城市配电网电缆故障诊断研究

城市配电网电缆故障诊断研究

周 慧

江西饶电建设工程有限公司 江西省 334000

摘要：随着电网规模越来越大，信息化水平日益提高，配电电缆成为城市电缆的主力，可满足降低雷击概率、穿越重覆冰区域、保证市区整体美观等要求。但电缆线路的增多、运行时间的增长、温湿度的变化，均会导致电缆绝缘老化，甚至击穿引发火灾，而电缆线路运行可靠性直接影响发电侧和用电侧的企业经济效益，影响电力系统的安全稳定运行。为此，在电缆线路发生故障时需快速、准确、有效地找出电缆线路上的故障点进行处理，以减少配电电缆故障导致的停电时间；还需对电缆进行温度、湿度的实时监测，提前处理缺陷，预防故障的发生，提升系统稳定性。城市电缆位于地下，检修排查任务繁重，要消耗大量的资源，因此本文对配电电缆故障诊断方法进行研究，提出能测试主绝缘故障、进行电缆外护套故障预定位的电缆故障诊断方法，该方法设备接线方便、操作简单、应用范围广泛。

关键词：城市配电网；电缆；故障诊断

作为电能传输的核心载体，电力电缆的稳定运行对电力系统的影响特别大，为了保证电力系统运行更加稳定，采用科学的诊断检测技术特别重要，诊断检测技术不仅能够对已经出现运行故障进行诊断与定位，而且能够更好的监测电力电缆运行状态，准确找到电力老化与故障隐患位置，对提升电力电缆运行的安全性有重要价值，鉴于此，本文深入研究电力电缆诊断检测技术的具体应用。

1配电电缆故障主要原因分析

1.1施工遗留导致的运行隐患

工人在进行电力电缆的施工时，主要会运用较多的外力作用。在实际施工的过程中，如果出现电缆弯曲半径不符合规定要求或者是牵引力控制不当时，就可能使得电力电缆在运行过程中发生安全问题。在某些情况下，即使通过表面的运行结果检测后发现电力电缆能够正常使用，并且相关指标也能够达到要求。但是仍然会对电力电缆的运行造成一定的影响作用，最终增加了电力电缆运行过程中的安全隐患。因此，在进行电力电缆的安装时，除了需要有一定的安装技术以外，还需要确保外部环境能够适用电力电缆的设置。

1.2电力电缆运行过程中产生的隐患

电力电缆在运行过程中，通常情况下，当其受到潜在外力的作用下时，就有可能对电力电缆造成损坏。如果损坏的情况比较严重，还有可能会对整个电力系统的运行安全造成较大的威胁。除此之外，由于某些隧道环境的情况较为恶劣，会产生积水以及渗水的状况，如果刚好电力电缆被设置在这样的环境中时，时间一久后就有可能在电力电缆中埋下各种安全隐患，在运行的过程中，就会出现较大的安全问题。例如，如果造成电力电缆发生交叉互联的情况时，还会威胁到整个电力系统的安全。除此之外，由于某部分地区的隧道供线不完全，导致隧道资源匮乏，最终在安装电力电缆时，可能会出现混乱的现象。例如安装人员可能会将不同级别电压的电缆放置在一处，低压电缆与电缆就可能产生一些无法控制的安全隐患。

1.3电缆设备挑选时导致的隐患

采购人员在挑选电力电缆的设备时，如果选择的电缆设备质量不过关，例如电缆本体的制造因素以及电缆接头制造因素存在问题时，就有可能造成电力电缆运行出现隐患。对于电缆本体制造产生的问题来说，通常情况下都是一些概率较小的事件。这是因为就目前来说，随着我国社会经济水平的提升，使得电力电缆的制造技术以及相关设备的发展也在不断提升，因此也使得电缆本体制造质量也更加优质，与此同时，电力电缆在正式投入使用以前，相关人员都会按照国家规定的标准对其安全性以及稳定性进行检查，在检查过程中如果发现存在不良问题时，就不会让其投入在市场中。虽然通过相应的检测可以有效避免质量不过关的电力电缆，但是仍然有些电力电缆设备存在绝缘厚度不均匀、内部出现杂质等问题，在检测过程中不会发现不良现象。但是当有问题的电力电缆设备在一段时间的运行以后，就很有可能对电力电缆的正常运行埋下巨大的安全隐患。

