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摘 要：针对实际运行的110kV官广电缆故障，分析了电缆故障性质和原因，并且详细论述对故障点进行测寻及精确定位的方法，以便尽快进行修复，恢复供电，保证电网的安全经济运行。
关键词：电力电缆；故障性质；故障原因；测寻
1．引言
随着电力行业的发展，电力电缆越来越多地运用到城市建设的各个领域，而且一般都穿管埋入地下或进入电缆沟敷设，同时随着电缆数量的增多及运行时间的延长，电缆的故障也越来越多。当电缆发生故障后，如何快速准确的查找故障点，尽快恢复供电，是长期困扰我们的难题。因此，要对电缆故障性质和原因进行准确分析判断，并且采用一套行之有效的测试方法，才能争取在最短时间内精确找出故障点，尽快恢复供电，减少经济损失。
2．电力电缆故障性质分析
电力电缆发生故障是由于故障点的绝缘损坏而引起的。一般故障的类型大体上可分为低阻（短路）故障和断路故障，高阻泄漏故障和闪络性故障两大类。
2．1 低阻故障和开路故障
2．1．1 凡是电力电缆故障点的绝缘电阻下降到该电力电缆的特性阻抗值，甚至直流电阻为零时的故障均称为低阻故障或短路故障。低阻定义是从采用脉冲反射法的角度，考虑到波阻抗不同对反射脉冲的极性变化的影响。对于电桥法，低阻故障的定义不受特性阻抗概念的限制。
2．1．2 凡是电力电缆的绝缘电阻为无穷大或绝缘电阻值虽与正常电力电缆的绝缘电阻值相同，但电压却不能馈至电力用户端的故障均称为开路（断路）故障。
2．2 高阻故障
电力电缆故障点的直流电阻大于该电力电缆的特性阻抗的故障均称为高阻故障。
2．2．1 高阻泄漏故障
在做电力电缆高压绝缘试验时，泄漏电流随着试验电压的升高而增大，在试验电压升高到额定电压时（有时还升不到额定电压值），泄漏电流就超过了允许值，就会发生故障。这种故障称为高阻泄漏故障。
2．2．2 闪络性故障
试验电压升高到某个数值时，监视泄漏电流的电流表的指示值突然升高，且表针呈闪络性摆动。当试验电压稍有下降时，此现象就消失，但电力电缆仍然有极高的绝缘电阻值。这表明电力电缆存在有故障，而这种电力电缆的故障点没有形成电阻通路，只有放电间隙或闪络表面的故障，便称这种故障为闪络性故障。
2．3110kV官广线故障分析
2．3．1故障概况
2011年3月9日18时15分，110kV官广线发生跳闸，A相故障,线路重合闸原来没有投入。220kV官埭变电站显示：距离一段纵差保护动作，测距4.9公里。110kV官广线为架空、电缆混合线路，其中架空线路1.993km，电缆线路4.04km。该YJQ02电缆于1997年04月18日投运，全线电缆沟敷设，中间7个接头。
2．3．2 故障性质确认
（1） 对电缆路径进行了详细的步行巡视，未发现电缆路径周围有施工或被开挖现象，电缆终端瓷瓶和接地箱也没有放电痕迹。
（2）将电缆退出运行长时间放电后，用2500V数字式高压兆欧表对电缆进行主绝缘测试，结果为A相主绝缘 6.6 MΩ，B相主绝缘 30.3 GΩ，C相主绝缘 30.5 GΩ。初步分析判断，A相存在高阻接地故障。
3．电力电缆故障测寻
3．1 电缆故障测试步骤：
（1）确定故障电缆类型、电压等级、标长等参数，资料越清楚越有利于电缆故障的测试。
（2）故障电缆相相间及相地间用摇表确定阻值，如摇表测量为零再用指针式万用表进行测量。
