伴隨城市配網電纜規模持續擴張,地下電纜故障排查定位的業務需求持續增長。不少電力運維、市政、軌道交通領域的 B 端、G 端用戶均存在設備選型困惑,對地下電纜斷點查找手段、不同電纜故障查找方法的適用場景差異存在疑問。從行業調研情況來看,10kV 及以下地下電纜運行過程中斷線類故障占比較高,部分故障排查耗時較長,會帶來可觀的停電損失,科學選用適配的電纜斷點定位方法,是提升運維效率、降低停電損失的核心路徑。
當前行業內常用的電纜故障查找方法主要分為五類,各項性能指標應符合 DL/T?849.1?2019、DL/T?849.2?2019 及 DL/T?1864?2018 等電纜故障檢測相關標準要求【2】。第一類是電橋法,核心原理是利用電纜導體電阻與長度成正比的特性,通過對比故障相和完好相的電阻值計算斷點距離。該方法操作簡單,設備成本較低,但是要求電纜存在完好的參考相,無法識別多點斷點,僅適用于長度 1km 以內的低壓電纜。第二類是低壓脈沖反射法,也叫時域反射法(TDR),通過向電纜發射低壓脈沖信號,采集斷點處的反射波時間差計算斷點位置,操作無需高壓接入,安全性高,但是對高阻斷點的信號識別能力有限,適合低阻斷線、短距離電纜的粗測定位。第三類是高壓沖閃法,通過向故障電纜施加高壓脈沖,迫使斷點處產生擊穿放電,采集放電信號的時間差計算斷點位置,可覆蓋高阻、閃絡類斷點,但是操作過程涉及高壓輸出,需由持證人員完成,適合 10kV 及以上高壓電纜的粗測定位。第四類是聲磁同步法,利用斷點擊穿放電產生的聲波和電磁波信號的時間差,結合定點探頭的位置判斷*斷點位置,定位精度較高,但是受土壤介質、穿管環境的隔音效果影響較大,在直埋電纜場景下表現優異。第五類是音頻感應法,通過向電纜注入特定頻率的音頻信號,沿線路采集信號強度變化判斷斷點位置,不受穿管、橋架的隔音效果影響,但是在并行多電纜場景下的信號區分度較低,容易受周邊電磁環境干擾。
不同運維場景的電纜敷設條件、電壓等級差異較大,需針對性選擇適配的電纜斷點檢測方案。針對 10kV 配網直埋電纜場景,可采用低壓脈沖 / 高壓沖閃法先完成粗測,鎖定斷點大致范圍后,采用聲磁同步法完成精準定點,該組合方案可有效縮短故障排查時長,提升定位準確率。針對市政穿管、橋架敷設的低壓電纜場景,由于穿管結構會阻擋聲波傳播,可優先采用音頻感應法完成斷點定位,適用于穿管敷設路燈電纜等低壓電纜斷點排查,可有效縮小開挖范圍。針對軌道交通牽引電纜場景,電纜沿線電磁環境復雜,可采用抗干擾能力較強的高壓沖閃法 + 聲磁同步法組合方案,規避牽引供電系統的電磁干擾,精準鎖定斷點位置。針對光伏、風電場區的地埋電纜場景,電纜敷設距離長、沿線地形復雜,可先采用低壓脈沖法完成長距離粗測,縮小排查范圍后再采用聲磁同步法定點,降低運維人員的巡檢工作量。
五類電纜斷點定位方法各有適用邊界,用戶可根據自身運維需求、預算水平靈活選擇。電橋法的設備投入成本*,便攜性較強,但是適用場景窄,僅能滿足基礎的低壓短距離電纜排查需求,適合小型物業、村鎮級運維單位使用。低壓脈沖法的設備成本適中,操作安全性高,但是僅能識別低阻斷點,通常作為粗測設備搭配其他*定點設備使用。高壓沖閃法的適配場景較廣,可覆蓋絕大多數高壓電纜斷點類型,但是設備成本較高,操作門檻高,需配備的運維人員。聲磁同步法的定位精度高,是當前主流的*定點方法,但是單獨使用的排查效率較低,通常搭配粗測設備組成成套定位系統,設備投入處于中等偏上水平。音頻感應法的適配場景較為特殊,僅在穿管、橋架等隔音場景下有明顯優勢,通常作為補充類設備配置。
針對不同用戶的運維需求,可按需搭配不同的電纜故障查找方法組合。如果是基層供電所、小型物業,日常運維以 1km 以內的低壓短距離電纜為主,預算有限,可選擇搭載電橋法、低壓脈沖法的便攜類電纜斷點檢測設備,滿足基礎的排查需求。如果是地市供電局、軌道交通運營方、大型工礦企業,運維范圍覆蓋 10kV 及以上高壓電纜,場景包含直埋、穿管等多種類型,可選擇集成低壓脈沖、高壓沖閃、聲磁同步多方法的成套定位系統,實現從粗測到*定點的全流程操作。如康高特自研的關羽 / 赤兔高能量電纜故障定位儀,搭配云長高精度電纜故障測距儀,可適配絕大多數地下電纜故障檢測需求,設備符合 DL/T?849 系列及 DL/T?1864?2018 相關技術要求,可廣泛應用于配網、軌道交通等電纜運維場景,降低現場作業操作難度。如果是市政管網、通信運營商,運維場景以穿管、橋架敷設的電纜為主,可額外配置帶音頻感應功能的定位設備,滿足特殊場景的排查需求。