2电缆故障诊断方法研究

现有的电缆故障诊断方法为声、光、热、电阻、电容电桥法、脉冲法等，主要诊断步骤为故障诊断、粗测定点、精确定点。采用以上诊断方法进行故障定位，不仅耗费时间长、需采用多种诊断方法提升检测精度，而且敷设地下的电缆实际故障位置与诊断的故障位置有一定偏差，大大降低了故障诊断精度。为此，本文对电缆故障诊断方法进行研究，以提高故障诊断精度、缩短停电时间。

2.1电缆故障诊断装置

电缆故障诊断装置构成包括控制模块、交互模块、采集模块、输出模块、产生模块、切换装置。各部分连接方式为：控制模块与交互模块、输出模块、产生模块、采集模块相连接，输出模块、产生模块与切换装置连接，切换装置与采集模块连接。控制模块用于控制输出模块、产生模块通过切换装置输出信号。交互模块用于设置参数及命令，并将命令发送至控制模块。交互模块由按键、显示器等组成，操作者根据提示进行电缆全长参数的输入，操作启动、停止或升压、降压等按键，最后由显示器提供测试的电压、电流、电阻及故障点距离等信息。采集模块用于采集切换装置的输出及反馈信号，并发送至控制模块，由控制模块对数据进行运算处理，得出相关参数反馈至交互模块。输出模块用于给电缆的故障相和参考相电缆芯线组成的回路发送一个恒定的直流电流I。产生模块用于给电缆故障相施加一个信号U1。切换装置用于根据控制模块发出的命令实现直流电流信号或信号的输出，并将该信号施加在电缆上。由于所施加的两种信号分别是低压电流直流信号和直流信号，为避免相互之间干扰，对内部信号输出进行切换输出。采集模块还可采集输出模块的输出电流I、电流信号在电缆参考相和故障相上产生的电压U24、产生模块施加到故障相上直流电压产生的电流I1及I1在故障相芯线导体段产生的电压U45。

2.2电缆故障诊断方法

电缆故障诊断方法的具体原理就是电缆芯线导体电阻和芯线距离成比例关系，只要计算出电缆故障相始端到故障点的芯线导体电阻与故障相导体电阻的比例系数，那么在电缆全长已知的情况下就能计算出始端到故障点的距离，完成电缆故障诊断及定位。（1）输出模块给电缆的故障相和参考相电缆芯线组成的回路发送一个恒定的直流电流I，该电流将在电缆上产生一个电压U24。（2）产生模块给电缆故障相4点施加一个信号U1，该信号U1将会在电缆的故障相上产生一个泄漏电流I1。（3）切换装置根据控制模块发出的命令控制直流电流信号或信号的输出，采集模块采集输出模块的输出电流I、电流信号在电缆参考相和故障相上产生的电压U24、产生模块施加到故障相上直流电压产生的电流I1及I1在故障相芯线导体45段产生的电压U45。（4）采集模块对采集的数据进行处理及转换后发送给控制模块，通过控制模块对数据进行运算处理，得出相关参数反馈给交互模块进行显示。（5）故障相的芯线电阻R34=（R12+R34）/2=U24/2I。（6）在电缆参考相的始端4点和故障相的始端2点测试电压U24。由于5点和2点是等电位的，因此U24=U45。（7）在测得泄漏电流I1和电压U45的情况下，计算得知R45=U45/I1，从而可得电缆故障相始端4点到故障点5点的导体电阻。

3结语

随着电缆线路的逐步增多，电缆故障不容忽视，目前虽然有一些方法可对电缆故障进行定位，但都或多或少存在一定的局限性。为了进一步缩短电缆故障时间，提高企业经济效益，本文针对配电电缆故障定位进行电缆故障诊断方法研究，提出故障诊断装置及各部分连接情况及作用；给出故障诊断原理，即计算出电缆故障相始端到故障点的芯线导体电阻与故障相导体电阻的比例系数，已知电缆全长就可计算出始端到故障点的距离，完成电缆故障诊断及定位；制定具体故障诊断流程，按照相应步骤即可完成电缆故障的诊断。该诊断方法设备接线方便、操作简单、故障定位精度高。

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