（3）测试故障之前要确定：故障电阻是低阻还是高阻；是闪络性还是泄漏型故障；是接地、短路、断线还是它们的混合；是单相、两相还是三相故障。
（4）测距：用低压脉冲法进行测量，确定全长及可能的中间接头。如为低阻、短路故障可直接测试出短路点故障距离；如为断路故障也可直接测试断路点距离（此时此相全长就无法测出）。
（5）对于高阻故障，可用高压电桥，高压弧反射法、脉冲电流法测出故障点距测试端的距离。故障距离的测试最好用两种以上方法互相进行验证。
（6）如电缆路径不完全肯定，可进行电缆路径的测量。电缆路径（走向）必须完全确定。
（7）在电缆路径完全肯定的基础上进行定点（精测）。对电缆施加脉冲高压，利用故障点的放电声波，在粗测故障距离范围内，用声磁同步法或跨步电压法进行精确故障点定位。
3．2电缆故障定位流程：
如图1所示：
图1 电缆故障定位流程图
3．3电缆故障定位原理
3．3．1 判断故障性质
（1）绝缘电阻测量，用摇表、万用表分别测量线芯对地绝缘电阻和相间绝缘电阻；
（2）导体线芯连续性判断，在电缆远端将三相短路，在近端用万用表测量相间导体电阻。如果导体线芯连续性试验读数为无穷大，则为断线与开路故障。
（3）绝缘电阻落在低阻和高阻故障范围，则判定为低阻或高阻故障。
（4） 对66k-500kV超高压电缆外护套测量，绝缘电阻小于500兆欧姆或5kV直流耐压试验不能通过，则为外护套故障。
3．3．2 预定位
预定位，又称电缆故障测距，在电缆的一端使用仪器确定电缆故障点距离。常用的方法有电桥法和波反射法。电桥法分为：低压电桥法和高压电桥法。
波反射法分为：一次脉冲法（低压脉冲法）、二次脉冲法、高级弧反射法、三次脉冲法等。
3．3．3 精确定点
电缆运行或检修技术人员根据电缆故障预定位的结果，在电缆故障点附近，通过仪器和设备对电缆故障点的位置进行精确定位的过程。这一步骤的结论是在0.1米的范围内指出故障点位置。基本方法是声磁时间差法、跨步电压法和音频感应法。
3．4110kV官广线故障测寻过程
（1）根据2.3对官广线基本情况初步分析，本次故障为110kV官广线电缆线路A相主绝缘高阻接地故障。首先确认故障电缆铜屏蔽地线已和系统地可靠连接。远端留人看守，严禁任何人接触或靠近被测电缆导体线芯。利用T30E脉冲反射仪的低压脉冲法，再次确定该电缆段的实际全长，测得全长为4021m。
（2）使用高压单元S32，黄绿色地线接系统地，高压电缆高压大夹子接A相线芯，高压电缆末端小夹子接A相铜屏蔽地线，S32电源线接入220V电缆盘。非故障相导体接系统地。
（3）对故障A相进行残压测试。将S32操作模式打在“绝缘测试DC”档，启动高压；确认调压旋钮在零位后，顺时针调节电压，直到到电流表指针指向中央，读得这时的电压表读数4kV作为残压。将电压调节旋钮回零，关闭高压。
（4）利用弧反射法对A相故障点进行预定位。开启T30E电源，在主菜单里选择“ARM弧反射法”，调节V/2=86米/微秒，调节量程为10km。调节增益，使增益到适当幅值，得到参考波形，本次调节增益等于1时波形幅值较清楚。按下“开始测量”，T30E显示“等待触发”。将S32操作模式打在“ARM二次脉冲”档，启动高压，调节电压到残压数值左右，停留3秒左右，将调压旋钮逆时针回零，按下单脉冲触发键，即可得到ARM弧反射法波形，故障测距2285m。
（5）利用脉冲电流法ICE进行复测，和ARM预定位结果将非常接近。
