电力安全技术第21卷(2019年第2期)敷设方式复杂的高压电缆外护套
故障查找方法分析
庞圣养，陈海登
(广东电网有限责任公司湛江供电局，广东 湛江 524261)
Analysis on the Fault Detecting Methods of High Voltage Cable Sheath Using a
Variety of Laying Models
PANG Shengyang, CHEN Haideng
(Zhanjiang Power Supply Company, Zhanjiang 524261, Guangdong Province, China)
〔摘 要〕 以一个采用了直埋、顶管、电缆沟多种敷设方式的高压电缆外护套故障查找的案例为基础，分析和探讨了常用的高压电桥测距方法和跨步电压精准定点方法在敷设方式复杂的高压电缆外护套故障查找的局限性；通过对探寻方法反复分析和论证，最终总结出针对敷设方式复杂的高压电缆外护套故障查找的最有效方法。
〔关键词〕 高压电缆；外护套；敷设方式；高压电桥;跨步电压
By analyzing a case of the fault detecting of high voltage cable sheath using a variety of laying Abstract:
models such as direct burial, pipe jacking, and cable trenches, this paper mainly discusses the limitation of two regular methods— high-voltage bridge location method and step-by-step voltage precise positioning method, which are commonly used for detecting the fault of the high voltage cable sheath under complicated laying models. Meanwhile, a much more effective method is proposed for fault detecting of the cable sheath under complicated laying models.
high voltage cable; cable sheath;laying model; high-voltage bridge; step-by-step voltageKey words:
中图分类号:TM726.4 文献标识码:A 文章编号:1008-6226 (2019) 02-0054-04
0 引言
随着城市电网的不断发展，高压电缆的运用越来越广泛，其敷设方式也由单一的直埋向多样式发展。由于敷设环境的恶劣或者市政建设的野蛮施工，高压电缆外护套比较容易受到破坏。电缆外护套是保护高压电缆的重要屏障，当电缆外护套发生故障时，如何快速准确地找出故障点并将其修复显得尤为重要。
目前常用的高压电桥粗测距和跨步电压精准定位方法对于单一直埋敷设的电缆外护套故障查找很实用，但对于采用了直埋、电缆沟和顶管等多种方
54式敷设的电缆故障查找则存在一定的局限性。敷设方式复杂的高压电缆外护套故障查找的有效方法值得探讨。
1 电缆敷设方式对电缆故障查找的影响
1.1 直埋敷设
电缆埋设深度为0.7—1.5 m。电缆上覆盖150 mm细土或细沙，并用水泥盖板保护。这种敷设方式使电缆外护套直接接触大地。当外护套有故障时，故障电流直接流入大地，信号容易传送出来，便于故障查找。
第21卷(2019年第2期)1.2 顶管敷设
电力安全技术100 kΩ以上为高阻接地故障，100 kΩ以下为低阻接地故障)，可直接采用高压电桥测距。班组技术人员在观滨乙线1号中间接头井的交叉互联接地箱处将A相和B相的铝护套短接，在变电站内观滨乙线的直接接地箱处将A相(参考相)和B相(故障相)正确接线到高压电桥测距仪并进行加压。加压到3—4 kV，仪器稳定输出电流15 mA左右，但检流计未见偏移，故没法调节电桥平衡。检查仪器、接线都正常，重新试验调节灵敏度时，检流计能正常摆动；但在升压测距时，检流计依然未见偏移，平衡电桥不起作用。2.3 可能原因分析
根据以往的故障查找经验，仪器能稳定输出15 mA电流时，检流计一般都会偏移、然后操作人员便可以通过调节平衡旋钮使电桥达到平衡，从而读取比例关系求得故障点位置。对于此次使用高压电桥测距时检流计没有发生偏移，平衡电桥无法工作的情况，技术人员结合高压电桥的工作原理和故障段电缆的敷设方式影响进行详细分析，并确定了如下3个可能原因：
(1) 仪器本身存在问题，已损坏；(2) 现场接线存在问题，导致电桥未接通；(3) 故障点就在顶管段中，由于MPP管的绝缘作用，使得故障电流不能接地形成回路，从而导致电桥没法工作。2.4 实践论证
