10 kV电缆故障模拟装置研究与应用

冼 定，林子翔，凌志勇

（1.广东电网有限责任公司茂名供电局，广东 茂名 525000；2.广东省电力工业职业技术学校，广东 广州 510520；3.广东电网有限责任公司教育培训评价中心，广东 广州 510520）

随着我国电力工业的不断发展，电力电缆线路凭借供电可靠、安全隐蔽、节省走廊、美化环境以及不受外界因素影响、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，特别是一、二线城市城区线路建设，也多采用电力电缆线路方式实现。电力电缆线路作为电力系统的一项重要组成部分，如果故障发现不及时、检修不到位，都将直接影响着整个电力系统的安全、稳定运行，甚至导致火灾、大规模停电等严重事故，给国家和企业带来不可估量的损失。因此，准确识别和快速处理电缆故障是保证电力系统安全、可靠、稳定运行的重要手段，也是输配电线路电缆运行与检修人员的考核重点。

1 研究背景

现有的电缆故障排查培训多采用教师讲解故障原理，再指导学员进行模拟演练的方式开展，以达到培训目的。常用的电缆故障模拟装置虽然操作简单直接，但仍然存在以下缺陷和不足：①模拟装置多采用人工操作设置，普遍存在操作模式单一、设备功能单一、故障类型设置单一等缺陷，缺乏培训考核的多样性。②模拟装置进行故障模拟时，易被不采用仪器设备检测而直接发现，与实际现场有较大区别，培训效果不明显。比如，在进行电缆单相接地故障模拟时，采用现有故障模拟装置，只能在电缆终端加装接地线，目测即可发现故障点，考核公平性较差，培训效率大打折扣。③模拟装置进行故障模拟时需要破坏电缆，产生大量的耗材损耗和浪费。比如，在进行电缆断相故障模拟时，采用现有故障模拟装置则必须要切断电缆，造成电缆浪费。为解决以上缺陷和不足，本研究设计研发了一套10 kV电缆故障模拟装置，与现场实际无缝对接，有效实现10 kV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。

2 技术路线

2.1 设计要求

装置应能模拟10 kV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；装置应具备故障间切换功能，能够在典型故障间进行快速、方便切换，方便培训教学和技能考核开展；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；装置模拟出的故障特征应稳定，参数应与实际电缆故障一致，能被各种电缆故障检测仪表按正常的故障探测方法检测并有效识别；装置及内部构件应能承受不少于10 kV电压环境下的可靠运行；装置结构应设计紧凑、布局合理、外观简洁，易于携带、布置与维护。

2.2 研发路线

本研究设计研发的电缆故障模拟装置以大功率真空接触器为控制元件核心，设置电缆中间头和终端头，通过手动或摇控装置进行电缆各种故障的模拟操作设置，达到单一或组合的各种电缆故障类型。各种故障设置简单便捷，并且有相应指示灯作为显示，培训师可一目了然。在技能考核方面，可以通过故障类型的组合设置，对每位考核对象设置不同故障，彻底改变了故障类型单一的局限。本研究设计研发的电缆故障模拟装置主要由大功率真空接触器、自保持按钮、遥控控制系统组成，具体作用如下：①大功率真空接触器。每个大功率真空接触器耐受电压为1 000 V，电流为200A。可适应日常使用的工器具。②自保持按钮。用于10 kV电缆终端头故障模拟装置的手动控制，进行各种故障的模拟操作。③遥控控制系统。用于10 kV电缆中间头故障模拟装置摇控操作，进行各种故障的模拟操作。

3 设计原理

本研究设计研发的电缆故障模拟装置，分别通过电缆中间头或终端头模拟装置上各开关的手动或遥控操作，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。

4 应用优势

采用上述原理设计研发出的故障模拟装置，能准确模拟各种典型的电缆故障，并能在各故障之间进行快速、自由设定与转换。将该故障模拟装置应用于电缆故障排查培训及考核中，具有以下应用优势：①实现了中间头与终端头装置自由组合。中间头和终端头故障模拟装置可以自由组合，装置间既可单独使用，又可结合使用；装置自身既可连接电缆使用，又可不连接电缆使用。装置组合方便灵活，有效降低了耗材的损耗浪费，节省了培训成本。②实现了技能培训考核故障设置多样性。在技能考核方面，通过装置的故障切换及组合，有效增强故障设置类型的多样性，弥补了考核过程中故障设置单一的缺陷，有效提升了培训效率。此外，遥控操作较为隐蔽，可有效提升培训考核工作的公平性。

5 推广前景

随着电缆线路的广泛推广应用，电力系统因电缆故障所引致的系统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，本研究设计研发的模拟装置可有效模拟现场10 kV电缆线路典型故障，与现场无缝对接，在培训教学和实操考核方面有较强的使用价值。此外，本研究设计研发的模拟装置不仅可以连接高压或低压电缆进行使用，而且可以单独使用，同样也可以将终端箱与中间箱组合使用，培训教学效果良好，经济效益明显，具有较好的推广前景和应用价值。

6 结束语

本研究设计研发的10 kV电缆故障模拟装置操作灵活、方便、快捷，可视化、自动化程度高，可安全、准确、有效地模拟现场典型故障，并根据培训及考核需求在各类型故障间灵活转换、自由设定，为电缆故障排查培训提供了一种有效的模拟实训手段，弥补了现有培训装置和手段的缺陷与不足，有效提高了培训效率，节约了培训成本，丰富了考核故障设置，提升了实操考核的公平性，为电力系统电缆运检技能人才的有效培养提供了设备保障。

［1］曹强.10 kV电缆故障分析及运行维护措施［J］.中小企业管理与科技（上旬刊），2014（11）：201-202.

［2］刘凌逍，王丽艳.10 kV电缆故障分析及运行维护措施［J］.黑龙江科学，2014，5（08）：275.