10 kV電力電纜故障查找及定位技術探究

顧嘉祿 張歡歡

摘?要：電纜查找定位技術是一種用于準確定位和找到電纜故障點的技術手段，它利用各種電力測試儀器和方法，結合電纜特性和故障類型的分析，通過測量電纜參數、分析電纜波形和信號傳輸特征等手段，以實現對電纜故障位置的精確定位。常用的電纜查找定位技術包括電位測量法（如聲測法、電表檢測法等）、高壓閃絡測量法、電橋法、行波法等。這些技術各具特點，能夠應用于不同類型的電纜故障定位。通過采用合適的技術手段，可以快速、準確地找到電纜故障點，為電力系統的維護和故障修復提供技術支持，保障電力供應的連續性和可靠性。

關鍵詞：電力電纜??故障??查找??定位

中圖分類號：TM421

Exploration?of?Fault?Finding?and?Locating?Technology?for?10?kV?Power?Cables

GU?Jialu??ZHANG?Huanhuan

（?Fengxian?Power?Supply?Company，?State?Grid?Shanghai?Municipal?Electric?Power?Company，?Shanghai，?201499?China）

Abstract：?Cable?finding?and?locating?technology?is?a?technical?means?used?to?accurately?locate?and?find?cable?fault?points.?It?uses?various?power?testing?instruments?and?methods，?is?combined?with?the?analysis?of?cable?characteristics?and?fault?types，?and?achieves?the?precise?location?of?cable?fault?locations?by?the?means?of?measuring?cable?parameters?and?analyzing?cable?waveforms?and?signal?transmission?characteristics.?Common?cable?finding?and?locating?technologies?include?potentiometry?（such?as?sonometry，?the?meter?detection?method，?etc.），?the?high-voltage?flashover?measurement?method，?the?bridge?method，?the?traveling?wave?method，?etc.，?and?these?technologies?have?their?own?characteristics?and?can?be?applied?to?the?location?of?different?types?of?cable?faults.?Cable?fault?points?can?be?quickly?and?accurately?found?by?adopting?appropriate?technical?means，?which?provides?technical?support?for?the?maintenance?and?fault?correcting?of?power?systems，?and?ensures?the?continuity?and?reliability?of?power?supply.

Key?Words：?Power?cables;?Fault;?Finding;?Locating

在過去，電力檢修主要依賴于人工經驗和技能進行操作和維護。這種傳統的手工檢修方式受限于人力資源和操作水平，工作效率較低，存在安全風險；檢修過程中主要依賴目視檢查和手工操作，無法全面獲取設備的狀態信息，故障診斷和維修依賴于經驗判斷。隨著科技的進步，數字化、自動化和智能化技術在電力檢修中得到廣泛應用。傳感器、數據采集系統和監控設備的使用使得設備狀態和數據信息可以實時獲取，并進行遠程監測和診斷分析。自動化設備的引入提高了工作效率和安全性，機器人技術可以代替人工進行高風險和重復性操作。智能化系統的應用使得設備的自動監測、預測性維護和故障診斷成為可能，檢修工作更加高效、精確和可靠。未來電力檢修將繼續向數字化、自動化和智能化方向發展。隨著物聯網、大數據和人工智能等技術的發展，電力設備將實現更加智能化的監測和管理。智能傳感器和設備將廣泛應用于設備狀態的實時監測和數據采集，大數據分析和人工智能算法將用于設備故障預測和優化維護計劃。同時，虛擬現實和增強現實等技術也有望應用于培訓和操作指導，提高檢修工作的效率和準確性。

1??10?kV電力電纜的概念

10?kV電力電纜是一種用于輸送高壓電力的電纜，其額定電壓為10?kV。其在電力系統中起著重要的作用，用于將發電廠、變電站和負載之間的電能進行可靠和安全的傳輸。10?kV電力電纜由導體、絕緣層、屏蔽層和護套層等組成。導體通常采用銅或鋁材料，因為它們具有良好的導電性能和機械強度。絕緣層通常采用聚乙烯（PE）、交聯聚乙烯（XLPE）或橡膠等材料，以阻止電流泄漏或接地。屏蔽層由金屬或半導體材料構成，用于減少電磁干擾和提高電場分布均勻性。護套層則是保護電纜免受外界環境的損害，如機械壓力、化學腐蝕等。10?kV電力電纜的主要特點是額定電壓高、傳輸功率大、輸電距離遠。相較于低壓電纜，10?kV電力電纜需要更嚴格的設計和制造，以確保其在高電壓下的安全可靠性。它廣泛應用于城市電網、工業領域和大型建筑物等場所，用于供電、配電和輸電等任務。