2.4.1 排除仪器本身问题
虽然仪器在校验合格期内，但为了确保不是高压电桥测距仪本身的问题，现场技术人员通过2个方法进行了验证。
(1) 使用配套的电桥校验器进行现场校验，分别在电桥测距前、后进行1次校验。每次校验分别使用了50 %和25 % 2个假设的故障点，该高压电桥测距仪的检流计都能正常偏转，能通过调节平衡
XPLE电缆进行顶管敷设时通常采用MPP管。MPP管不仅内壁光滑，抗拉、抗压，同时具有较高的热变形温度和低温冲击性能，以及优良的电气绝缘性能。能够很好地保护电缆，满足运行的要求。但也因为MPP管具有较好的绝缘性能，故障电流不能流入大地，不利于电缆外护套的故障查找。1.3 电缆沟敷设
将电缆敷设于预先建设好的电缆沟内的安装方法，称为电缆沟敷设。采用电缆沟敷设的电缆不容易受到外部机械损伤，便于运行和维护。同时，由于电缆沟在土建时装设了连续的接地线，接地线的两头和接地极相连，电缆外护套故障时电流信号能比较容易传送出来，便于故障查找。
2 电缆外护套故障查找案例分析
2.1 线路概况
110 kV观滨乙线全长4.36 km，由6段电缆、5个绝缘中间接头构成，分为2个交叉互联段。2018-05-23，某电缆班组对110 kV观滨乙线进行外护套绝缘电阻测量，发现该线B相的绝缘电阻只有0.07 MΩ，不符合Q/CSG 1206007-2017《电力设备检修试验规程》规定的电缆外护套每千米绝缘电阻不少于0.5 MΩ的要求。通过对观滨乙线进行分段测量，各分段外护套绝缘电阻如表1所示，确定电缆外护套故障点在第1段电缆。该段全长780 m，共有9个工井，电缆采用了直埋、顶管、电缆沟多种方式敷设，具体敷设方式及长度如表2所示。
2.2 现场高压电桥测距情况
根据110 kV观滨乙线第1段电缆B相(下面简称“乙线B相”)的外护套电阻为0.06 MΩ，可以判断该段外护套故障为低阻故障(一般接地电阻
表1 观滨乙线外护套绝缘电阻
第1段电缆(终端头-1号第2段电缆第3段电缆第4段电缆第5段电缆第6段电缆
中间接头井)(1—2号）(2—3号)(3—4号)(4—5号)(5号—终端头)
绝缘数值，MΩ
0.06
236
321
212
162
254
表2 第1段电缆敷设方式及长度
站内出线—N1N1—N2
敷设方式敷设长度，m
电缆沟40
直埋60
N2—N3电缆沟90
N3—N4直埋120
N4—N5顶管90
N5—N6顶管120
N6—N7电缆沟115
N7—N8电缆沟25
N8—N9顶管120
55电力安全技术第21卷(2019年第2期)旋钮达到电桥平衡，从而准确地查找出故障点的位置。只有在对观滨乙线B相电缆进行故障测距时，检流计一直保持不动，调节平衡旋钮也不见检流计偏转，电桥没法正常工作。
(2) 更换另外一台高压电桥测距仪，检流计也不偏移，电桥不工作，没法进行测距。
通过以上2种方法的验证，可以排除高压电桥测距仪本身存在问题。2.4.2 排除接线问题
由于1号中间接头井的接地箱是交叉互联接地箱，外护套的引出线采用的是同轴电缆，需要确认好同轴电缆的外芯和内芯分别接的是小号侧还是大号侧。现场通过使用万用表的电阻档测量，将乙线的A相和B相短接，电阻显示为0；将乙线的A相和C相短接，电阻显示无穷大；可以排除接线问题。
2.4.3 脉冲定点，找出故障
如果该段铝护套的故障点在顶管段中，由于MPP管具有较高的热变形温度使得它在铝护套被高压击穿时依然保持原状，同时MPP管的绝缘作用也导致外护套的故障电流没法直接下地，即高压电桥测距仪设计的高压电源发出的强制稳定电流没能通过故障点，才导致了此次电桥法测距的失败。由表2可知，故障点必在N4—N5，N5—N6，N8—N9 3个顶管段中。
对于顶管方式敷设的电缆外护套故障查找，目前还没有成熟的方法，常用的跨步电压精测定点方法在此并不适用。跨步电压精测定点常用于直埋电缆外护套的故障查找，它工作的原理是通过2根接地铁钎，寻找土壤中电势最低点，进而精准定位。在故障点处流入大地的电流导致故障点处为正负电压峰值转换点，在故障点前接近故障时，跨步电压增加，越过故障后跨步电压减小，并且极性改变。在接地故障点正上方时，指针停在零位，此处即为电缆故障点的准确位置。对于故障点所在的顶管内部，故障点的电流没法直接流入大地，声、磁信号都很弱，而顶管又深，仅仅依靠跨步电压法是不能精确定位的。
为了更好地查找顶管方式敷设的电缆外护套故障，实现故障的精准定位，必须要充分利用故障点发出的声、磁、电信号进行综合判断。现场的做法如下。
56(1) 给故障点施加合适的脉冲电源。选用脉冲型电源，不选脉动型或音频源电源，因为脉冲型电源时间更短，峰值电压可高达数千伏,灵敏度更高,适用于埋设很深的护套定位。现场施加的脉冲电压为6—8 kV。
