城市配电网电缆故障诊断研究

引言

中国的电力电缆外部通常是被埋于湿度很大的地下，经过长时间使用，包裹在电力电缆外部的绝缘层会因湿气的侵入而出现“水树枝”现象，导致电缆线路出现故障。电缆线路中存在诸多类型故障，一旦出现便直接终止电缆的正常供电，因此需要对故障类别予以识别，并制定有针对性的修复故障措施。电缆故障高效修复需要从三方面着手，一是提升对故障信号的提取精准度，二是使用高效方法识别故障特性，三是准确分析故障信息。传统模式下对故障类型的识别主要借助故障后稳态工频量。电缆故障识别主要分为故障距离测量和故障位置识别。前者主要采用测量工具量取电缆故障位置到测试点间的电缆长度，初步估测出现故障发生的范围，避免盲目寻找故障源。后者利用测量工具对故障信号强弱程度进行识别，逐步找出故障点

1城市配电网电缆故障概述

随着电力负荷的增加和电网规模的进一步扩大，为了节约地表资源，会将电缆埋在城市地下，对于城市空间的发展影响重大。电缆故障成因按照外在形态可以分为断路型、低阻型、闪络型和高阻型等四类。按照发生类型可以分为绝缘故障、接地故障、短路故障、开路故障以及闪络性故障等五大类。其中，接地故障主要分为完全接地故障、低电阻接地故障以及高电阻接地故障。短路故障则主要分为两相接地短路故障、两相直接短路故障以及三相短路故障等。开路故障则主要指因为短路而导致的电缆线芯的一相或者是多相断开。

2城市配电网电缆故障现状

2.1线路升温造成故障

大多数情况下电缆主要安装在地下位置，并不会占用地面的空间，这样代表出现故障后，维护处理会相对困难，并且需要大量的资金支持，利用专业的仪器进行检测，从故障类型展开处理。最常见的故障问题就是线路升温导致断线故障，经过检测发现断线位置温度大约会达到80-150℃，接头处会出现明显的烧黑或烧红等特征，此类故障大多与导线接头连接工艺、线路负荷存在一定关联。大多数情况下城市电缆线路的中间头与中端头的质量不合格，就会因为接触不完全引发线路升温现象，当然如果城市电缆线路超过负荷，实际电流极超过设计值，也会导致出现发热问题，尤其是接头位置电阻值增加的情况下，因此要采取有效的措施改善这一故障问题，提高城市电缆线路的机械性能。

2.2外力的破坏

由于受到外力的破坏作用，电力电缆故障被分为直接外力破坏故障和间接外力破坏这两种。所谓的直接外力破坏也就是城市在实施一些基础设施工程的过程中，一些大型的机械设施对电力电缆的破坏，从而引发了电缆相对或者相间短路的现象，致使电缆被击穿。而间接外力破坏是城市在实施基础设施工作的过程中，用在施工过程中的机械设施不会直接对电缆产生破坏作用。因此，工作人员往往会忽略对这类问题的检查，而这些机械设备会对施工区域周围的地面以及建筑物产生影响，在达到地面承受能力下限的情况下，还有可能使电缆发生位移，这样一来就会出现由于电缆自身的金属屏蔽破坏绝缘体系，致使电缆的绝缘结构错位，从而埋下严重的安全隐患。

2.3电缆使用的附件质量不合格

通常情况下，电缆的附件都属于多层固体绝缘结构。在制作和安装这些构件的过程中，往往会面临一些问题，从而引发电缆故障。一是用在电缆中间接头处的密封组织，其在设计方面存在着地下水分超期的问题，但是，电泳效应出现在电场上。使用定向迁移的方法，会使其逐步深入到电缆中间的接头位置，而且会在界面上凝结成为介电水珠。这种现象的存在会使电阻功率降低，从而引发界面放电现象，同时，会在电缆的内部出现短路问题。二是由于电缆在运转过程中的负荷较大，在温度和周围条件的影响下，就会面临热胀冷缩的问题。特别是在发生热收缩之后，附件不会发生弹性形变，就会使其失去密封功能，从而在绝缘层和电缆附件之间产生一种呼吸效应，同时，附件中还会被带入大气中的大量潮气和水分，这也是导致附件内部出现短路故障的主要原因。

3城市配电网电缆故障诊断技术

3.1测声法

该种故障诊断方法的运用原理是基于电火花放电产生的声音来查找故障位置，此间会运用大量的专业设备。在电路中安装高压电容器，运行时对电容充电，达到一定程度时电缆绝缘层故障点会放电，并伴随着放电声音出现。就明敷设的电缆而言，可直接定位故障点；就暗敷设电缆而言，需借助拾声器等设备进行检测。在此过程中，探测人员应当先确定电缆走向，按照方向确定声音大小；当某点声音最大时，可确定电缆故障。该种方法针对地面电缆故障问题进行诊断，部分电缆埋于地下，隐蔽性非常的强，一旦发生电缆故障，首先应当明定故障方向，再利用测声设备紧贴于地面之上，一直向前进行探测，直到设备发出“滋滋”声响，基本可以判定此处为电缆故障点。需要强调的是，该种故障诊断方法运用时，操作人员一定要注意安全，加强音频设备的运用以及电力电缆监测，以免发生意外。

3.2零电位测量法

对于零电位测量法而言，其主要运用对象为长度相对较小的对地短路电缆，再利用一段完好无缺的对比线缆，将两条线缆并联在一起，并且在线缆中布设电源，从而形成两条并联电阻丝。两条线缆对应点间电位为零，通过实验电缆、地面之间电位的测量，即可确定待测高压电力电缆故障点。在实际操作过程中，需注意微伏表一点接地，而另一端在实验电力电缆上移动；操作人员需认真观察电表示数，非故障区电表移动时示数一直为零。探测故障点以后，电表示数变化，此时待测电缆点即为故障点。在利用该种测量方法时，一定要确保两条线缆参数基本一致，实验电缆确定为裸铜线，利用蓄电池或者干电池，试验电压以6V为宜，测量电表线缆与实验电缆之间应当完全接触，这关系着故障测量精确度。

3.3发展智能电力诊断技术

近些年我国科技不断发展，也为电力产业进步提供了保障，现阶段应该针对容易出现故障的城市电缆线路，研发出新的智能电力故障诊断技术，以此来为故障问题的识别提供便利。目前使用最多的就是专家系统，也是当下应用范围最广的人工智能技术，主要应用于电路故障诊断中，可以把常见的故障问题、存在的安全隐患录入到系统中，并针对故障设定相应的数值，在检测后数值超过标准就会进行自动诊断，并给出准确的诊断结果。该方式大大提高了城市电缆线路故障诊断的便捷性，能够随时展开补救措施。除此之外我国还有很多相关技术，可以全面应用到电力领域中，包括模糊诊断、神经网络诊断，都是较为有效的诊断技术，因此电力故障诊断智能化已经成为主要的发展方向。

结束语

随着城市电力负荷的快速增加，需要大规模建设电网。城市电网在逐渐电缆化发展的同时，也给电缆的建设带来了很多新问题。需要深化对于城市配电网电缆故障诊断的研究。

参考文献

[1]蔡晓榆.10kV电缆故障分析和整改措施[J].农村电工,2020(10):43-44.