电缆故障的实例与处理分析

电缆故障的实例与处理分析

党传坤沈通

（国网济南供电公司山东省济南市250012）

摘要：根据多随着电力行业的发展,电力电缆数量日益增加,电力部门越来越重视电力电缆的故障探测工作。迅速、准确地查找电力电缆故障点,可以提高供电的可靠性,减少故障修复费用及停电损失。电力电缆故障探测是一项技术性较强的工作,测试人员不但要掌握所用仪器的工作原理,而且要有一定的工作经验。文章简要介绍了电力电缆故障的成因、分类和分析方法,概述了同步定点仪的功能和使用,结合电力电缆故障实例,利用双臂电桥粗测和同步定点仪的定点功能对故障点进行精确查找,并最终确定故障点,对电缆故障进行有效处理,为今后电力电缆故障的处理工作积累了宝贵的经验。

关键词：电缆故障；闪络测试；直流电桥

1电缆闪络型高阻故障测量分析

(1)故障实例

某110KV中心变电站新敷设的一条10KV电缆线路中进行投产前的直流高压实验时被击穿。为了及时送电，必须立刻进行故障点的查找。工作人员首先详细地了解了电缆的情况，线路全长约3600m，全线为交联聚乙烯电缆，型号为YJV22—10/3×240mm2，敷设方式是PVC电缆排管敷设。因此，采用SDCA型电缆故障测试仪进行测试。

(2)故障点测量

根据现场条件，选择在中心变电所一侧进行测试：（a）用绝缘电阻测试仪依次测量电缆各相对地的绝缘电阻，判断电阻是高阻故障还是低阻故障。测量结果为：A相∞，B相∞，C相∞，可以确定电缆为高阻故障。（b）对电缆进行直流高压试验，判断电缆是泄漏性高阻故障还是闪络型高阻故障。首先对A相进行试验，当电压升至5KV时突然击穿；B相可承受25KV的耐压，泄漏电流50μA，绝缘情况良好；C相当电压升至8KV时突然击穿。

(3)用低压脉冲测试电缆的全长

测试原理：从测试端发射一脉冲波，脉冲以均匀的速度v向电缆入射，经过Δt时间后，达到电缆末端，由于电缆末端的特性阻抗发生变化，因此产生反射波。反射波以相同的速度向测试端反射，又经过Δt时间后，达到测试端，往返一周的时间为T=2Δt，因此电缆末端的测试端的距离为：L=vT/2。

将电缆首末三相悬空，电缆故障测试仪接在绝缘正常的B相与电缆的接地线之间，测得电缆全长为3641m。

(4)直流高压闪络测试法进行故障点距离粗测

测试原理：在直流高压的作用下，使高阻故障点发生闪络放电，形成瞬间短路电弧，从而产生来回反射波。故障点到测试端的距离为L=vT/2（v为电波在电缆中的传波速度）。测试线路如图1所示。

图1直流高压闪络测量原理图

首先对电缆C相进行测试：（1）按图1接线，并检查无误后，接通电源，缓缓升压，当电压升至约8KV时，听到有规律的“嗒、嗒、嗒”的放电声，毫安表指针有规律的摆动。（2）降压、断电、放电。（3）打开主机，选择电缆绝缘介质种类：交联电缆（波速v=172m/μs），调节脉冲波在显示屏中的位置，使脉冲波形基线距荧屏下端约1cm，调节脉冲幅度约为3cm，按“工作选择”键使仪器处于“闪络一1”工作状态（“闪络一1”工作状态用于测量10～10000m以内的闪络故障）。按“采样/保持”键，使仪器进入“正在采样”状态，（4）调压器升压，故障点再次放电，出现图2典型的直闪波形，t1为故障点闪络放电后形成的一次反射波，t2为二次反射波，t3为三次反射波，一次循环。则故障点的距离L=v（t1-t2）/2=v（t3-t2）/2=v（t4-t3）/2=……。按“采样/保持”键，使仪器处于“保持状态”，降压、断开调压器电源、放电。（5）通过波形处理，游标定位，游标移动，打印、现实的故障点的距离为测试端362m处。

