10kv电力电缆故障诊断分析与探测

Electric Power System Equipment运行与维护

Operation And Maintenance2020年第1期

2020 No.1

10 kV电力电缆故障诊断分析与探测

陈钧章，马　源，郑春艳，卢镛廷，王　博

（国网甘肃省电力公司定西供电公司，甘肃定西 743000）

［摘 要］随着社会的不断发展进步，人们的生活水平和工业生产中的机械自动化水平得到了较大提升，人们在生产生活中对电力的需求逐渐增加，电力对于当今人类生活具有重要意义。因此，要保证生产、工作和人们生活的正常进行，就必须确保电网电力供应的稳定性。电力电缆用于传输和分配电能，其中10 kV电缆是电网输送电力的一个重要载体，也是目前电力系统中较常发生故障的部分，如何准确地探测电缆故障是电力电缆正常运行的重要技术保障。本文重点对10 kV电力电缆故障进行分析和研究，以找到解决电缆故障的具体举措，进而有效地处理故障，确保电网安全稳定运行。［关键词］电力电缆；故障诊断；分析；探测［中图分类号］TM75　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2020）01–0075–02

Fault Diagnosis Analysis and Detection of 10 kV Power Cable

Chen Jun-zhang，Ma Yuan，Zheng Chun-yan，Lu Yong-ting，Wang Bo

［Abstract］With the development and progress of society, people’s living standard and production machinery automation level have been improved, and the demand for power in people’s production and life has gradually increased. Electric power is of great signifi cance in today’s human life. Therefore, in order to ensure the normal production and people’s life, it is necessary to ensure the stability of power supply. Power cable is used to transmit and distribute electric energy, among which 10 kV cable is an important carrier of power grid transportation, and it is also a common fault in the current power system. How to accurately detect the cable fault is the technology needed for the normal operation of power cable. This paper focuses on the analysis and research of 10 kV power cable fault, aiming to fi nd specifi c measures to solve the cable fault through research, and then deal with the fault effectively to ensure the safe and stable operation of power grid.

［Keywords］power cable; fault diagnosis; analysis; detection1 10 kV电力电缆的用途及其优点

电力电缆的主要作用是传输和分配发电厂生产的电能，同时连接各种电力设备。且较架空线路输送电能而言，电缆输送具有占地面积小、供电可靠、受外界环境影响小、安全性强、运行简单、后期维护工作量小、电容大等优点。尤其是对于人员密集区域及特殊场所而言，架空线路会受到场地和环境的限制，很多时候必须采用电缆传输[1]。2 10 kV电力电缆的故障原因

2.1 绝缘受潮

生自然变形引发电缆外皮损伤、土地沉降引发拉力造成电缆接头断开、电缆内部绝缘膨胀引发的电缆护套裂损等。第四类，安装损伤。这类损伤类似于敷设损伤，是指在电缆安装时造成的电缆意外损伤，例如机械牵引力过大拉伤电缆。

2.3 绝缘老化变质

电缆绝缘层受潮是引发电缆故障的一个主要原因，绝缘层受潮以后，很容易引发电缆绝缘层的破坏，进而引发电缆故障。常见的电缆绝缘层受潮原因包括：电缆制造时存在不良问题，如电缆金属护套受损或存在天然裂缝或孔洞、中间接头或终端头密封或安装不好等。通常情况下，电缆绝缘层受潮会引发电缆整体绝缘电阻下降及泄漏电流增加的问题，可以通过直流耐压试验或绝缘电阻试验的方法进行监测来发现绝缘是否受潮。

2.2 机械损伤

鉴于电缆工作环境中长期存在热和电，运行环境具有特殊性，很容易导致绝缘层老化或绝缘强度降低等问题。首先，电缆承担电力运输的作用，且与之相连接的设备部件也都是电力设备，长期处在电场作用下，就会使电缆内部气隙产生引力，引发绝缘性能下降；其次，电缆会接触很多化学物质而腐蚀绝缘层，绝缘层因腐蚀性而老化出现麻点、开裂或穿孔，影响电缆绝缘性能；再次，电缆绝缘介质长期在有热源的环境下会产生不良的化学反应，很容易老化，而绝缘层中水分会致使绝缘纤维水解导致绝缘性能下降。

2.4 材料缺陷

电缆的机械损伤也是一种常见故障，且出现状况较绝缘受潮更为频繁。一般情况下轻微损伤不会引发故障，但是随着电缆的使用，损伤处就可能发展成为故障。这种故障可引发停电事故，发生后很容易辨别故障原因。按照造成机械损伤的原因可将常见的机械损伤分为以下四类。

