天津港供电系统电缆故障测寻分析

　【摘 要】供配电系统的电缆敷设方式已经由90年代的架空线敷设逐渐变为当今的电缆敷设。电缆敷设具有占地面积小、美观、可靠性高、维护费用小的特点。但是缺点也随之而来，其中一方面就是电缆线路故障测寻和修复时间比较长。电力电缆故障探测是困扰供配电部门正常供电的主要问题之一。其主要问题在于地埋电缆深埋地下，看不见，摸不着，使得故障点的寻找更加困难。文章对天津港供电系统电缆故障进行了测寻分析。

　　【关键词】天津港 供电系统 电缆故障 测寻

　　1 电缆故障类型

　　1.1电缆故障原因

　　（1）外力破坏
　　电缆出现外力破坏的原因主要是机械施工如挖掘机等直接损坏电缆，从而造成故障发生短路跳闸或伤及绝缘而留下事故的隐患。由于天津港正处于蓬勃发展的阶段，港区内部施工现场比比皆是，这就表明了整个港区电缆故障隐患是非常高的，很容易发生外力破坏类型的电缆故障。在实际运行中显示，外力破坏型电缆故障占整个电缆故障中的一半以上。

　　（2）电缆的施工质量。电缆施工过程中出现的质量问题主要分为两个方面：一方面是外部环境因素；另一方面是制作技术水平。外部环境因素主要包括电缆埋设过浅，导致电缆外露没有保护；弯曲半径过小；电缆沟内杂物积水过多；电缆敷设过程中外皮划损留下的隐患等。制作技术水平主要包括电缆头附件安装不符合工艺要求；电缆头热缩材料烘烤不匀或烘烤过度，造成绝缘材料热缩不紧密或热熔过度，从而降低本身绝缘程度；或冷缩制作时没有按照技术作业书指示制作，没有达到规定制作工艺。

　　（3）电缆运行问题。用户的过负荷用电会造成电缆绝缘枯干、脆化，使电缆绝缘强度降低、表面温度过高，会造成电缆故障，严重情况下可能引起火灾。

　　（4）电缆本身质量。

　　（5）电缆老化。

　　1.2电缆故障类型
　　电缆故障的主要类型主要分为低电阻故障、高电阻故障、三相短路故障、断线故障和闪络性故障这几种类型。通常在故障测寻前500V~2500V摇表进行确定。

　　2 电缆故障测寻方法

　　2.1电桥法
　　在电缆线路测试端，将良好相和故障相导体分别作为电桥的两个桥臂接在测试仪器上，将另一端两相导体跨接以构成回路。调节电桥，当电桥平衡时，对应桥臂电阻乘积相等，而作为电桥两个桥臂的电缆导体的电阻值与其长度成正比，于是可把电缆导体电阻之比转换为电缆长度之比，根据电桥上可调电阻和标准电阻数值，即可计算出电缆故障点初测距离。主要用于电阻值在100kΩ以下的单相、两相、三相以及相间短路（接地）故障。一般不宜用于测试高阻和闪络故障。由于电桥法主要根据现场电压表和电阻比人工计算电缆故障距离，其准确度不高，不在港区范围内使用。

　　2.2脉冲法
　　脉冲法是应用脉冲波技术进行电缆故障测距的方法。其中又分为低压脉冲反射法、直流高压闪络测试法、冲击高压闪络测试法三种。

　　低压脉冲法工作原理为，在测试端注入一低压脉冲波，脉冲波沿电缆传播到故障点产生反射再回送到测试仪器，一起记录了发射波脉冲波与反射脉冲波的时间间隔Δt，已知脉冲波在电缆中传播速度V，即可计算出故障点距离。

　　直闪法工作原理为，在测试端对电缆线路故障相施加直流电压，当电压升到一定值时，故障点发生闪络放电，利用闪络放电产生的脉冲波及其反射波在一起上的记录的时间间隔Δt，从而、计算出故障点距离。

　　在实际工作过程中我们发现，天津港区的电缆故障总体来说主要为高电阻故障和低电阻故障。脉冲法中的低压脉冲法和冲闪法在解决低阻、高阻电缆故障中，精确度高，不受人工因素的影响，所以成为港区电缆故障测寻的主要应用方法。

