S32电缆故障定位系统在10kV电缆故障处理中的应用分析

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摘 要：文章概述了10kV电力电缆故障的性质分类和原因，重点介绍德国赛巴s32电缆故障定位系统的故障定位原理、方法和步骤，同时结合一起10kv电力电缆故障的查找经过，提出电力电缆故障检测时应注意的问题。

关键词：电缆故障定位；ARM弧反射法；声磁同步

引言

随着配网改造的不断深入，电力电缆以其维护工作量少、稳定性高且利于城市美化等优点，得到了广泛的应用。2015年底韶关供电局辖区的10kV电缆共1300km，但由于电缆线路的隐蔽性、测试设备落后、电缆资料不完善等原因，使电缆故障查找非常困难。如何快速、准确地查找电缆故障点位置是当前面临的一个重大课题。

1 10kV电力电缆常见故障类型及原因

1.1 故障类型

常见的10kV电缆故障有短路（接地）型、断线型、闪络型等几种。（1）接地或短路：导体连续性良好，导线对地或相间的绝缘电阻小于100kΩ为低阻接地或短路，大于100kΩ为高阻接地或短路。（2）断线：有一相或数相导体不连续，工作电压不能传输到终端。（3）闪络：正常电压下电缆绝缘良好，当电压升高到某一较高电压持续一段时间后发生瞬时击穿，当电压降低后绝缘又迅速恢复的故障。一般出现在做预防性试验时。（4）复合型：电缆线路具有两种及以上的故障特性，如断线接地等。

1.2 故障原因

（1）机械损伤、外力破坏。包括施工安装造成的机械损伤，外施工开挖、车辆碾压、土地沉降等引起的电缆接头和本体损伤。（2）绝缘老化：长时间受运行中的电、热、化学、环境等因素的影响，电缆的绝缘发生不同程度的老化。（3）绝缘受潮：终端头或中间头施工工艺不良，密封不严进水受潮。（4）过电压：大气与内部过电压作用，使电缆绝缘层击穿。（5）材料缺陷：附件、本体制造和保存中发生的绝缘不良缺陷。

2 S32电缆故障定位系统原理

德国赛巴S32电缆故障定位系统采用ARM弧反射预定位技术和声磁同步时间差定点测试技术，具有简单、快速、准确、安全定位故障的特点。主要用于解决380V-220kV电缆的高阻型（占10kV电缆故障的90%）、闪络型等电缆主绝缘故障。

2.1 ARM弧反射法原理。ARM弧反射法是通过比较参考波形和故障波形得到故障点的预定位距离，原理分为两步：第一步：向故障电缆发射一个低压脉冲，得到参考波形。如果是高阻和闪络性故障，该波形显示不出故障点的位置，但能够显示电缆中间头和电缆远端。第二步：高压脉冲发生器向故障电缆发出一个高压脉冲，使故障点处发生放电。在击穿的瞬间，脉冲反射仪收到放电的触发信号，脉冲反射仪自动向电缆发射一个低压脉冲信号。由于这时故障电缆带有高压，低压脉冲需要通过弧反射滤波器耦合到电缆上。弧反射滤波器也将耦合反射的脉冲，使脉冲反射仪在故障电缆带有高压时也能看到高阻故障点的反射波形。故障点的反射波形经脉冲反射仪接收并显示在屏幕上。由于故障点在闪络放电瞬间变成了低阻故障，因此脉冲反射仪接收到的是低阻反射脉冲，因此T30-E的低阻反射脉冲是负极性的。由于脉冲反射仪能够同时显示参考波形和故障波形，所以故障点就在两个波形的分叉点处。故障波形在故障点处显示负极性的反射脉冲，参考波形在故障点处则没有脉冲反射。

2.2 T16/9声磁同步时间差法原理。对电缆周期性冲击放电，如果故障点被击穿，将发出电磁信号和闪络声波信号。由于声磁信号传播速度不同，T16/9的超灵敏探头先后拾取电磁场信号和声波信号，利用滤波功能对信号进行增益放大，并自动显示声磁时间差。当T16/9探头在故障点正上方时，声波走过的路程最短，因而时间差最小，结合耳机里放电声音信号最大点，即可综合确定该处就是真正的故障点。

3 S32电缆故障定位系统现场操作方法

3.1 故障性质判断。2014年12月12日06时44分中心站10kVF20旭日城Ⅱ用户专线（型号：YJV22-3*300-2762m）接地跳闸。用2500V绝缘摇表摇测该电缆绝缘电阻：AO为400MΩ，BO为0MΩ，CO为500MΩ；用万用表精确测量BO为250kΩ。判断故障性质为：B相电缆高阻接地故障。

3.2 ARM弧反射法预定位。将S32电缆故障定位系统接地线接地，接上AC220V电源。高压连接电缆的红色大夹子接故障相B相，高压连接电缆的黑色小夹子接铜屏蔽层接地线。残压测试值为0V。开启脉冲反射仪T30E，进行参数设置后，得到参考波形。高压单元工作模式选为“ARM高级弧反射法”，升高电压至16kV，等待3-5s，将调压旋钮回零，按下蓝键，即得到ARM弧反射法故障波形。移动光标，得到故障距离S=1994m。现场测试数据见图1。

图1 ARM弧反射法预定位图

3.3 精确定位。高压单元选择“SWG冲击”模式，升高输出电压16kV，对故障电缆周期性放电。安排一人看护仪器，另安排一组人使用T16/9精确定位故障点。到故障预定位距离1994m电缆井附近，声磁同步时间差值最小，耳机声音最大，确定故障点。打开电缆井发现，中间头绝缘击穿。

3.4 多故障点排除。切断该故障中间头，确认电缆终端头各相导体线芯均悬空。分别测试两端电缆绝缘水平，电阻值均在合格范围内，排除了有多个故障点的可能。

3.5 测试过程中遇到的问题。（1）参数设置错误：初次测试时，将T30E“范围”调节为2km，小于故障电缆长度（2762m），导致参考波形和故障波形与实际不符，未能测出故障距离。（2）在多故障点排除过程中，未将电缆终端头B相导体线芯剥干净，B相电缆线芯与半导体层和铜屏蔽层接触，对地电阻值测试为0MΩ，误导工作人员再次使用S32电缆故障定位系统进行定位，耗费了大量时间。

4 测试经验总结

近几年我们在电缆故障查找工作中不断探索，积累了一定经验，为今后电缆故障快速查找提供有价值的参考。（1）使用ARM弧反射法形成故障波形的操作中，若波形不明显，可选择“SWG冲击”模式对故障电缆进行多次充放电或使用电缆烧穿源击穿故障点，一般需要5-l0min。在听到清脆放电声后，使用ARM弧反射法，此时的波形一般较为典型。（2）若故障点距离测试端太近，会产生盲区，使得波形难以判断识别，此时可尝试到电缆的另一端进行测试。建议每次查找电缆故障点时最好在电缆两侧各测试一次以作对比，这样的成功率较高。（3）在使用S32电缆故障定位系统过程中，需要确认电缆终端头各相导体线芯均悬空，对于切割后的电缆需要确保电缆线芯半导电层开剥干净。（4）加强日常运行维护。完善电缆路径、图纸、台帐等资料能减少故障查找时间。

参考文献

[1]龚仁喜，宁存岱，谢井华，等.基于LabVIEW和小波分析的电力电缆故障定位方法[J].重庆理工大学学报（自然科学版），2010（1）.

[2]王波，田炳伟.论电力电缆故障的检测方法与防范对策[J].中国电子商务，2013（5）.

作者简介：黄天敏（1986，08-），男，广东韶关市，职称：助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。