10?kV電力電纜的安裝和維護需要遵循特定的標準和規范。在安裝過程中，需要注意電纜的敷設深度、彎曲半徑和接頭的可靠性。定期的巡視和檢測可以幫助及早發現潛在問題并進行修復，以確保電力系統的穩定運行。隨著能源需求的增加和電力系統的發展，10?kV電力電纜在現代社會中扮演著重要角色。其為人們提供了可靠、高效的電力輸送和供應，支持著工業生產、商業運營和日常生活的正常運行。

2??電力電纜故障的原因分析

2.1??短路低阻故障

短路低阻故障是指電纜中兩個或多個導體之間發生意外的低電阻連接，導致電流繞過正常的電路路徑形成異常大的電流回路。這種故障通常會導致電流異常升高，可能造成電纜過熱、電力設備損壞甚至引發火災等嚴重后果。短路低阻故障可能由多種原因引起，包括導體之間的絕緣層破損、導體之間的異物或濕度導致的直接接觸、接線端子接觸不良、設備的錯誤操作或設計缺陷等[1]。

2.2??開路故障

開路故障是指電纜中的導體之間發生完全或部分的斷開，導致電流無法在正常路徑上流通的故障情況。在開路故障發生時，電流無法通過斷開的導體，導致電路中斷，從而影響設備的正常工作。開路故障可能由多種原因引起，包括電纜的物理損壞、導體的斷裂、接線端子松動或脫落、設備的錯誤操作或設計缺陷等。開路故障可能導致電路無法通電、設備失去電力供應或信號傳輸中斷等問題。

2.3??高阻故障

高阻故障是指電纜或電路中出現阻值異常高的部分，導致電流流過的路徑阻力大大增加的故障情況。在高阻故障中，電流無法在正常的阻抗范圍內流動，而會受到高阻抗區域的限制，導致電路的異常行為或完全中斷。高阻故障可能由多種原因引起，如電纜絕緣老化、絕緣材料破損、接頭松動或氧化等。當高阻故障發生時，電流在故障區域受到阻礙，導致電壓降升高，電路的功率損耗增加，甚至引發設備過熱、短路等安全風險[2]。

2.4??閃絡故障

閃絡性故障是一種電氣故障，指的是在高電壓環境下，兩個電極之間產生閃電放電的現象。閃絡性故障通常發生在絕緣介質表面或電氣設備的絕緣結構上，當電壓升高到一定程度時，絕緣介質無法承受電場強度，導致電暈放電或閃絡放電的發生。閃絡現象會導致電流突然增大，造成設備的短路或燒毀，甚至引發火災等嚴重后果。閃絡性故障通常與環境濕度、污穢程度、絕緣材料質量和設備設計等因素有關。

3??智能化10?kV電纜故障查找、定位技術分析

電纜故障分類及檢測定位方法，如表1所示。

3.1??數字化二次脈沖法

近幾年，針對高阻接地時波形難以判斷的情況，二次脈沖理論應運而生，并在實踐中取得了良好的效果。利用數字化傳感器對電纜的脈沖信號進行采集和記錄，將數據以數字形式保存，助于后續分析和故障原因定位。數字化技術使得對采集到的脈沖信號進行更精細的處理和分析成為可能，更準確地定位故障點。采用自動化控制的脈沖發生器，能夠在設定的時間間隔內自動產生二次脈沖，簡化操作過程，提高效率。集成自動化設備和傳感器，能夠實時對電纜故障進行檢測和定位，無須人工干預，縮短定位時間。利用人工智能算法對歷史脈沖數據進行學習和分析，找出電纜故障的規律和特征，提高故障定位的準確性。結合智能化傳感器和算法，能夠自動判斷是否有故障發生，并根據故障特征自動調整脈沖參數，實現智能化的故障定位。此外，該方法對于不同類型和長度的電纜都適用，具有較廣泛的適用性[3]。