      3 XF25-1563V.4电缆故障仪的应用

　　3.1脉冲反射
　　脉冲反射仪发出的低压脉冲沿着电缆传输。当脉冲信号到达电缆阻抗发生变化的位置时，就会对这种阻抗发生变化反射。通过观察显示仪上的这些反射，就可以确定到反射点的距离。电缆脉冲反射仪主要由脉冲发生器和阴极示波器组成。这种示波器通常要求提供特殊的电路，以确定距离，并针对不同的距离范围改变脉冲宽度。

　　脉冲产生后，被施加在有均匀分布电容的电缆上。当阻抗发生变化时脉冲反射就发生了。上升的反射信号代表高阻抗变化，例如电缆末端，或电缆屏蔽消失的地方。下降的反射信号代表低阻抗变化，例如电线故障。当反射处的阻抗高于电缆特征阻抗时，信号是上升的。当反射处的阻抗低于电缆特征阻抗时，信号是下降的。

　　3.2弧反射
　　由于脉冲反射仪发出的低脉冲信号在高阻故障点不发生反射，而直接到达电缆末端形成开路反射，因而在抵压情况下只能测一个“完好”电缆的轨迹波形。因此对于高阻故障，利用弧反射方式通过高压冲击器，对故障点进行冲击放电，使故障点产生电弧，形成瞬间的短路状态（小于50欧姆）。此时，脉冲反射仪通过耦合器与故障电缆连接，并在产生电弧的时候，触发装置触发脉冲信号，在电弧点（瞬时短路点）形成短路反射，并将故障波形以下降的信号显示在脉冲反射仪上。在弧反射法下测得的短路反射波形与在低压脉冲法下测得的开路反射波形将自动同时显示在脉冲反射仪上，两条轨迹波形在故障点会有明显的分离，分离点即为故障点，故障点的距离也自动显示在脉冲反射仪上。

　　故障举例：
　　2008年5月21日，我公司所属北疆2#KB站一环网柜发YJV22-8.7/10kV-3*120高压电缆故障。通过绝缘电阻测试仪测量发现电缆A相有接地短路现象。随后用XF25-1563V.4电缆故障仪查找，我们发现故障点位置和电缆路由图上一中间接头点距离相符。经过后来的高压冲击，在测寻故障点附近听到放电声音，这就更加确定了故障点的所在位置。最终，在打开测寻故障点电缆沟向东约一米处发现故障点。及时恢复了送电。

　　4 遇到的问题及解决方法

　　在XF25-1563V.4电缆故障仪使用后，我们查找电缆故障的效率比以前有很大的提高。但是随着使用时间的增加，我们也发现了一些问题。XF25-1563V.4电缆故障仪在测寻高压电缆故障时，准确度很高，可以达到90%左右，但是在测寻低压电缆方面还有所欠缺。低压电缆由于绝缘性能和屏蔽性能较高压电缆相差甚大，所以在使用故障仪测寻时经常会受到干扰，导致测量故障点不明显，距离误差大。如使用弧反射冲击，由于冲击电压最低电压输出等级比低压电缆绝缘强度高，因此有可能在冲击时将低压电缆绝缘击穿，且影响电缆绝缘强度。2007年5月，南疆14变低压馈线柜发生一低压馈线单相对地故障，经过仪器测寻发现电缆轨迹杂乱，无明显逆转周期，无法找到电缆故障点。最终使用最低冲击电压对故障电缆进行弧反射冲击几次后，试验人员巡视发现低压出线在铁路旁的过路管接口处有轻微震动现象，确定了电缆故障点。在这个过程中，因为周围环境不是很理想，外部噪音比较大，整个测寻过程比较长，且电缆有外绝缘强度损伤的隐患。

　　通过这一类问题的发生，我们发现在电缆故障测寻的过程中不能一味的使用技术设备，还要结合平时实际工作中的经验。在长期的电缆故障点测寻中我们了解到，电缆故障发生点大多集中在，道路过路预埋管两侧、电缆中间头位置，施工外力破坏这几个方面。这就需要我们在寻找电缆故障之前，弄清楚电缆路由情况，中间头位置和过路管位置，进行重点区域重点测寻的原则，配合XF25-1563V.4电缆故障仪和S-DAD精定点仪进行查找。同时还要求我们在电缆头制作技术水平、日常的供电运行管理、以及对施工现场电缆路由的保护方面严格管理，避免不必要电缆故障的发生。此外，公司技术人员还要做好各个供配电设施的电缆路由走向图的编制，和电缆中间头位置的标记，为日后查找电缆故障提前打好基础。在以后的电缆故障测寻时，我们应用这种方法，查找效率得到了很好的改善，为用户提供了方便，能够及时恢复送电。