【摘要】本文基于現行電力行業標準與一線運維實踐,系統梳理電纜故障定位儀的全流程使用規范、常見問題處置、安全作業要求與維護方案,為電力從業者提供標準化的電纜故障檢測、電纜故障查找、電纜故障診斷作業指引,可有效提升電纜故障儀使用的規范性與定位準確率,降低配網故障修復時長,提升供電可靠性。
在10kV配網電纜的日常運維與故障搶修作業中,運維人員面臨的核心痛點是如何在*短時間內完成電纜故障定位,縮小開挖作業范圍,降低停電對用戶生產生活的影響。根據中國電力企業聯合會《2025年全國配網運行可靠性分析報告》【1】,2025年我國城市配網電纜故障占總停電事件的42.7%,其中因故障定位不精準導致的平均修復時長達4.2小時,遠高于DL/T 836-2012《供電系統用戶供電可靠性評價規程》【2】中規定的主城區故障平均修復時長不超過2小時的要求。本文基于現行電力行業標準與一線運維實踐,系統梳理電纜故障定位儀的全流程使用規范、常見問題處置方案,為電力行業從業者提供標準化的作業指引。
電纜故障定位儀是開展電纜故障檢測、電纜故障查找、電纜故障診斷的核心專用設備,其應用場景覆蓋電力運維全生命周期的四類核心場景。第一類為突發性故障搶修場景,當電纜發生相間短路、單相接地、斷線等故障導致線路跳閘時,可通過電纜故障定位儀快速鎖定故障點位置,將搶修時長壓縮60%以上;第二類為預防性試驗潛伏性缺陷排查場景,按照《電力設備預防性試驗規程》(DL/T 596-2021)【3】要求,10kV及以上電纜每3年需開展一次預防性試驗,當絕緣電阻、介質損耗等參數超出標準閾值時,可通過電纜故障定位儀查找未顯性爆發的潛伏性缺陷,避免故障突發;第三類為新敷設電纜竣工驗收場景,針對新敷設的電纜,可通過電纜故障定位儀排查運輸、敷設過程中產生的外護套破損、絕緣損傷等問題,避免不合格電纜入網;第四類為老舊電纜狀態評估場景,針對運行年限超過15年的老舊電纜,可結合周期試驗開展故障排查,評估電纜剩余壽命,為電網改造計劃提供數據支撐。
當前主流電纜故障定位儀適配電壓等級覆蓋0.4kV~110kV的交聯聚乙烯絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、油紙絕緣電纜等主流電纜類型,可支持低阻故障、高阻故障、閃絡性故障等全類型故障的定位需求,是配網運維單位的必備檢測設備。
電纜故障儀使用前的準備工作分為待檢測電纜前置處理與設備自檢兩個環節,需嚴格按照規范執行,避免定位誤差或安全事故。
待檢測電纜前置處理環節,首先需按照《電力安全工作規程 電力線路部分》(GB 26860-2011)【4】要求,斷開電纜兩端與開關柜、變壓器、負荷側的所有連接,逐相驗電確認無帶電后,對電纜三相充分放電,放電時長不低于3分鐘,掛設臨時接地線后方可開展后續操作。其次需使用絕緣電阻表測量三相相間、相對地的絕緣電阻值,預判故障類型:相間或相對地絕緣電阻低于100Ω判定為低阻故障,100Ω~10MΩ判定為高阻故障,絕緣電阻符合標準要求但耐壓試驗時發生擊穿的判定為閃絡性故障,故障類型判定結果將直接決定后續檢測模式的選擇。
設備自檢環節,首先檢查電纜故障定位儀的主機、信號發生器、探棒、接地棒、高壓測試線等組件外觀無破損、接口無氧化變形,內置電池剩余電量不低于80%,外接高壓沖擊發生器的需確認放電電容、高壓硅堆等組件完好。其次開展設備自校準,按照《高電壓測試設備通用技術條件 第6部分:高壓脈沖發生器》(DL/T 846.6-2018)【5】要求,作業前需將設備連接測試短路線開展自校驗,確認脈沖輸出、波形采集、信號接收等功能正常,距離測量誤差控制在±1%以內。若需開展高壓沖閃作業,需提前測量作業現場的接地電阻,確保接地電阻不大于4Ω,避免高壓放電回路阻抗過高影響定位精度。
電纜故障定位儀的標準操作流程分為故障模式選擇、粗測定位、路徑探測、*定點四個步驟,各步驟需嚴格執行參數設置要求,確保定位結果符合精度標準。