3.2??聲測法

聲測法是一種電纜故障檢測方法，其主要依據是根據電纜放電打火時產生的聲音來判斷故障位置。利用數字化傳感器采集聲波信號，將聲波信號轉換為數字數據，有助于準確記錄聲波信號特征和參數。數字化技術使得對采集到的聲波信號進行更精確的處理和分析成為可能，從而更準確地定位電纜故障點。采用自動化控制的聲源發生器，能夠在設定的時間間隔內自動產生聲波，簡化操作過程，提高效率。聲測法在電纜故障檢測中具有一定的優勢，它是一種非接觸式的檢測方法，無須對電纜進行拆解或接觸式測試，減少了對電纜的干擾和損壞風險。同時，聲測法對各種類型的電纜故障都具有一定的敏感性，包括局部放電、擊穿放電、電弧放電等。

3.3??電表檢測法

電表檢測法作為一種傳統的電力電纜故障定位方法，隨著數字化、自動化和智能化技術的應用，其效率和可靠性得到顯著提升。傳統的模擬電表逐漸被數字化電表取代，數字化電表能夠以數字形式準確記錄電纜的電流、電壓等參數，提高測量的精度和可靠性。數字化電表可以實時記錄測量數據，并通過數字通信技術將數據傳輸到監測中心或云平臺，實現數據的遠程監控和分析。數字化電表配合自動化技術可以實現自動測量和數據分析，無須人工干預，提高故障檢測的效率和準確性。自動化電表可以設定故障閾值，當監測到電纜故障時自動發出報警，實現實時故障監測與處理。這些技術的綜合應用使得電表檢測法更加高效、準確和智能化，有助于提高電纜故障定位的效率和可靠性，同時也為電力設備的維護和電力系統的穩定運行提供了更多的科學依據。

3.4??高壓閃絡測量法

高壓閃絡測量法是通過施加高電壓脈沖到電纜絕緣上，觀察是否發生電暈放電或閃絡現象，以判斷絕緣系統的健康狀況。在高壓閃絡測量中，首先需要將測試電纜與高壓閃絡測量設備連接，并施加特定的高壓脈沖，觀察電纜絕緣上是否出現電暈放電或閃絡現象。當電纜絕緣存在缺陷或損壞時，高壓脈沖的作用會導致局部電場強度過高，從而引發電暈放電或閃絡現象，這些現象通常表現為在電纜表面或絕緣材料中形成光亮的放電通道[5]。通過觀察放電的發生頻率、強度和位置，可以評估電纜絕緣的質量和抗擊穿能力。高壓閃絡測量法具有快速、直觀和非破壞性，可以快速檢測電纜絕緣的健康狀況，無須切割或打開電纜，從而減少了維修和修復的工作量。高壓閃絡測量法適用于各種類型和規模的電纜絕緣系統，并且可以在實際工作環境中進行測試[6]。

4??結語

電力電纜故障的查找和定位對于電力系統的正常運行和可靠供電具有重要意義，及時準確地找出電纜故障點，可以快速修復故障，減少停電時間，提高供電可靠性。通過定位電纜故障點，可以避免對整條電纜進行大范圍的排查和更換，從而降低了維修成本和維修時間。此外，電纜故障的查找和定位可以幫助分析故障的原因，改進電力系統的設計和運行，提高系統的抗干擾素力和故障排除能力。應科學合理地比較各種測量方法的優缺點、適用環境和原理，以進一步提高電力電纜的運行安全可靠性，更好地為社會大眾的用電需求提供服務。通過不斷探索和改進，能夠不斷提高電纜故障查找及定位技術，確保電力系統的穩定運行，為社會的發展和進步提供可靠的電力支持。

參考文獻

• 蔣志煬，白曉斌.基于嵌入式Linux操作系統的電纜故障測距系統研究[J].電線電纜，2021（6）：31-35.

[2]?邢立勐.內部放電狀態下電纜終端電-熱場特征與故障診斷方法研究[D].成都：西南交通大學，2021.

[3]張牧燁.電力電纜故障定位和故障診斷方法研究[D].濟南：山東大學，2022.

[4]王娟.高壓電力電纜故障檢測及定位系統研究[D].太原：太原理工大學，2020.

[5]田二偉，劉持濤，林順富.基于差分和變換的電力電纜故障行波定位方法[J].上海電力大學學報，2020，36（5）：461-465.

[6]劉一銘，李峰，徐丙垠.電力電纜故障放電聲自動識別與起點標定算法[J].南方電網技術，2020，14（3）：35-41.