（6）利用声磁同步法对A相故障点进行精确定位。由于本电缆线路全线采用电缆沟铺设，路径清楚，所以随即进行精确定位。启动S32，将操作模式打在“SWG冲击”档，设置高压脉冲时间间隔为4秒左右，启动高压，顺时针调节电压，直到达到残压4kV附近，这时将听到S32发出周期性放电声。安排一人看护仪器，确保无人靠近裸露的高压带电部分。
开启T16声磁同步定点仪，在预定位距离附近，做故障点精确定点，核对声磁同步时间差。在耳机声音最大、同时声磁同步时间差最小的地点将得到精确定点的故障点具体位置。
（7）故障测寻结束，随后组织人员对故障点进行开挖确认。
4．电力电缆故障原因分析
4．1电缆故障发生的原因
导致电缆发生故障的原因是多方面的，现将常见的几种主要原因归纳如下：
（1）机械损伤；很多故障是由于电缆敷设安装时不小心造成的机械损伤或敷设后在电缆线路上施工造成的外力损伤而直接引起的。有时如果损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位的绝缘逐渐降低而导致击穿。
（2）设计和制做工艺不良、不按规程要求制作往往是形成电缆故障的重要原因。
（3）化学、电腐蚀。 电缆路径在有酸碱作业的地区通过,这些往往会造成电缆的铠装和铅皮被腐蚀。
（4）电缆的制造缺陷。
（5）长期过负荷运行。 由于过荷运行,电缆的温度会随之上升,尤其在炎热的夏季,电缆的温升常常导致电缆薄弱处首先被击穿,在夏季,电缆的故障也就特别多。
（6）绝缘受潮。 这种情况在实际情况中也很常见,一般发生在接头处较多,比如:电缆接头制作不合格和在潮湿的气候条件下做接头,会使接头的封装物进水或混入水蒸汽而造成故障。
5．结束语
在实际工作中,电缆的事故种类和事故原因是多种多样的，使用电缆故障测试仪探测故障，不但要熟悉仪器的使用方法，还要懂分析故障性质和测试波形，以采用更省时简捷的测试方法。实际测试波形也是复杂多变的，只有通过不断地学习并逐步积累经验，才能提高测试水平。
关键词：电力电缆；故障性质；故障原因；测寻
1．引言
随着电力行业的发展，电力电缆越来越多地运用到城市建设的各个领域，而且一般都穿管埋入地下或进入电缆沟敷设，同时随着电缆数量的增多及运行时间的延长，电缆的故障也越来越多。当电缆发生故障后，如何快速准确的查找故障点，尽快恢复供电，是长期困扰我们的难题。因此，要对电缆故障性质和原因进行准确分析判断，并且采用一套行之有效的测试方法，才能争取在最短时间内精确找出故障点，尽快恢复供电，减少经济损失。
2．电力电缆故障性质分析
电力电缆发生故障是由于故障点的绝缘损坏而引起的。一般故障的类型大体上可分为低阻（短路）故障和断路故障，高阻泄漏故障和闪络性故障两大类。
2．1 低阻故障和开路故障
2．1．1 凡是电力电缆故障点的绝缘电阻下降到该电力电缆的特性阻抗值，甚至直流电阻为零时的故障均称为低阻故障或短路故障。低阻定义是从采用脉冲反射法的角度，考虑到波阻抗不同对反射脉冲的极性变化的影响。对于电桥法，低阻故障的定义不受特性阻抗概念的限制。
2．1．2 凡是电力电缆的绝缘电阻为无穷大或绝缘电阻值虽与正常电力电缆的绝缘电阻值相同，但电压却不能馈至电力用户端的故障均称为开路（断路）故障。
2．2 高阻故障
电力电缆故障点的直流电阻大于该电力电缆的特性阻抗的故障均称为高阻故障。
2．2．1 高阻泄漏故障
在做电力电缆高压绝缘试验时，泄漏电流随着试验电压的升高而增大，在试验电压升高到额定电压时（有时还升不到额定电压值），泄漏电流就超过了允许值，就会发生故障。这种故障称为高阻泄漏故障。