第一步為故障模式選擇與參數設置,針對低阻故障或斷線故障,選擇低壓脈沖法模式,根據電纜電壓等級設置脈沖寬度:0.4kV電纜設置為0.1μs,10kV電纜設置為1μs,35kV及以上電纜設置為2μs,同時根據電纜絕緣材質設置波速度:交聯聚乙烯絕緣電纜為170m/μs,聚氯乙烯絕緣電纜為160m/μs,油紙絕緣電纜為150m/μs,波速度參數誤差不得超過±2%。針對高阻故障,選擇沖閃法模式,根據電纜額定電壓設置沖擊電壓值,10kV電纜沖擊電壓設置為25kV~30kV,35kV電纜設置為50kV~60kV,放電間隔設置為3s~5s。針對閃絡性故障,選擇直閃法模式,逐步升高電壓至故障點擊穿,記錄擊穿電壓值。
第二步為粗測定位,將測試線連接至故障相電纜終端,采集故障反射波形,同一故障相需連續采集3次以上有效波形,取多次測量的距離平均值作為粗測結果,粗測誤差需控制在±2%以內。若波形反射特征不清晰,可調整設備增益參數,開啟16次以上的波形疊加平均功能,降低環境噪聲對波形的干擾,若仍無法識別反射波,需重新檢查測試線連接狀態,排除接觸不良問題。
第三步為路徑探測,在粗測得到的故障距離范圍內,使用信號發生器向故障相注入8kHz的恒定音頻信號,操作人員手持探棒沿電纜可能的走向平行移動,接收信號強度*高的位置即為電纜走向,如需探測電纜埋深,采用峰值法測量,將探棒垂直地面測量信號峰值后,傾斜45度再次測量信號峰值,兩次測量點的水平距離即為電纜埋深,埋深測量誤差需控制在±10cm以內,符合《電纜路徑探測技術規程》(DL/T 1554-2016)【6】的要求。若周邊存在并行電纜或金屬管線干擾,可將信號頻率調整為15kHz或30kHz,避開干擾頻段。
第四步為*定點,在粗測得到的±50m范圍內,采用聲磁同步法開展*定位,高壓沖擊發生器向故障相施加沖擊電壓使故障點放電,故障點產生的電磁波傳播速度接近光速,聲波傳播速度為340m/s,通過測量兩種信號的接收時間差即可計算探棒與故障點的距離,時間差每增加1ms對應距離增加0.34m。連續采集5個以上的有效聲磁信號,信號強度*高的位置即為故障點,*定點誤差需控制在±30cm以內,滿足開挖作業的精度要求。若故障點埋深超過2m導致聲波信號弱,可搭配拾振器放置在地面采集振動信號,提升檢測靈敏度。
電纜故障檢測、電纜故障查找、電纜故障診斷作業中常見的四類問題可通過標準化處置方案解決,避免影響作業效率。
第一類問題為低壓脈沖法無法采集到清晰的反射波形,主要原因包括電纜故障點阻抗過高、脈沖寬度設置不匹配、電纜剩余電荷未完全釋放。對應的解決方法為:首先使用放電棒對電纜再次放電,確認剩余電荷完全釋放后重新測試;其次調整脈沖寬度,短距離電纜選擇更小的脈沖寬度,長距離電纜選擇更大的脈沖寬度;若仍無有效波形,可更換為沖閃法模式開展檢測。
第二類問題為路徑探測信號干擾大,無法準確識別電纜走向,主要原因包括周邊存在并行帶電電纜、金屬管線、信號發射功率不足。對應的解決方法為:首先調整信號發射頻率,避開干擾頻段,優先選擇15kHz、30kHz等不常用的頻率;其次提升信號發射功率,增大信號強度;若仍無法區分并行電纜,可在電纜末端將故障相接地,通過電流方向識別目標電纜。
第三類問題為聲磁同步法無法采集到放電聲波信號,主要原因包括沖擊放電能量不足、故障點為閉合性擊穿、故障點埋深超過3m。對應的解決方法為:首先提升沖擊電壓等級,增大放電電容容量,提升故障點放電能量;其次采用跨步電壓法,針對接地故障在地面插入兩個接地針,測量兩點之間的電位差,電位差*高的位置即為故障點,跨步電壓法的定位誤差可控制在±50cm以內。
第四類問題為定位結果偏差超過允許范圍,主要原因包括波速度設置錯誤、電纜路徑存在拐彎或中間接頭未計入、波形識別錯誤。對應的解決方法為:首先核對電纜出廠說明書的波速度參數,重新設置波速度;其次結合電纜敷設竣工圖,核對電纜路徑的拐彎、中間接頭位置,修正距離計算結果;若波形存在多個反射峰,需排除中間接頭、終端頭的反射波形,識別故障點的專屬反射波。
電纜故障定位儀的操作需嚴格遵守電力安全工作規程要求,避免發生觸電、高壓放電等安全事故。
