常见的问题。拙劣的接头与不按技术要求敷设电缆或者在潮湿的气候条件下作接

头，使接头混入水气也是形成电缆故障的重要原因。

（2）电力电缆故障的类型

①按故障现象，可分为开放性故障和封闭性故障。

②按接地现象，分为开路故障、相间故障、单相接地、多相接地混合型故障等。其中，常见的是单相接地和多相接地故障。

③按故障绝缘电阻的大小，可分为开路故障、低阻故障和高阻故障3种类型：a.开路故障。若电缆相间或相对地绝缘电阻达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到终端；或虽终端有电压，负载能力较差。断线故障即为开路故障的特例。B.低阻故障。电缆相间或相对地绝缘受损，其绝缘电阻小到能用低压脉冲法测量的一类故障。当故障点对地电阻为零时，即为短路故障。C.高阻故障。电缆相间或相对地绝缘损坏，其绝缘电阻较大，不能用低压脉冲法测量的一类故障，它是相对于低阻故障而言的。包括泄露性高阻故障和闪络性高阻故障2 种类型。

二．10kV电力电缆故障点的现场查找

(1)故障点查找的步骤

电力电缆故障点查找一般要经过查看故障电缆基本情况、故障性质诊断、故障测距、精确定点和误差分析5个步骤。如图1所示。其中难点在故障粗测，只要粗测做好了，就能迅速地查找到故障点的位置。

图1故障点查找的步骤

①查看故障电缆基本情况：电缆基本情况是指完善的电缆资料，包括长度、路径走向、接头位置、电缆出厂资料等。这些电缆资料的完整齐全能使故障点查找事半功倍。

②故障性质诊断：通过测量电缆的导电性能和绝缘性能来了解故障电缆的有关情况，初步确定故障的性质，从而选择适当的测试方法对电缆故障进行具体的诊断。

③粗测距离：在故障电缆芯线上施加测试信号或者在线测量、分析故障信息，初步确定故障的距离，为精确定点提供足够精确的信息。这是电缆故障测试过程中最重要的一步。

④精确定点：在粗测距离的基础上，精确地查找故障点所在实际位置，以便于立即进行检修。精测定点方法主要有声测定点法、感应定点法、时差定点法以及同步定点法等。

⑤误差分析：由于电缆的运行环境复杂，且可能存在电缆对接头较多、运行

时间较长等特点，一次定位可能存在误差，要注意是否有假信号的窜入。因此，可能需要多次定位才能测出故障点，总结查找过程中的误差，也有利于提高以后的查找水平和速度。

（2）故障点粗测距离的常用方法

①阻抗法

阻抗法通过测量和计算故障点到测量端的阻抗，然后根据线路参数，列写求解故障点方程，求得故障距离。该方法多以线路的集中参数建立模型，原理简单，易于实现。在实际的阻抗法故障测距中，一般都是应用电桥法来实现的。电桥法的优点是比较简单，精度较高，但其适用范围小，一般的高阻和闪络性故障，由于故障电阻很大，电桥电流很小，测距效果很不理想。

②行波法

行波测距法，就是确定行波传播速度后，通过测量行波的传播时间来确定故障位置。总的来说，行波离线测距法有4 类：

a.低压脉冲反射法

一般用于绝缘电阻在40Ω以下的低阻故障，在被测电缆上发射一脉冲电压，当发射脉冲在电缆线路上遇到故障点、电缆终端或对接头时，由于该处阻抗的改变，而产生向测试端运动的反射脉冲，利用仪器记录下发射脉冲与反射脉冲的时间差，从而找到故障点。其优点是简单、直观，不需要详细的电缆原始资料，还可以根据反射脉冲的极性分辨故障类型；缺点是不能用于测量高阻及泄露性和闪络性故障。

b.脉冲电压法

又称为闪测法，利用直流高压或脉冲高压信号击穿电缆故障点，即发生闪络放电，由放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间来测距，适用于高阻和闪络故障。该方法的优点是不必把高阻或闪络性故障永久性烧穿，利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快、误差小、操作简单等；缺点是安全性差，易发生高压信号窜入。

c.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，将电缆故障点用高电压击穿，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与故障点往返一次所需时间来计算故障距离。与脉冲电压法比较，脉冲电流法使用线性电流耦合器，与高压回路无直接电气连接，安全性更好，应用更为广泛。

d.二（多）次脉冲法

其原理是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。脉冲在另一侧终端被反射回来后，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，分叉点的位置就是故障点的位置。

该方法的优点是可以避开故障点闪络时引起强烈的电磁干扰，低压脉冲宽度可以调节，较长线路也能记录到清晰的信号波形，提高测量精度；缺点是使用仪器较多，如果故障点受潮严重，故障点击穿过程较长，测试时间相应增加，且故障点维持低阻状态的时间不确定，施加二次脉冲的控制有难度。

(3) 故障点精确定位的常用方法

①声测法

其原理是用闪测仪等能使故障点产生规律放电的装置，使故障点放电，然后在粗测所得到的故障位置前后，用接受故障点放电声音的装置来确定故障点的位置。这种方法测出的结果随意性很大，误差也较大，在电缆埋设较深时很难准确测量，但设备要求低。

声磁同步法是声测法的改进方法，声磁同步法是根据声音信号与磁场信号传播速度不同的原理，利用仪器探头检测出声音信

号和磁场信号的时间差来确定故障点。

②感应法

其原理是当音频电流经过电缆线芯时，在电缆周围有电磁波存在，随身携带电磁感应接收器，沿线路行走时，可受到电磁波影响。音频电流流到故障点时，电流突变，电磁波的音频突变。该方法对寻找断线、相间低阻短路故障很方便，但不宜于寻找高阻和单相接地故障。

（4）故障点现场查找过程中的几点建议

①为提高电力电缆故障点查找的效率，建议运行部门必须完善电力电缆运行基础资料，如电缆路径图、电缆电路电子地理分布图及其敷设方式、电缆中间接头分布图及其地理坐标图并做好现场标识。

②在查找过程中，无论使用哪种方法测试故障点波形，若故障点距离测试端太近，均会产生盲区，使得测试波形难以判断识别，此时可尝试到电缆的另一端进行测试，建议每次查找电缆故障点时最好电缆两侧各测试一次以作对比，这样

的成功率较高。

③在精确定点时，设备应在距故障点近的一端，这样能量沿电缆衰减较小，便于声磁同步法的定点，快速查出故障点。要充分利用各种试验设备与身体感官，在粗测点的范围内反复进行查找，要仔细分辨故障点处声音与金属屏蔽层上传输声音的差别，不断比较，才能发现故障点。

④在使用二次脉冲法粗测时，若波形不明显，应该用高压脉冲进行多次充放电，一般为5～10min，在听到清脆放电声后，立即使用二次脉冲法，此时的波形一般较为典型，如还未出现典型波形，可重复几次。

三．结束语

综上所述，对于我国电力电缆发生故障时，如何第一时间查找出故障原因，及时排除，保证供电的可靠性，相应提高经济效益。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。