中压电缆故障模拟培训装置探索

中压电缆故障模拟培训装置探索

郑华

广东电网有限责任公司阳江阳西供电局广东阳江529500

摘要：在中压配电网运维班组基础技能培训中，电缆故障产生原理和特征表现是重要的培训科目，但培训方式多为讲解故障类型和故障特征，最多展示一系列故障图片和分享一下抢修经验。故障演示时也是简单的对完好的一段电缆进行人工故障设置。这种方式有故障类型设置单一、故障点设置不隐蔽、不能锻炼学员解决实际困难的能力等局限性。本人根据自身经验和借鉴，归纳了典型中压电缆故障类型和电气特征，对中压电缆故障模拟培训装置研发展开了探索，可准确模拟多种典型中压电缆故障，通过直观演示，方便供电所班组培训工作开展，大大提高了培训趣味和效率、节约了培训成本。

关键词：电缆故障；培训装置；探索

1、引言

随着我国电力的快速发展和人民对美好生活的电力需求增长，电力电缆线路凭借其供电可靠、安全隐蔽、节省走廊、美化环境以及不易受外界因素影响、不受恶劣气候侵害等优点，在电力系统中得到了广泛推广和应用，特别是城区、开发区和一些特殊区段线路建设，多采用电力电缆线路方式实现。中压电缆线路作为配电网的一个重要构成部分，如果故障发现不及时、检修不到位，都将直接影响着整回线路乃至整个配网的安全稳定运行，甚至导致长时间无法复电、大规模停电、影响重要客户正常用电等严重事故事件，给地方和供电局带来不可估量的损失。因此，如何通过有效培训提升供电所班组对电缆故障的日常预防和快速抢修能力，是必须考虑和解决的问题，对提升客户满意度意义也非常重大。

2、研究背景

现有的电缆故障模拟培训多采用教师讲解故障类型和故障特征，再指导学员进行工器具和仪器仪表实操的方式开展。常用的电缆故障模拟培训装置虽然操作简单直接，但仍然存在较多不足：

（1）多采用人工操作设置故障点，普遍存在故障类型设置单一，缺乏培训多样性。

（2）进行故障查找培训时时容易被学员不采用仪器设备检测而直接发现，和实际现场有较大区别，培训效果不明显。例如在进行电缆单相接地故障查找培训或考试时，只能在电缆终端加装接地线，目测即可发现故障点。

（3）进行设置电缆故障时，为了逼真点需要破坏电缆，产生大量的耗材损耗和浪费。例如在进行电缆断相故障培训时，必须要切断电缆，造成电缆浪费。

为解决以上不足问题，本人对如何改进中压电缆故障模拟培训装置进行了探索，逼近现场实际，有效实现中压电缆的单相断线、三相断线、三相短路、相间短路及单相接地、低阻值接地、高阻值接地、电缆老化、间隙放电故障的模拟功能。

3、电缆故障

电缆故障的类型可概括为开路故障、低阻故障和高阻故障3种。

（1）开路故障：如果电缆相间或相对地的绝缘电阻值达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到终端，或虽终端有电压，但负载能力较差，这类故障称为开路故障。如图1所示，在某相H点存在电阻Rk，R=∞的这种情况称为断线故障，这是开路故障的特殊情况。

（2）低阻故障：若电缆相间或相对地的绝缘受损，其绝缘电阻减小到一定程度，能用低压脉冲法测量的故障称为低阻故障。对地绝缘电阻小于100Ψ以下时，便认为是低阻故障。Rd=0的这种情况称为短路故障，这是低阻故障的特殊情况。如果故障点在电缆终端头，Rd小于电缆特性阻抗才认为是低阻故障。

（3）高阻故障：相对于低阻故障，若电缆相间或相对地的故障电阻较大，以致于不能采用低压脉冲法进行测量的故障。通称为高阻故障，它包括泄漏性高阻故障和闪络性高阻故障。对泄漏性高阻故障，Rd一般大于150Ψ。特殊情况下，终端高阻泄漏故障中的Rd大于电缆的特性阻抗。闪络性高阻故障则不然，其特点是故障点不但没有形成低阻通道，相反绝缘电阻值却很大。做试验时，当电压升高到一定值时，泄漏电流突然增大。当电压稍降时，此现象消失。某相N点在高电压作用下，Rg=0，当高电压降低到某一数值后，Rg→∞。

图1：电缆故障示意图

4、设计要求

（1）装置结构应设计紧凑、操作安全、外观简洁，易于携带、布置与维护。

（2）装置应能模拟中压电缆典型故障，包括单相断线、三相断线、三相短路、相间短路及单相接地、低阻值接地、高阻值接地、电缆老化、间隙放电。

（3）装置应能模拟故障位于电缆不同部位的情况，包括终端头和中间接头故障。

（4）装置模拟出的各类型故障电气特征，通过相应的检测仪表测得的参数应与实际电缆故障一致。

（5）装置应具备各故障类型切换功能，操作简单又快速，方便培训高效开展。

5原理讲解

本次探索研发的电缆故障模拟装置，分别通过对特制的电缆中间头或终端头模拟装置上的各开关的手动操作，对装置内部相应回路进行通断选择，从而模拟出所需故障类型。以另基层抢修运维人员头痛的电缆中间接故障为例，讲解设计原理：

图2：中压电缆故障中间接故障模拟装置原理图

6推广前景

随着中压电缆线路的推广和应用，电缆故障所引致的配电网和线路故障频率也相应提高，对于故障排查的时效性、准确性也提出了更高的要求，本次探索研发的中压电缆故障模拟装置可有效模拟现场中压电缆线路各典型故障，在基层培训教学中有较强的推广前景和应用价值。

7结语

本次探索研发的中压电缆故障模拟装置操作灵活、方便，可安全、准确、有效地模拟现场典型故障，为电缆故障机理讲解和故障查找培训提供了一种有效的室内培训手段，弥补了现有培训手段的不足，有效提高了培训效率和趣味性，节约了培训成本，丰富了培训手段，为供电所电缆运检技能人才的效培养提供了设备保障。

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