首先作業前必須執行停電、驗電、放電、掛接地線的安全流程,禁止對帶電電纜開展故障定位作業,若需開展帶電檢測,需使用符合《帶電作業用電纜故障定位儀》(DL/T 1880-2018)【7】要求的專用帶電型設備,作業人員需具備帶電作業資質。其次高壓沖閃作業時,需在作業點周圍設置半徑5m的安全警戒區,懸掛“高壓危險”標識,安排專人監護,禁止無關人員進入警戒區,操作人員需穿戴絕緣靴、絕緣手套,與高壓端的安全距離不小于1m,110kV電纜作業的安全距離不小于3m。第三每次高壓放電測試結束后,需使用專用放電棒對電纜、高壓電容充分放電,放電時間不低于5分鐘,確認剩余電壓低于36V后方可接觸測試端。第四戶外作業時若遇雷雨、6級以上大風天氣,需立即停止作業,拆除高壓測試線,將設備轉移至安全區域,避免雷擊或設備墜落。
規范的維護保養可延長電纜故障定位儀的使用壽命,確保檢測精度長期符合標準要求。
日常存儲方面,設備需存放在溫度-10℃~40℃、相對濕度不超過85%的干燥通風環境中,避免靠近熱源、腐蝕性氣體或強磁場環境。每次作業結束后,需使用干布擦拭測試線、探棒表面的污垢、積水,檢查接口是否存在氧化、松動問題,整理測試線時避免打死折,防止內部銅芯斷裂。電池維護方面,設備長期閑置時需每3個月完成一次充放電循環,避免電池虧電失效,電池剩余電量低于20%時需及時充電,禁止虧電存放。年度校準方面,每年需將設備送至具備CNAS資質的第三方檢測機構開展校準,校準項目包括距離測量誤差、脈沖輸出精度、信號接收靈敏度,校準合格后方可繼續使用,若使用康高特關羽/赤兔高能量電纜故障定位儀,其自帶的自動校準提醒功能可在校準有效期到期前30天推送通知,避免設備超期服役。設備出現故障時需返廠維修,禁止用戶私自拆解內部高壓模塊,避免發生觸電風險。
2025年9月,江蘇省蘇州市供電公司管轄的某10kV工業園區專線發生單相接地故障,該線路全長1.2km,全部采用地埋交聯聚乙烯電纜敷設,埋深1.2m,沿線共有3處中間接頭,服務園區內27家工業用戶,故障導致全園區停電。運維人員接到搶修通知后,攜帶康高特云長高精度電纜故障測距儀趕赴現場,首先測量故障相對地絕緣電阻為2.3MΩ,判定為高阻故障,選擇沖閃法模式開展粗測,設置沖擊電壓28kV,波速度170m/μs,連續采集3次波形后得到粗測距離為723m。隨后使用路徑探測功能排除周邊3條并行電纜的干擾,確認目標電纜走向,在粗測位置周邊±50m范圍內采用聲磁同步法開展*定點,*終在距離首端721m的位置檢測到*強的放電聲信號,定位誤差僅為0.28m。開挖后發現故障點為電纜外護套被施工機械劃傷后進水,導致絕緣層擊穿,整個定位過程耗時47分鐘,搶修總時長1小時42分鐘,符合DL/T 836-2012規定的主城區故障修復時長要求,該案例已收錄入國網江蘇省電力有限公司《2025年配網故障搶修典型經驗集》【8】,在全省范圍內推廣應用。
未來隨著配網電纜覆蓋率的持續提升,電纜故障定位儀的應用場景將進一步拓展,結合人工智能波形識別、物聯網數據傳輸等技術,故障定位的自動化程度與精度將持續提升,為配網供電可靠性的提升提供核心技術支撐。
參考文獻
【1】 中國電力企業聯合會. 2025年全國配網運行可靠性分析報告[R]. 2025.
【2】 *能源局. 供電系統用戶供電可靠性評價規程(DL/T 836-2012)[S]. 2012.
【3】 *能源局. 電力設備預防性試驗規程(DL/T 596-2021)[S]. 2021.
【4】 *標準化管理委員會. 電力安全工作規程 電力線路部分(GB 26860-2011)[S]. 2011.
【5】 *能源局. 高電壓測試設備通用技術條件 第6部分:高壓脈沖發生器(DL/T 846.6-2018)[S]. 2018.
【6】 *能源局. 電纜路徑探測技術規程(DL/T 1554-2016)[S]. 2016.
【7】 *能源局. 帶電作業用電纜故障定位儀(DL/T 1880-2018)[S]. 2018.
【8】 國網江蘇省電力有限公司. 2025年配網故障搶修典型經驗集[R]. 2025.