2．2．2 闪络性故障
试验电压升高到某个数值时，监视泄漏电流的电流表的指示值突然升高，且表针呈闪络性摆动。当试验电压稍有下降时，此现象就消失，但电力电缆仍然有极高的绝缘电阻值。这表明电力电缆存在有故障，而这种电力电缆的故障点没有形成电阻通路，只有放电间隙或闪络表面的故障，便称这种故障为闪络性故障。
2．3110kV官广线故障分析
2．3．1故障概况
2011年3月9日18时15分，110kV官广线发生跳闸，A相故障,线路重合闸原来没有投入。220kV官埭变电站显示：距离一段纵差保护动作，测距4.9公里。110kV官广线为架空、电缆混合线路，其中架空线路1.993km，电缆线路4.04km。该YJQ02电缆于1997年04月18日投运，全线电缆沟敷设，中间7个接头。
2．3．2 故障性质确认
（1） 对电缆路径进行了详细的步行巡视，未发现电缆路径周围有施工或被开挖现象，电缆终端瓷瓶和接地箱也没有放电痕迹。
（2）将电缆退出运行长时间放电后，用2500V数字式高压兆欧表对电缆进行主绝缘测试，结果为A相主绝缘 6.6 MΩ，B相主绝缘 30.3 GΩ，C相主绝缘 30.5 GΩ。初步分析判断，A相存在高阻接地故障。
3．电力电缆故障测寻
3．1 电缆故障测试步骤：
（1）确定故障电缆类型、电压等级、标长等参数，资料越清楚越有利于电缆故障的测试。
（2）故障电缆相相间及相地间用摇表确定阻值，如摇表测量为零再用指针式万用表进行测量。
（3）测试故障之前要确定：故障电阻是低阻还是高阻；是闪络性还是泄漏型故障；是接地、短路、断线还是它们的混合；是单相、两相还是三相故障。
（4）测距：用低压脉冲法进行测量，确定全长及可能的中间接头。如为低阻、短路故障可直接测试出短路点故障距离；如为断路故障也可直接测试断路点距离（此时此相全长就无法测出）。
（5）对于高阻故障，可用高压电桥，高压弧反射法、脉冲电流法测出故障点距测试端的距离。故障距离的测试最好用两种以上方法互相进行验证。
（6）如电缆路径不完全肯定，可进行电缆路径的测量。电缆路径（走向）必须完全确定。
（7）在电缆路径完全肯定的基础上进行定点（精测）。对电缆施加脉冲高压，利用故障点的放电声波，在粗测故障距离范围内，用声磁同步法或跨步电压法进行精确故障点定位。
3．2电缆故障定位流程：
如图1所示：
图1 电缆故障定位流程图
3．3电缆故障定位原理
3．3．1 判断故障性质
（1）绝缘电阻测量，用摇表、万用表分别测量线芯对地绝缘电阻和相间绝缘电阻；
（2）导体线芯连续性判断，在电缆远端将三相短路，在近端用万用表测量相间导体电阻。如果导体线芯连续性试验读数为无穷大，则为断线与开路故障。
（3）绝缘电阻落在低阻和高阻故障范围，则判定为低阻或高阻故障。
（4） 对66k-500kV超高压电缆外护套测量，绝缘电阻小于500兆欧姆或5kV直流耐压试验不能通过，则为外护套故障。
3．3．2 预定位
预定位，又称电缆故障测距，在电缆的一端使用仪器确定电缆故障点距离。常用的方法有电桥法和波反射法。电桥法分为：低压电桥法和高压电桥法。
波反射法分为：一次脉冲法（低压脉冲法）、二次脉冲法、高级弧反射法、三次脉冲法等。
3．3．3 精确定点
电缆运行或检修技术人员根据电缆故障预定位的结果，在电缆故障点附近，通过仪器和设备对电缆故障点的位置进行精确定位的过程。这一步骤的结论是在0.1米的范围内指出故障点位置。基本方法是声磁时间差法、跨步电压法和音频感应法。
