配电网电缆故障点的定位方法

周静 1 马荣飞 2 李阳 3

2.国网准东经济技术开发区供电公司 新疆 831100

摘要：配电网的电力电缆通常敷设在地下，电缆故障后通常不允许重合闸。无法快速准确地确定故障的位置将大大增加检查工作量，导致长期停电，并造成严重的经济损失，同时也给生活和生产带来不便。故障的主要原因是电缆和相关附件的老化以及日常维护不足，不能准确地识别电缆的故障点，在故障后也难以维修。随着电缆运行时间的增长，电缆故障的可能性会增加。快速准确地诊断电缆故障点对于及时排除故障和恢复电源至关重要。因此，有必要对如何定位电缆故障点进行详细分析。

关键词：配电网；电缆故障点；定位方法

1电缆故障分析

1.1 线路故障

电缆在传输电能过程中，由于具有电力供应距离长、传输时间持续、超荷载工作、线路传输复杂等特性，将增大线路故障的发生几率。第一，线缆在工作过程中，由于电力网络覆盖体系、线缆自身质量等问题，当不同线路的电缆同时发生故障时，此时主变电站将面临着跨级开闸的现象。产生此种现象的主要原因是由于故障在同一时间发生时，电力系统内的继电保护装置响应时间存在延时性，进而导致保护电流未能及时传输到分级供电装置中，进而造成主变电站开闸的现象。第二，过流保护装置不灵敏。当线缆在对电能进行传输时，如传输电流值大于线缆终端的保护电流参数时，此时荷载电流将产出线缆接受范围，进而降低保护装置的灵敏性。

1.2 环境原因导致的故障

环境原因分为自然环境与施工环境两种。在自然环境方面，主要是雨水侵蚀、雷电感应等。例如，在雨水环境下，线缆经过长时间雨水、黏土的侵蚀，将令线缆外部的绝缘层受到侵蚀，如未对此类问题进行及时处理，将加大线缆污闪事故发生的几率 ；在雷电感应影响下，直击雷产生的感应电流将是电缆故障产生的主要因素，同时加大线缆连接器与放电器之间的响应时间，严重降低线缆的运行效率。在施工环境方面，主要以线缆运输形式与安装形式为故障产生的主要因素。例如，在线缆运输过程中，由于外径较大，在运输中将增加外部保护层破损的概率，工作人员未能对线缆进行细部检查，将令线缆中的金属体裸露在外部环境中，进而增加事故产生的几率 ；在线缆安装过程中，如工作人员未能依据线缆的工作特性来进行基准化操作，将增加线缆涡流现象产生的概率。

2配电网电缆故障点的定位方法

在确定由配电网电缆引起的故障时，首先要了解电缆故障的原因，安装环境和操作条件，然后确定特定的故障，例如接地、短路、开路或混合故障。故障的性质必须根据情况确定，比如单相、三相故障，高阻或低阻故障，对地放电或由闪络引起的电缆故障。确定故障的性质后，可以针对特定情况制定特定的方法和策略。常用的配电网电缆故障点定位方法有声测法、音频感应法、脉冲法、闪络法。声测法主要是利用直流电源电压的上升来保持电容器电压施加到有缺陷的电缆表面，最终在故障位置引起火花放电现象，产生电测量波辐射和振动声响确定故障的位置。因此，此方法要求电缆周围环境良好，并且必须确保环境安静且噪声低。 否则，测试人员将很难找到具体的故障点。声测法具有广泛的应用范围，可用于测试大多数电缆故障。 但是，它并不是特别适合测试由小接地电阻引起的故障。音频感应通常用于电阻不超过10 Ω的电缆故障，并且适用于三相短路和接地故障的查找和定位。如果电缆使用时间长且相关数据丢失，则更容易定位故障，并且可以使用音频感应来更准确地定位故障电缆及其埋藏深度。此方法主要发射音频感应电流以在电缆周围产生交变磁场，闭合电缆中的感应线圈，使用该线圈将音频信号替换为电信号，使用耳机转换信号接收并沿着电缆移动线圈可以根据声信号的变化识别并定位故障点。换句话说，音频电流流经电缆盒，并且电缆被视为辐射磁场的中心。磁力最密集地分布在中心的中心，并且方差越大，可以使用的故障检测原理就越多。但是，这种方法在应用中存在问题，不能有效地发现单相接地故障。脉冲法的主要应用原理是使用脉冲信号来发现和定位电缆故障，如图1所示。脉冲法将脉冲信号输入到电缆导体，并根据脉冲信号的发射和反射之间的时间差来定位故障距离。这种方法的明显优势在于它易于操作，可以产生清晰的脉冲信号，不需要与电缆相关的任何数据，并且不会对电缆造成重大损坏。但是，存在明显的缺点，其应用范围相对有限，并且如果发生接地故障，则传输波的衰减将增加，从而使得无法有效地检测故障，脉冲法不能发挥有效的作用，查找和定位的效果不太明显，尤其是在以闪络形式出现故障的情况下。

图1 脉冲法原理图

直流闪络测试方法适用于闪络故障的查找和定位。使用直流闪络法测试高阻抗故障时，大量电压会泄漏到发生器的内部电阻中，从而更容易损坏高压发生器。同时，施加到电缆的电压很小，不利于故障点的查找和定位。在高电阻故障的情况下，必须使用冲击闪络法。脉冲电容器充电后，使用高压击穿点放电，这样对电缆会造成损伤。

3 配电网电缆故障点定位方法应用实例

本实例中定位方法采用电压降法。电压降法原理如图2所示，故障点位于电缆 P 处，电缆点 X 与 P点的电阻和 P 点与电缆 Y 点的电阻之比等于它们之间的长度之比，在 X 点与地之间加高电压，故障电流通过 P 点流入大地，在同一电流下，测量 X 与 P点的电压 U 1 和 P 点与电缆 Y 点的电压 U 2 ，则故障点P 距 X 点距离 L 1 = L × U 1 / (U 1 + U 2 ) 。

图2 电压降法定位原理图

应用实例中的电缆型号：ZR-YJLV22-8.7/10 kV-3×240，长度：2340 m。加40 mA持续电流，逐段测量电缆表面电位，逐步缩小故障范围，最终确定故障点距离 X 端 1570 m 处，在电缆 A 相加脉冲电压，在该处可见明显放电声。利用电压降法，无须拆开交叉互联箱，不受临近运行电缆的干扰影响，比其他定位法更容易找到故障点。因此，故障定位因根据电缆故障的情况，合理选择定位方法，达到定位故障点的目的。

4结语

综上所述，电缆故障是影响人民群众、社会生产的重要因素，相关人员必须以身作则提升自身技术水平，准确分析导致电缆故障的原因，继而采取针对性措施，实现电路线路的稳定运行和有效维护。

参考文献

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