（广东电网潮州潮安供电局 广东潮州 521000）
摘要：当今城市配电网系统逐渐想着维护工作量少、稳定性高且利于城市美化等趋势发展，但因电缆线路大多较为隐蔽的特点，一旦发生配电网故障，故障点的查找将十分麻烦，如何快速、准确地判定故障性质和故障点位置、及时排除故障是供电部门经常面临的一个重要课题。本文重点分析了配电网故障的原因和故障点预定位的几种方法。
关键词：配电网故障；检测；控制措施；二（多）次脉冲法
1.配电网故障的原因分析
配电网及电力电缆发生故障的原因很多，主要有以下几种主要原因：
（1）机械损伤：包括安装时不小心造成的机械损伤或靠近电缆施工造成的机械损伤，有时如果损伤不严重，要几个月甚至几年才会导致损伤部位彻底击穿形成故障。
（2）长期过荷运行：过负荷运行电缆的温度会随之上升，导致绝缘层的老化变质，电缆薄弱处首先被击穿，在夏季，此类故障较多。
（3）接头不合格：不合格的电缆接头（包括中间接头和终端头）和不按要求敷设电缆往往是形成配电网故障的主要原因。
2.常见的配电网故障点寻测方法
2.1 传统的方法
早期用电桥法通过调节桥臂平衡所得数据与电缆总长度计算距离测试点与故障点的长度，但此法误差较大。后来基于行波在长线上传输的理论进行研究，行波在电缆线路中遇到阻抗不同的点（如故障点时，会产生波反射和折射现象。设连接点前后两段电缆的波阻抗分别为Z和Z2［Z2=RfZ1/（Rf+Z1）］，入射电压和电流分别为U0、If，折射电压和电流分别为Uq、Iq，它们的关系如表1所示。
表1 入射电压和电流，折射电压和电流关系表
当电缆某处开路时Z2=∞，短路时Z2=0，脉冲电流的反射波形与发射波形是同相关系。收集到波形便可分析故障点的位置，典型方法有：
（1）低压脉冲法：以低压脉冲测量故障点的反射脉冲与发射脉冲的时间差来计算故障点距离。对于低阻、断线故障比较有效，只要选择的波速度准确，测出的距离也很准确。
（2）脉冲电流法：用高压直流脉冲使故障点击穿，用线性耦合器测量电流击穿时产生的电流脉冲与发射脉冲的时间差来计算故障点距离，这主要对高阻故障，实际中成功率随情况而异，录波仪采集到的波形常常会无法识别，这是一个很大的弊端。
2.2二（多）次脉冲法
针对高阻接地时波形难判断的情况，近几年出现了二次脉冲理论，并在实践中取得良好的效果，如SV302100配电网故障探测系统，此系统对低压脉冲、脉冲电流法均可实现。其原理是首先对故障电缆发射一个低压脉冲，脉冲在高阻的故障点由于特性阻抗变化不大，不会产生反射。脉冲在另一侧终端被反射回来后，仪器将这个“完好”波形存储起来。然后对故障点电缆发射一个高压脉冲，故障点被击穿，击穿瞬间变成低阻故障，此时仪器触发一个低压脉冲，低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。仪器把两次低压脉冲的波形叠加起来，分叉点的位置就是故障点位置。这种方法使操作者很容易判断故障点波形，而且误差很小。系统主要由三个单元组成：IRG——回波测量仪，纪录触发脉冲的情况，根据时间差纪录波形，从而判断故障点距离测试端的距离。SA32——系统耦合通讯单元，发出高频信号侦测配电网故障点是否被击穿的瞬间立即触发低压的二次测量脉冲。SSG——高压冲击发生器，产生高压冲击脉冲，将高阻的故障点击穿。
3.配电网故障控制措施
3.1 总体设计原则
高大空间一般功能复杂、除照明设备，还包括大量机电设备，空调风机，电动窗、帘，电梯扶梯，显示设备，特定设备（如会展的用电设备、体育专业设备）、智能化系统设备（如扩声设备），其配电系统应满足保障人身和财产安全，节约能源，技术先进，功能完善，经济合理的基本原则。