(4)原因分析

查阅了电缆敷设的资料，约在360m处有一个中间接头，再结合测得的数据362m，因为距离短，绝对误差不会很大，所以故障点就在中间接头附近的可能性极大。于是对该中间接头进行解剖，经查中间接头本身无故障。在距中间接头约1m处，发现其中两组的绝缘层各有一个小孔，小孔已经穿透。经分析该小孔是在电缆敷设牵引时，为了固定电缆的牵引头而采用钉子后，遗忘留下的。

图2直闪波形图

2电缆单相低阻接地故障测量分析

电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障均为高阻故障。

(1)故障实例

某35KV变电站一条型号为YJLV22-10/3×240mm2、长度为138m电缆线路在运行故障跳闸后，用ZC-7型2500V摇表测其绝缘，测试结果A、C两相为1500MΩ，B相绝缘电阻无法用摇表测出。用万用表测量B相对地电阻仅为6Ω，小于240mm2铝芯电缆特性阻抗10Ω。按故障分类，判断B相存在低阻接地故障。

(2)故障点的测量

电缆低电阻接地故障点的测量方法有多种，但对较短电缆线路用直流电桥测量，其准确度较高。

用直流电桥测量电缆线路单相接地故障点的工作原理图如图3所示。在测试中，被测电缆末端无故障相与故障相短接，电桥两端输出臂接无故障相和故障相。

调节R2的数值，使电桥平衡，此时据电桥平衡原理可知：

R3/R4/=R1/R2式1

R3/R4/=R1/R2式2

因R1、R2为已知电阻，设R1/R2的值为可k，则

R3=kR4式3

由图3可知，R3可用RL+RL0代替，R4可用RLX代替，故式（2）可写成RL+RL0=kRLX，而RL+RL0+RLX=2RL，所以

RLX=2RL/（k+1）

由于电缆的阻值与电缆的长度成正比，因此有：

LX=2L/（k+1）式4

在故障点的测试中，k=252.3，L=138m代入（4）中，得LX=1.1m，即故障点在由电桥至电缆另一端的1.1m处。

图3直流电桥测量原理图

(3)原因分析

查看电缆预试历史数据，该条电缆B相在直流耐压和泄漏电缆测试中呈闪络性故障（高阻故障）。闪络性故障可用如图4的等效电路图表示。

在试验中，当Rs近无穷大时，故障点JS两端的直流电压可以增至相当高，而泄漏电流还不至于超过额定值前将JS击穿，从而形成闪络性故障。

单相闪络性故障怎样发展成单相低阻接地故障？仔细查看测试端（室内开关柜下端）电缆终端头，发现距B相线芯30mm处外绝缘管有破损现象，从破损处查看线芯绝缘表面有深达3～5mm的纵向刀痕。这是电缆工在剥除外半导电层时工艺不良而造成的，从而留下事故隐患。

在电缆施工中，为使电缆头便于安装在开关柜下端，电缆头B相一般要比A、C两相短5～10mm，但这条电缆未采用上述制作工艺，导致电缆安装时B相线芯弯曲半径过大而紧靠开关柜接地构架上，在电缆安装不到位时上下移动电缆头，将B相外绝缘管损坏。

由于该条线路投入较早，而用户几年来不断增容，引起电缆过负荷运行，电缆温度也随之升高，在炎热的夏季，电缆绝缘薄弱处被击穿，从而导致此次事故。

当B相绝缘击穿后，Rs近小于被测电缆的特性阻抗，故障性质变为低阻故障。

3结语

由于电力电缆一般都铺设在地下，且长度很长，当电缆发生故障，其故障点的具体位置很难确定，给电缆故障的检修带来困难。本文针对实际电力电缆的故障问题，给出具体的解决方按和查找步骤。最终的试验结果证明了这种方法的可行性和有效性。

参考文献

[1]徐丙垠．电力电缆故障探测技术[M]．北京：机械工业出版社，1999．

[2]张艳明，谭立洲．浅议电力电缆故障的诊断[J]．电力世界，2007（6）：27-28．