第一类，外力作用损伤。这类损伤主要由事故及交通运输造成。包括挖土、搬运等活动造成电缆误伤、车辆造成电缆铅包带开裂等。第二类，敷设过程损坏。顾名思义，这类损伤就是电缆在敷设过程中受到损伤。通常情况下引发敷设过程损伤的主要原因是敷设过程中电缆受力太大、弯曲过度，导致电缆绝缘层破坏损伤。第三类，自然力损坏。自然力包括土地沉降等自然因素产生的破坏。例如电缆使用过程中产

电缆材料选取必须符合敷设地区环境因素的需求。目前材料缺陷主要表现为以下三点。

（1）电缆设计制造缺陷。在电缆设计时缺乏对电厂、工艺要求、敷设需求及敷设安装环境等的全面考虑，出现设计不周全的情况，进而引发电缆制造原材料不符合工程需求、工艺要求不严格、使用设备机械强度不够等问题，最终导致生产出来的电缆会存在皱纹、裂损、破口和重叠间隙等缺陷。（2）电缆附件制造过程问题。电缆不是单独使用的，要实现电缆的安全平稳运行必须保证与之相结合的附件的周密性、完好性。但是实际生产过程中可能出现使用的铸铁件有砂眼、瓷件的机械强度不够、不符合规格要求、附件与电缆组装的密封性不好等问题，引发电缆附件缺陷。

（3）对电缆及其制造材料管理不到位。鉴于电缆的重要作用和特殊性，电缆的设计、制造及敷设、安装过程都需要妥善管理，但是很多时候会出现管理不到位的问题，进而引

2020.1 电力系统装备丨75

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Operation And Maintenance电力系统装备

Electric Power System Equipment发绝缘原材料受损、老化等问题，直接影响电缆质量。

2.5 电缆护层腐蚀

电缆护层的材质一般是铅层或铝层，在地下能够起到保护电缆的作用。但是遇到酸碱性土，在杂质电流的作用下，易出现化学作用或出现电解问题，使得护层受到腐蚀而被损坏。敷设在电厂下面的电缆护层很容易受到电力的电腐蚀作用而被腐蚀致穿。而煤气站的苯蒸汽也会对电缆护层产生作用，造成大面积长距离的腐蚀。

2.6 其他电缆故障

当然以上几个步骤在实际探测工作中并不一定全部执行，测寻时可以根据实际情况进行调整。例如对于电缆沟或隧道内的电缆故障，可进行冲击放电，不需要使用仪器（用定点仪等）而直接用耳听即可确定故障点。

4.3 故障处理

（1）过热引发故障。引发电缆过热现象的主要内因是电缆内部气隙游离产生局部过热引发绝缘炭化，主要外因是电缆过载。常见现象包括电缆沟通风不良、电缆安装过于密集故障点寻测到位后，可以使用摇表测量绝缘电阻、进行直流耐压试验并测量泄漏电流的方法来测试电缆芯对地或电缆芯间绝缘状况，查找具体的电缆故障。用故障探测仪找出并切除故障点部分，然后进行电缆故障修复，并对修复的电缆进行潮气试验和绝缘电阻试验、耐压试验，各种试验合格后方可恢复运行。

5 10 kV电力电缆故障的预防措施

等造成电缆周边散热不好，自身过热引发绝缘老化变质。

（2）过电压问题。过电压就是电压过高引发电缆击穿。常见的过电压包括大气过电压和内部过电压两种，其中大气过电压主要引发用户终端故障。

（3）绝缘物的流失。在电缆敷设过程中，存在敷设电缆沟高低不平的情况，而这种高低起伏的情况就形成了高低落差，进而使得高处绝缘油流向低处，影响高处电缆绝缘性能，引发电缆故障。

3 10 kV电力电缆故障分类

通常情况下，10 kV电力电缆故障按试验结果分类，可以分为低阻接地或短路故障、高阻接地或短路故障、断线故障、断线并接地故障及闪络故障。低阻接地或短路故障是指电缆导体连续性良好，但芯对地绝缘电阻或芯对芯之间的绝缘电阻小于100 kΩ的情况。高阻接地或短路故障是指电缆导体连续性良好，但芯对地绝缘电阻或芯对芯间绝缘电阻高于100 kΩ，但是小于正常值很多的情况。与低阻接地或短路故障一样，其常见故障包括单相接地、两相或三相短路或接地。高阻和低阻的区分不是绝对不变的，二者的区分由试验设备条件和被试电缆导体电阻的大小来决定。断线故障是因为电缆芯被电流或者外力破坏，引发电缆导体不连续，但各芯线绝缘良好的情况。断线并接地故障是电缆芯导体不连续，但经过与高或低电阻连接形成接地或短路。闪络故障现象不是单一的，大多发生在预防性耐压试验时，并且多出现于电缆中间接头或终端头内。