3．4110kV官广线故障测寻过程
（1）根据2.3对官广线基本情况初步分析，本次故障为110kV官广线电缆线路A相主绝缘高阻接地故障。首先确认故障电缆铜屏蔽地线已和系统地可靠连接。远端留人看守，严禁任何人接触或靠近被测电缆导体线芯。利用T30E脉冲反射仪的低压脉冲法，再次确定该电缆段的实际全长，测得全长为4021m。
（2）使用高压单元S32，黄绿色地线接系统地，高压电缆高压大夹子接A相线芯，高压电缆末端小夹子接A相铜屏蔽地线，S32电源线接入220V电缆盘。非故障相导体接系统地。
（3）对故障A相进行残压测试。将S32操作模式打在“绝缘测试DC”档，启动高压；确认调压旋钮在零位后，顺时针调节电压，直到到电流表指针指向中央，读得这时的电压表读数4kV作为残压。将电压调节旋钮回零，关闭高压。
（4）利用弧反射法对A相故障点进行预定位。开启T30E电源，在主菜单里选择“ARM弧反射法”，调节V/2=86米/微秒，调节量程为10km。调节增益，使增益到适当幅值，得到参考波形，本次调节增益等于1时波形幅值较清楚。按下“开始测量”，T30E显示“等待触发”。将S32操作模式打在“ARM二次脉冲”档，启动高压，调节电压到残压数值左右，停留3秒左右，将调压旋钮逆时针回零，按下单脉冲触发键，即可得到ARM弧反射法波形，故障测距2285m。
（5）利用脉冲电流法ICE进行复测，和ARM预定位结果将非常接近。
（6）利用声磁同步法对A相故障点进行精确定位。由于本电缆线路全线采用电缆沟铺设，路径清楚，所以随即进行精确定位。启动S32，将操作模式打在“SWG冲击”档，设置高压脉冲时间间隔为4秒左右，启动高压，顺时针调节电压，直到达到残压4kV附近，这时将听到S32发出周期性放电声。安排一人看护仪器，确保无人靠近裸露的高压带电部分。
开启T16声磁同步定点仪，在预定位距离附近，做故障点精确定点，核对声磁同步时间差。在耳机声音最大、同时声磁同步时间差最小的地点将得到精确定点的故障点具体位置。
（7）故障测寻结束，随后组织人员对故障点进行开挖确认。
4．电力电缆故障原因分析
4．1电缆故障发生的原因
导致电缆发生故障的原因是多方面的，现将常见的几种主要原因归纳如下：
（1）机械损伤；很多故障是由于电缆敷设安装时不小心造成的机械损伤或敷设后在电缆线路上施工造成的外力损伤而直接引起的。有时如果损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位的绝缘逐渐降低而导致击穿。
（2）设计和制做工艺不良、不按规程要求制作往往是形成电缆故障的重要原因。
（3）化学、电腐蚀。 电缆路径在有酸碱作业的地区通过,这些往往会造成电缆的铠装和铅皮被腐蚀。
（4）电缆的制造缺陷。
（5）长期过负荷运行。 由于过荷运行,电缆的温度会随之上升,尤其在炎热的夏季,电缆的温升常常导致电缆薄弱处首先被击穿,在夏季,电缆的故障也就特别多。
（6）绝缘受潮。 这种情况在实际情况中也很常见,一般发生在接头处较多,比如:电缆接头制作不合格和在潮湿的气候条件下做接头,会使接头的封装物进水或混入水蒸汽而造成故障。
5．结束语
在实际工作中,电缆的事故种类和事故原因是多种多样的，使用电缆故障测试仪探测故障，不但要熟悉仪器的使用方法，还要懂分析故障性质和测试波形，以采用更省时简捷的测试方法。实际测试波形也是复杂多变的，只有通过不断地学习并逐步积累经验，才能提高测试水平。