3.2 配电间设置、电压损失校验
高大空间的功能及装饰要求，除少数的末端照明配电箱外，所有现场配电、控制设备均要求在配电间或控制室、机房内安装。高大空间一般在空间周边区域设置配电间，配电设置注意考虑以下几个方面：1）建筑布局以及防火分区、功能分区设置；2）配电系统合理性；3）运行维护等。设置配电间的一个容易忽视的问题：对配电系统电压损失的校验，尤其是末端部分的。
3.3 配电线路通道设置
由于高大空间的空间结构复杂，机电设备众多，用电负荷可变性较强特点，其配电线路通道应结合空间合理设置，考虑安全可靠、经济适用、可维护性高，除一般电缆桥架方式外，还有如下：
（1）马道：一般条件许可情况设置马道，安装照明灯具、动力设备、智能化设备（如扬声器）、配电线路，预留电源点等等；封闭的马道应设置照明，且宜纳入安全照明范畴，保障供电可靠性和人身安全。
（2）综合管廊：例如设有大量的赛事及演出的动力设备，用电设备分散、差异大，且机电管道众多，经过综合经济比较，在场馆设置地下综合管沟，沟内设置电缆桥架和密集母线槽等满足配电要求。会展类建筑尤其适合设置地下综合管沟，沟内设置密集母线槽可满足各类临时用电可变性很高要求。
3.4 故障位置的精确定点
（1）声测法：利用故障点放电产生的声音，用高灵敏度声电转换器放大成声音、电流信号，通过耳机、仪表显示在电缆线路上确定故障点。此法测出的结果随意性很大，误差大，电缆埋得深时难度大，但设备要求低。
（2）声磁同步法：由于电磁场信号以光速传播，声音传播速度慢，光速与声速差别很大，利用声、磁的接收仪器，在故障点处认为此两信号同时发出，收集到的声、磁信号时间差为零，探测的位置离故障点越远，接受两种信号的时间差越大。先进的仪器还能判别采集到的信号的有效性，在自动计算出响应时间差所对应的距离这种方法在故障点周围环境比较嘈杂或电缆埋设在混凝土下和管道中时特别有效。
3.5 配电网故障控制的经验措施
在精确定点时，设备应在距故障点近的一端，这样能量沿电缆衰减较小，便于声磁同步法的定点，快速查出故障点。要充分利用各种试验设备与身体感官。使用声磁同步法时，要在粗测点的±δ％范围内反复进行查找。侦听耳机中声音，要仔细分辨故障点处声音与金属屏蔽层上传输声音的差别，不断比较，才能发现故障点。
根据运行经验，除非有明显的机械损伤痕迹，电力配电网故障大多发生在电缆中间接头处，且大都为不可修复之故障，因此可大胆使用高压冲击发生器（SSG）发出高压冲击电流，将故障点击穿，然后用声磁同步法的定点找故障。为提高检测效率，高压冲击所用的电容建议选用容量较大的，如4uf及以上的效果会比较理想。
4.结语
总而言之，城市供配电系统的作用重大，而且涉及面广泛、影响巨大。作为重要的公共基础设施，人们的日常生活、工农业生产等都不离开电力管理的持续供电。供电公司的安全供电和经济效益的提高更离不开配电网系统的安全运行。所以，必须认真研究配电网施工技术，准确把握常见故障，并积极做好防范处理措施，使其能够进一步为供电公司的可持续发展以及社会经济的发展作出巨大贡献。
参考文献：
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[4]区家辉.10kV电力电缆常见故障处理[J].云南电力技术，2016.12.
论文作者:黄伟秀
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：故障论文; 脉冲论文; 电缆论文; 配电网论文; 波形论文; 电流论文; 时间差论文; 《电力设备》2017年第34期论文;