4 10 kV电力电缆故障的探测、诊断与处理

4.1 确定故障性质

故障发生后，首先要分辨电力电缆故障的性质，包括电阻是高阻还是低阻，是闪络还是封闭的，是接地还是短路、断线，是几相故障等。只有查找清楚具体的电缆故障性质，才能根据故障性质选择确定诊断检测方法，有针对性地进行检测。否则盲目进行检测，不仅无法及时发现故障点位置，还会延误故障发现时间，影响故障处理速度。

4.2 故障探测

一般故障探测的具体步骤包括以下四步。第一步，故障烧穿。通过烧穿操作实现将高阻或闪络性故障转变为低阻故障的目的，方便后期探测工作的进行。第二步，粗测。通过仪器测寻故障点到电缆任意一塔的距离。常用的粗测方法包括经典法和现代法两种。相较而言，现代法具有测寻简单、对电缆资料要求低等特点，更能适应当前和未来发展。第三步，测寻敷设路径。通过向电缆中通入音频信号电流测寻出故障电缆的路径和敷设深度等情况，便于绘制电缆敷设路径图，以便后续检测定位工作的开展。第四步，精准定位故障点。一般常用声测、感应、测接地电位等方法进行故障点的精确测定。

76丨电力系统装备 2020.1

5.1 加强对电力电缆的日常维护管理

除了做好电缆故障原因分析、检测、诊断及处理外，保证电力电缆平稳运行的最佳措施就是做好管理和预防工作，预防故障的发生。而对电力电缆管理维护的最重要手段就是进行日常监测。首先，制定具体的管理维护制度，明确责任人及职责，并设立专门的监管机构对相关人员责任落实情况进行管理，保证管理工作的有序落实；其次，相关人员通过监测发现问题，并及时进行故障排查；最后，提升相关人员专业素质水平，保证电缆日常监测的有效性及故障发现的专业性，并拥有一定的实践能力和及时发现问题解决问题的能力。

5.2 避免机械损伤

为了避免敷设安装过程中的机械损伤问题，可以从以下三方面着手开展工作。

首先，做好电缆敷设地点的选择，尽可能避开交通通道等位置，避免车辆等外力伤害。绕不开交通通道的，必须在施工完成以后的电缆工程附近设置必要的警示标识，对来往车辆、行人予以警示，避免外力造成的机械损伤。

其次，规范电缆敷设、安装施工过程管理，制定详细的施工细则和要求，并设置专人监管，尽可能地减少敷设、安装过程中造成的机械伤害，有效减少电缆故障的发生。

最后，提高施工操作人员的专业水平。保证参与敷设、安装的人员具备相应的安装、敷设技能，并对敷设地点及安装情况进行了解、掌握，能在施工过程中准确操作。

5.3 保证电缆产品的质量

首先，在进行电缆选择时要充分考虑电缆使用环境，选用适宜的电缆型号。同时作为施工方要对到货电缆的实际性能进行验收监测，保证到货电缆质量。其次，对于需要定制的电缆，一定要根据电缆使用环境进行全面考虑设计，并做好建造材料选择，保证电缆质量和效用。最后，库存一定的备用电缆，以备在电缆出现故障时做到及时更换，确保用户不会受到此类故障的影响。6 结语

10 kV电缆在我国电网电力传输中占比较大，且随着我国电网改造工作的开展，电力电缆的应用比重还将上升。因此必须做好对10 kV电缆的管理、维护，保证其正常运行。实际生产、生活中，可引发电力电缆故障发生的因素很多，包括绝缘老化、机械损伤、制造缺陷和安装质量等。要想确保电缆的正常运行，就必须了解电力电缆故障出现的原因、故障性质等，能准确并迅速地判定故障点，不仅能提高故障处理速度，而且还能提高电力电缆故障的恢复速度。

参考文献

[1] 陈暄.10 kV及以上电力电缆运行故障统计分析[J].工程建设与设计，2018（24）：83-84.