电缆故障定位方法、原理及应用研究 米玮

电缆故障定位方法、原理及应用研究米玮

发表时间：2018-05-10T10:48:55.790Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：米玮

[导读] 摘要：电缆中间头长期运行在冷热变化明显、湿度较大、密封隐蔽的环境中，且电缆中间头附件本身质量及制作人员工艺参差不齐等原因，会导致其发生受潮、闪络、局部放电甚至绝缘击穿等故障，因此电缆故障测寻工作重要而有意义。

（广州供电局有限公司从化供电局广州 510900）

摘要：电缆中间头长期运行在冷热变化明显、湿度较大、密封隐蔽的环境中，且电缆中间头附件本身质量及制作人员工艺参差不齐等原因，会导致其发生受潮、闪络、局部放电甚至绝缘击穿等故障，因此电缆故障测寻工作重要而有意义。本文介绍了故障定位方法体系、以及SebaKMT电缆故障定位系统的构成、原理及功能。然后通过分析典型的长电缆两处中间头同时故障和金属性接地故障的案例，得到以下启示：对于长电缆故障必须准备多次故障测寻，逐段排除中间头或电缆本体故障；金属性接地故障可用低压脉冲反射波形直接判断故障点距离，利用声磁延迟最小点确定故障点。

关键词：电缆；故障定位；SebaKMT系统；案例分析

城市配电网电缆化率逐年提高，电缆故障不像架空线明显易查，必须借助专业设备和仪器[1]。随着电缆故障测寻理论不断发展，国内外电缆故障测寻仪器或系统产品越来越丰富和成熟[2-3]。电缆故障测寻仪器已成为电力运维单位的必备工器具之一，从化供电局自2013年购置SebaKMT电缆故障定位系统，通过实践积累了一定的故障测寻工作经验。下面本文通过简要介绍故障定位理论研究，然后以SebaKMT电缆故障定位系统为具体实例，针对典型电缆故障测寻案例和故障分析，阐述该套系统原理、功能、应用情况及经验启示，以期抛砖引玉，批评指正。

1 故障定位理论研究

1.1 故障定位的意义

为方便10kV电力制造和运输，一盘电缆长度约500m。而配网馈线将电能从变电站输送到用户往往需要数公里，导致配电网存在几公里长的电缆馈线，这样的馈线需要制作多个电缆中间头。电缆中间头长期运行在冷热变化明显、湿度较大、密封隐蔽的环境中，且电缆中间头附件本身质量及制作人员工艺参差不齐等原因，会导致电缆中间头发生受潮、闪络、局部放电甚至绝缘击穿等故障，因此电缆故障测寻工作重要而有意义。

1.2 故障定位方法体系研究

为系统地研究配电网故障定位方法，本文提出了配电网故障定位方法体系，即按故障类型分为两大类，即主要用于定位单相接地故障的方法和主要用于定位非单相接地的方法。主要用于定位单相接地故障的定位方法按其信号利用方式不同，可分为主动式定位方法与被动式定位方法。主要用于非单相接地故障的定位方法按其解决问题的方式不同，可分为直接法和间接法。具体包含方法见下表1所示。

而该故障定位方法体系之外，还有基于贝叶斯理论的故障定位方法[4]、基于数学形态学的故障定位方法[5]、基于拓扑辨识的故障定位方法[6]、基于参数识别的故障定位方法[7]和户外故障点探测法[8]等，尚待进一步归类。

2 SebaKMT电缆故障定位系统研究

工欲善其事，必先利其器，为提高电缆故障测寻效率，从化局于2013年购置了SebaKMT电缆故障定位系统，至今已经顺利完成了15次电缆故障测寻工作。该系统由Teleflex SX智能脉冲反射仪、SPG 32-1750高压单元、T16+电缆故障精确定点仪组成。前两者配合可进行电缆故障预定位，后两者配合可进行声磁同步法精确定点，以下详细介绍各部分工作原理。

2.1 Teleflex SX的工作原理

Teleflex SX的工作原理与雷达脉冲反射原理相同。在被测电缆近端输入一个有一定能量、一定波形的发射脉冲，这个脉冲之后会以特定的波传播速度向电缆终端方向传播。任何一点电缆电气特性的改变都会使脉冲发生反射现象。这些反射都将被Teleflex SX忠实记录并显示在屏幕上。电缆电气特性的改变也可能由电缆本体故障、接头故障引起。电缆远端终端会反射一个很明确的反射波形，波形性质与发射脉冲方向相同。通过观察被测电缆反射波形方向、振幅、传播需要的时间，可以确定故障种类和故障点位置。

2.2 SPG 32-1750高压单元工作原理

SPG 32-1750高压单元系统是个独立的紧凑的封闭设计的仪器，具有冲击放电操作、绝缘测试、带弧反射的冲击放电操作等功能。其主要元件即冲击发生器的基本工作原理是，冲击电容靠可转换的高压电源进行充电。通过放电间隙放电到故障电缆，当关闭设备时，电缆或者设备当中的剩余能量通过接地放电间隙进行放电。

2.3 精确定点原理

应用高压单元系统配合T16+电缆故障精确定点仪精确定点时，我们在故障电缆的一端将冲击发生器连接到故障电缆终端头，冲击信号发出后将在故障点处产生闪络冲击放电。故障点处的冲击放电噪音在电缆故障点上方的地面传播，被地面上的传感器记录。测试点距电缆真正故障点的距离可以用两种方法计算出来，一种是冲击放电噪音的音量大小；另外一种是故障点放电一刹那，同步发出的磁场信号与声音信号到达传感器的时间差。

3 典型电缆故障案例分析

3.1 街口站F9长电缆故障案例分析

2015年12月04日23时左右，街口站F9发生故障跳闸导致夏日港湾、夏日南湾等小区两千余户居民停电。所属城郊供电所接到用户报障开始查找故障，05日通过对架空线路分段摇表测量线路绝缘电阻，将故障缩小至干线#09电缆分支箱后段负荷，并及时恢复干线#09电缆分支箱前段负荷正常供电；06日分段遥测各段电缆绝缘电阻逐步确定干线#09电缆分支箱至干线#10电缆分支箱段长1586m电缆的黄相发生单相接地故障，将该段电缆黄相从开关柜解开接入SebaKMT电缆故障定位仪，分别利用二次脉冲法和脉冲电流法确定故障点距离测试点346m以及400m，见图1、图2所示。通过声磁同步法最终确定距离测量点350m左右处电缆#1电缆中间头外观有一个破坏性烧穿洞，加入8kV电压放电信号，有强烈的放电火花及放电声音。