王建伟 边海林 童启云 张栋辉
（云南电网有限责任公司昆明供电局 云南昆明 650000）
摘要：随着城市轨道交通的发展，各种电力电缆在轨道交通供电系统中的运用也变得越来越普遍，在地铁供电系统中用到的同轴电缆主要有110kVXLPE交联聚乙烯电力电缆。110kV电缆有多层保护，外护套是保护电缆的第一道关口，一旦受到破损击穿，在电缆金属屏蔽层上的感应电势就会出现不平衡，导致涡流和局部过热，严重影响电缆的长期寿命和短时运行安全。因此出现电缆外护套损伤或接地时，应及时查找并修复故障点，以尽快恢复供电。而110kV电缆一般都埋入路面地下，线路长，开挖困难，所以电缆故障点查找为最关键点。
关键词：110kV；电缆外护套；故障查找方法
一、方法和原理
1.1外护套绝缘故障的预定位法
根据电缆结构的特点，电缆外护套绝缘破损后，可先用直流电桥法进行预定位。直流电桥法原理是在电缆线路测试端，将良好相和故障相导体分别作为电桥的两个桥臂接在测试仪上，将另一端导体跨接构成回路。当电桥平衡时，对应桥臂电阻值乘积相等，而作为电桥两个桥臂的电缆导体的电阻值与长度成正比，所以可以把电缆导体电阻值之比转换成电缆长度之比，根据电桥上可调电阻和标准电阻数值，即可计算出电缆故障点初测位置。图1为直流电桥法预定位原理图。图中R1为电桥的标准电阻，L为电缆长度，x为测量处与故障点的距离。设单位长度电缆金属层电阻为R0，调节电阻R2使检流计指示为0，此时电桥平衡，有：[L+（L-x）]R0/xR0=R1/R2，解得：x=2L/（1+R1/R2）。
图1 电桥法原理图
电桥法的优点是操作简单、使用方便，缺点是需要电缆的准确长度等原始技术资料。另外由于电缆的金属屏蔽层单位长度电阻R0较小，一般为0.01～0.1Ω/km，与接触电阻相近，因此，接触电阻的大小对故障距离的测量精度有很大的影响，测量时应采取措施以减小接触电阻，从而提高测量精度。
1.2精确定点
在故障点附近用跨步电压法精确定点。跨步电压法原理：在电力电缆中加入特殊信号，当电力电缆对大地产生泄漏时，会在地面上故障点周围产生由强到弱的有向电场梯度。沿电缆路径用测量设备可测得信号的幅度和方向。在故障点前后，检流计指针所指的方向相反，可据此找到电缆的故障点。
二、110kV电缆外护套故障的排查
110kV电缆外护套故障的排查有多种方法，包括直流电桥法、电压比较法、跨步电压法等，其中，前两种方法可以用于测距，后一种方法可精准确定故障的位置。但是因为故障现场整体的情况较为复杂，所以工作人员需根据出现故障的原因及类型，选择恰当的排查方法，下面就对直流电桥法与跨步冲压法有关内容进行分析。
图2 电桥的连接方式
直流电桥法与跨步冲压法的融合，是电缆外护套故障排查最常用的方法，其方法如下：
选择仪器：GZD-400A的电缆故障定位电桥，它会产生较大的高压，用于确定故障的位置，便于操作；选择HD-2008定位电源，它可以按照直流、脉冲两种方式输出，前者可以检查电缆绝缘层是否被破坏，测出故障点的阻值，并对修复后的绝缘层进行检查，后者是与HDK-1电压指示灯配合使用，确定故障点；HDK-1跨步电压指示灯，其与碳棒连接，通过电压大小、方向的选择，确定出现故障的位置；使用多功能精度表，与HD-2008定位电源共同使用，选择故障定位。故障定位的原理：其可以利用Murray电桥定位，这一方法经过了多次验证，可以准确定位。运用电桥定位时，线圈内的电阻必须是均匀的，并确定最佳的长度比例。
该电桥连接中，长度用L表示，在L1的位置外护套有一个位置被击穿，随后，在整个连接中输入电力，测量不同位置的电阻，形成一个电回路，同时需保持电平衡。由此，只要电桥保持灵敏，且电力平衡，即可使操作人员用较短的时间完成定位。确定故障出现的范围后，随即可以用跨步电压法精确出现故障的点。跨步电压法的操作原理是，在电缆上做标记，当电缆出现电力泄露后，可在故障点的周围出现强弱不断变化的向电场梯度，随后，根据电缆路径的走向，可以检测到电信号。待靠近故障点后，检测仪器指针指向的相反方向，即为出现电缆故障的位置。精准测点应注意以下两点：1）当了解电缆的具体走向后，可以探针顺着方向探测，当接近故障点后，电位的差值迅速增加，待到出现故障点的周围后，差值达到最大，位于故障点的正上方时，差值为0，如果超过，指针将指向相反的方向。2）如果电缆长度的测量受到地面的限制，很难展开测量工作时，可根据电流在故障周围的发散，完成定位，即以故障点为中心，在周围多个方向中选择2个等电位点，随后画出两点的垂直平分线，与垂直平分线相交的点，即可确定为故障点。用跨步电压法定位的优势是，原理简单，容易操作，不会受到外界的干扰，定位过程具有直观性，可在铺于泥土地面的电缆故障中使用。而如果探针无法插入路面测量，可以用湿毛巾把探针的头部包裹住，放置在路面上，完成测试。另外，排查故障时也可以使用脉冲检测法。其运行原理是借助线路中电磁波的传递，测量故障点的阻值，即把脉冲式施加到电缆的屏蔽上，在终端与屏蔽器的两端来回反射，得到相应的数据，然后，工作人员可根据数据计算出故障点的距离。但这一计算方法的不足是故障点反射波反射过程中，容易受到外界环境的干扰，最终导致计算结果有较大的误差。
三、结语
总之，110kV电缆外护套出现故障的原因包括电缆施工、白蚁腐蚀、接地线被击穿、接地箱进水四点，出现的故障类型为封闭故障、短路故障、闪络故障与接地故障，所以需要运用有关的方法对电缆外护套故障进行查找，以尽快解决有关故障问题。
参考文献：
[1]张煜荣.110kV电缆故障查找方法以及对策分析研究[J].山东工业技术，2014（18）：181+240.
[2]林如虹.浅谈110kV电缆外护层故障定位方法及实际应用[J].天津科技，2015，42（07）：66～67.
[3]邬德文.浅谈110kV电缆故障原因分析及故障现场查找方法[J].科技创新与应用，2015（24）：180～181.
作者简介：
王建伟1985.07，男，内蒙古赤峰人，东北电力大学本科，单位：云南电网有限责任公司昆明供电局，研究方向：高压电缆运行维护。
边海林（1988.01-），男，山东济南人，昆明理工大学本科，单位：云南电网有限责任公司昆明供电局，研究方向：输电线路运行。
童启云（1980.09-），男，云南昆明人，南京政治学院，大学本科，单位：云南电网有限责任公司昆明供电局，研究方向：高压电缆运行维护。
张栋辉（1993.02-），男，甘肃省武威市人，东北电力大学，双学士学位，单位：云南电网有限责任公司昆明供电局，研究方向：高压电缆运行维护。
论文作者:王建伟,边海林,童启云,张栋辉
论文发表刊物:《河南电力》2018年15期
论文发表时间:2019/1/17
标签：故障论文; 电缆论文; 电桥论文; 护套论文; 电阻论文; 电压论文; 方法论文; 《河南电力》2018年15期论文;