(2) 虽然顶管内的护套故障无法采取跨步电压法精准定位，但可测量管口端部电缆表面的电位分布，若两端电位分布方向相反,则可断定护套故障在顶管内。分别对N4—N5，N5—N6，N8—N9 3段顶管管口进行跨步电压测量，发现在N4—N5 2端管口处，电位分布方向是相反的，且在管口处能听到明显的放电声响，由此可判断故障点就在N4—N5顶管段中。
(3) 由于MPP管绝缘，管内故障点电流没法直接流入大地，传统的跨步电压精准定点方法不再适用。在对N4—N5顶管段故障点进行精准定位时，必须充分地利用故障点发出的声、磁、电信号。现场使用能同时测到故障点磁场和声响的一体无噪定点仪，沿电缆顶管段上方查找，通过比较磁场、声音的强弱和同步性，能找出顶管段电缆故障的大概位置，其误差大小在一定程度上取决于故障查找人员的经验是否丰富。为了提高故障点定位的精准度，现场还使用了FCL-2017B超高压电缆护套故障测试仪配套的智能可视定点仪进行故障定位。使用该定点仪定位时，不需要故障点电流直接接地，能比较灵敏地检测故障点电压幅值和磁场的变化，直观地以波形的幅值突变形式显示出来。虽然智能可视定点仪的精度高，但需要在沿顶管电缆查找时不断地在电缆左右侧来回比较正负波形图的幅值来排除干扰，比较费时费力。但在一体无噪定点仪定出顶管电缆故障点的大概位置后，再使用智能可视定点仪来精准定位，很快就在N4—N5顶管段中距离N5工井朝小号侧23 m的地方找到了观滨乙线B相电缆的故障点。
3 结束语
通过一个采用了直埋、顶管、电缆沟多种敷设方式的电缆外护套故障查找的案例，分析了高压电缆外护套故障查找中常用的高压电桥粗测距和跨步电压精准定位2种方法的局限性，从而得出以下4点结论。
第21卷(2019年第2期)电力安全技术后采用FCL-2017B超高压电缆护套故障测试仪配套的智能可视定点仪去对故障点进行精准定位，这样可以快速查找到电缆外护套故障点。参考文献：
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3 夏永辉．高压单芯电缆外护套故障的定位及修复[J]．光 纤与电缆及其应用技术，2012，46(4)：44-46．
(1) 当高压电缆外护套的故障点发生在顶管段内部时，若MPP管没有被破坏，则由于MPP管的绝缘性，导致故障点电流没法直接流入大地，此时高压电桥测距法是不适用的。
(2) 对于敷设方式复杂的电缆外护套故障，在进行高压电桥粗测距时，需要根据电缆实际通道环境进行合理分析，才能更好地缩小故障范围和找到故障点。
(3) 在对顶管段电缆外护套故障进行精准定位时，跨步电压精准定位方法不适用；直接使用一体无噪定点仪误差很大，需要故障查找人员具有丰富的查障经验；直接使用FCL-2017B超高压电缆护套故障测试仪配套的智能可视定点仪沿线查找费时费力，效率低。(4) 当高压电缆外护套的故障点发生在顶管段内部时，施加脉冲电源，充分利用故障点的声、磁、电信号进行综合判断，才能更好地找到故障点。推荐先用跨步电压法在顶管口段进行电压分布方向的判断，锁定外护套故障点所在的顶管段；然后采用一体无噪定点仪定出顶管段故障点的大概位置；最收稿日期：2018-11-18。作者简介：庞圣养(1991—)，男，助理工程师，主要从事110 kV及以上高压电缆的日常运维和故障抢修工作，email：1574387433@qq.com。陈海登(1974—)，男，高级工程师，主要从事输电线路运行及工程技术管理工作。国际大电网组织混合直流工作组首次会议在穗召开1月24—25日，由南方电网公司首席技术专家饶宏召集发起的国际大电网组织(CIGRE)直流系统与电力电子(B4)技术委员会混合直流工作组(编号：B4.79)第一次会议在广州召开，来自中国、英国、法国、德国、意大利、加拿大等6个国家的13个单位、共15位代表参加了会议。会上，饶宏详细介绍了B4.79工作组成立的背景和技术目标；南网科研院直流所副所长许树楷博士做了专题汇报，介绍了南方电网公司在混合直流、特高压柔性直流方面的研究成果。各国代表充分交流了各自对混合直流输电的认识和已经开展的技术工作，对南方电网公司已经取得的研究成果给予高度评价。与会代表还就工作组的研究内容、工作机制以及实施方案等达成了一致意见，为后续更大范围的国际协作打下了坚实基础。据介绍，该工作组成立于2018年7月，成立的主要目的是系统研究讨论混合直流输电的基本定义和配置，以及必要设备构成、控制、工程应用和发展前景等，包括混合直流输电的主回路接线、直流线路故障清除与再启动、半桥+全桥混合柔直拓扑的比例设计等关键技术都反映在工作组内容中，为国际直流输电的发展提供指导和借鉴。。2017年12月，饶宏向CIGREB4委员会提出了混合直流输电工作组的设想和建议，得到各国代表的认同和支持。该工作组得以正式成立，也标志着由南方电网公司率先提出的混合直流输电技术成为国际直流输电领域的重要发展方向，南方电网公司直流输电最新成果走向世界。（来源：中国南方电网网站 2019-02-15）57
