典型的电力电缆结构及外护套故障原因、电缆护层故障定位的常用方法.docx

附录A（资料性附录）典型的电力电缆结构及外护套故障原因电力电缆按照导体线芯分类，可以分为单芯和多芯线缆。常见10kV35kV三芯电缆基本 结构如图A.1所示，常见UOkV220kV单芯电缆基本结构如图A.2所示。1-导体；2-导体屏蔽层（内半导体层）；3-交联聚乙烯绝缘层；4-绝缘屏蔽层（外半导电层）;5-铜屏蔽层；6-填料；7-内护套；8-双钢带铠装；9-外护套图A. 1 YJLV22或YJV22型电缆基本结构1-导体；2-导体屏蔽层（内半导体层）；3-交联聚乙烯绝缘层；4-绝缘屏蔽层（外半导电层）；5-膨胀带（阻水层/缓冲层）;6-波纹铝护套；7-沥青填充；8-外护套（外表黑色，其余局部为橘红色或黑色）；9-石墨涂层图A. 2 YJLW02或YJLW03型电缆基本结构典型的电力电缆结构从内到外依次为：导体（线芯）、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽 层、金属屏蔽层、填料、隔离套、镀锌钢带铠装、外护套。外护套属于电缆的最外层。电缆在通电运行过程中会产生感应，长线路高压电缆芯线与 金属屏蔽层之间会产生比拟高的感应电压。三芯统包电缆运行时三相电流互为120。，三相电 流产生的磁场也是互为120。，作用到金属护层上的磁链为零，金属护层上没有感应电压，两 点或多点接地后没有环流，所以三芯统包电缆一般采取铜屏蔽及金属护层两端直接接地的方 式。单芯电缆金属护层内包裹的只有一相，运行时金属护层上有感应电压。单芯高压电缆金 属护层一般不采取两端直接接地的方式，其接地方式分以下几种情况：a）较短电缆，护层 一端直接接地，另一端保护接地；b）较长两段电缆，护层两端保护接地，中间直接接地； c）更长三段以上电缆，护层通过交叉互联方式接地。外护套故障原因主要包括：施工原因，即在电缆敷设过程中被硬物划伤或擦伤；技术处理原因，在电缆半导电层或接地过程中处理不当，形成导电途径、导致金属 屏蔽层对外护套之间绝缘击穿；接地箱/接头进水，导致在电缆表皮破损处出现局部缺陷。动物侵蚀，白蚁或其他动物侵蚀，导致外护套出现局部缺陷。附录B（资料性附录）电缆护层故障定位的常用方法根据电力电缆敷设方式不同，采用不同的方法进行电缆护层故障定位，主要包括：跨步 电压法、脉动矩形波电流法；止匕外，较早时期还曾应用过声磁同步法。三种方法的原理、适 用场景、技术特点详见下表：表B.1电缆护层故障定位方法的技术特点分析定位方法跨步电压法脉动矩形波电流法声磁同步法定位原理通过高压源向电缆故障护层与大 地之间施加高压脉冲或脉动信号， 该高压信号在护层故障点处，从金 属护层上释放到大地中，在大地中 形成一个高压源点，以高压源点为 中心，电压逐步降低。在地表上， 测量两个金属接地探针之间的电 压极性,在两探针前后位置不变的 前提下，电压极性反向点，即为故 障点的位置。通过高压源向电缆故障护层与 大地之间施加高压脉动矩形波 电流信号，该脉动矩形波电流信 号在金属护层上传播，在护层故 障点处释放到大地上，故障点 后，金属护层上不再有该电流信 号。把空间电磁感应电流耦合器 放置到电缆上，检测该脉动矩形 波电流信号，电流信号消失的地 方，即为护层故障点的位置。采用高压信号发生器向故障 电缆加脉冲高压信号，使故 障点放电；放电时.，故障点会 发出放电声音信号，同时放 电电流会在电缆周围产生脉 冲磁场信号。用传感器同步 接收故障点放电产生的脉冲 磁场信号与声音信号，测量 出声磁时间差，进而判断故 障点位置。必要前提在大地中形成一个电压电流足够 大的高压源点，且泄漏至地表产生 可探测到的电压信号。基于空间电磁感应原理的接收 单元电流传感器能接触到电缆。护层故障点存在稳定的放电 电极和放电通道，能产生清 晰可辨的放电声音。电缆敷设方式直 埋是否 适用局部适用：地表为土质、潮湿水泥 地时使用；地表为干燥水泥地、柏 油路时不适用。不适用不适用原因 分析干燥水泥地、柏油路无法在地表形 成可探测的电压信号。传感器无法接触电缆护层故障点对土壤/泥沙放 电时，难以形成稳定的放电 电极，故无法产生明细的声 音信号。隧 道电 缆 沟人 孔 井是否 适用基本不适用适用极端情况下（护层故障点正 好在金属托梁处）适用原因 分析只有地表是土壤或潮湿水泥地、 且护层故障点恰好在金属托梁时 才有可能适用；但由于金属托梁 到大地有数个电荷泄放回路，因 此地表接收到的是复杂的电位信 号，不一定能准确识别到故障点 位置。隧道和人孔井内可以接触到电 缆；电缆沟内，检测人员能进 入且能接触到电缆时，也使 用。只有故障点在金属托梁处， 金属托梁才能构成稳定放电 的另一极，发出放电声音。 如果故障点离金属托梁稍 远，那么高电压那么是通过电缆 表层的半导体层（石墨层） 向金属托梁导电，故障点处 只会出现烧灼冒火冒烟的现 象，极少产生放电声音。排 管是否 适用局部适用：故障点或附近管子接缝 处有水、且地表是土质或潮湿水泥 地，使得地表可探测到电压信号 时，适用。不适用不适用定位方法跨步电压法脉动矩形波电流法声磁同步法原因 分析需要有水导电，才能使护层中的 电流泄放出来，地表是土壤或潮 湿水泥地时才能探测到有效信 号。但如果是管子接缝处有水， 那么定位的是接缝处，而非真实的 故障点。传感器无法接触电缆脉冲高压是通过电缆表层的 半导体层（石墨层）向管里有 水的地方释放，不会产生放 电声音。对电缆本体是否存在危害否否是，查找时由于难以找到故 障点，高电压一直加在护层 上，热量聚集，金属护套发 热，传导至线芯主绝缘外半 导屏蔽，灼伤外半导屏蔽层， 可能会引起主绝缘击穿。在查找电缆护层故障时，有以下两方面实用技巧:（1）由于输电电缆一般由很多段组成，护层故障查找首先需分段，判断哪段电缆由护 层故障，然后，再寻找该段电缆护层故障点的位置，这样可大幅提升故障查找效率。（2） 一段电缆往往有多种方式敷设，例如常见的排管+人孔井交叉敷设；同时，由于故 障点所处位置的外部环境无法提前判定。所以在准备查找时.，可同时携带跨步电压法定位仪、 脉动矩形波法定位仪，或选择两个功能合一的定位仪；在实际查找时，根据具体应用场景, 再具体选择对应功能的定位仪，可增加故障查找的成功率。