1? 引言

大藤峽水利樞紐工程是國務(wù)院批準(zhǔn)的珠江流域防洪控制性樞紐工程，也是珠江—西江經(jīng)濟(jì)帶和“西江億噸黃金水道”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的標(biāo)志性工程。工程位于珠江水系西江流域黔江干流大藤峽出口處弩灘上，屬于紅水河梯級規(guī)劃中*末一個梯級，集防洪、航運(yùn)、發(fā)電、水資源配置、灌溉等綜合效益于一體，粵港澳大灣區(qū)國家戰(zhàn)略實(shí)施、珠江流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展具有重要支撐和保障作用，被譽(yù)為珠江上的“三峽工程”[1]。

大藤峽水力發(fā)電廠 10 kV 廠用電采用的是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生單相金屬性接地故障，故障相電壓為 0，非故障相相電壓升高為線電壓，但是此時系統(tǒng)還是對稱的，可以帶故障運(yùn)行 2 h，提高了供電的可靠性，但如果長時間運(yùn)行將會造成事故擴(kuò)大。由于電廠的大部分電纜都為地下或混凝土穿管電纜，電纜金屬性接地后不易直觀找到接地點(diǎn)。在沒有電纜接地故障查找儀器的情況下查找更困難，因得不到及時的處理減小了設(shè)備供電的可靠性，增加了機(jī)組非停機(jī)的風(fēng)險。針對電力電纜金屬性接地的情況，根據(jù)等效電阻的原理能利用直流電阻測試儀快速查找到接地點(diǎn)的距離，提高系統(tǒng)的供電可靠性 [2]。

2? 故障簡介

2.1? 10 kV 系統(tǒng)運(yùn)行方式

6 號機(jī)組經(jīng)廠高變帶 10 kV Ⅲ段運(yùn)行，10kV Ⅲ段和Ⅴ段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，10 kV Ⅱ段帶 1 號機(jī)組廠用電。一次設(shè)備接線圖見圖 1。

2.2? 故障概述

某日 16 時，10 kV 保護(hù)裝置報警動作，運(yùn)行人員查看 10 kV 母線電壓、各開關(guān)狀態(tài)及 1 號機(jī)組運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn) 1 號機(jī)組運(yùn)行正常，10 kV 與 400 V 開

關(guān)狀態(tài)正常無跳閘現(xiàn)象，10 kV Ⅲ段、Ⅴ段、Ⅱ段 A、B 相相電壓均升高至線電壓數(shù)值，C 相相電壓為 0。監(jiān)控報警信息如表 1 所示。

3? 故障處理

3.1? 接地線路的確定

通過拉支路法，依次斷開 10 kV Ⅱ段上的各用電負(fù)荷，故障信號未復(fù)歸排除右岸施工造成接地可能；在斷開 10 kV Ⅲ段船閘用電后故障信號復(fù)歸，確定接地點(diǎn)在 10 kV Ⅲ段船閘用電開關(guān)至船閘用電這一段上。檢查開關(guān)柜本體內(nèi)無發(fā)黑、無異味，看不到明顯接地點(diǎn)。解開兩側(cè)三相電纜頭進(jìn)行電纜絕緣測量，使用 2 500 V 檔位絕緣電阻測試儀試驗(yàn) 1 min，測得 A、B相分別對地絕緣電阻均大于 1 TΩ，絕緣正常。而 C相電纜使用 500 V 檔位進(jìn)行測試，兆歐表無輸出電壓，顯示僅為 1 V 即短路狀態(tài)，判斷 C 相電纜接地短路 [3]。

該故障電纜型號為 WDZA-YJY3-8.7/15，由 6 號機(jī)組段下游副廠房經(jīng)電纜橋架、高壓電纜廊道、電纜埋管到船閘 10 kV 開關(guān)柜內(nèi) , 電纜全長 636 m，為整段敷設(shè)無中間接頭。電纜橋架*高處有 8 m，且電纜廊道電纜密集，環(huán)境復(fù)雜，非常不利于查找。透過開關(guān)柜底部縫隙觀察，電纜與孔洞周圍無放電發(fā)黑跡象。

3.2? 電纜接地點(diǎn)查找及處理

使用直流電阻測試儀采用三阻值法快速測量電纜金屬性接地點(diǎn)距離電纜終端的長度，按照測量方法將電廠側(cè)的 B、C 相短接，在船閘側(cè)分別測量 C 對地的直流電阻為 989.8 mΩ、B 對地的直流電阻為1 160 mΩ、B 對 C 的直流電阻為 174.8 mΩ 通過計算得出 C 相對地的直流電阻為 2.3 mΩ，再通過故障點(diǎn)長度 L=C 相對地的直流電阻 × 電纜橫截面積 / 電纜電阻率，得出短路故障點(diǎn)距離船閘側(cè)電纜終端大約 15.8 m。同理在電廠側(cè)測量 C 對地的直流電阻為 1 073 mΩ、B 對地的直流電阻為 1 085 mΩ、B 對C 的直流電阻為 171.6 mΩ 通過計算得出 C 相對地的直流電阻為 79.8 mΩ，再通過故障點(diǎn)長度 L=A 相

對地的直流電阻 × 電纜橫截面積 / 電纜電阻率，得出短路故障點(diǎn)距離船閘側(cè)電纜終端 547.2 m，通過測量電纜全長約為 563 m；綜上已精準(zhǔn)判斷出 10 kV

Ⅲ段 3G12 柜至船閘 15G 柜 C 相故障接地點(diǎn)在距離船閘側(cè)電纜終端大約 15.8 m（電纜經(jīng)電纜埋管電纜進(jìn)到船閘 15G 開關(guān)柜不能具體看到故障接地點(diǎn)）[4]。

用不同噸位的手拉葫蘆經(jīng)過多次嘗試都拉不出來電纜，所以判斷電纜因混凝土基礎(chǔ)變形位移壓破電纜絕緣層，從而引起電纜 C 相接地。將穿墻電纜前端截斷重新制作中間接頭和電纜頭后使用2 500 V 檔位重新測量 C 相電纜絕緣電阻為 500 MΩ滿足電纜絕緣要求。回裝電廠側(cè)和船閘側(cè) 10 kV 開關(guān)柜電纜后送電一次性成功。

4? 電纜接地故障距離測量原理

計算電纜接地點(diǎn)距離的原理就是測量電纜終端對接地點(diǎn)的電阻 R，再利用導(dǎo)體電阻計算公式反算出銅導(dǎo)體的長度。

L=R×Sρ（1）

式中：L—電纜長度，m；S—電纜截面積，mm2；ρ—電纜電阻率，Ω·mm2/m。

公式雖然簡單但是電纜端頭到接地點(diǎn)的電阻是不能直接測量出來的，所以必須通過間接的方法計算出電纜終端到接地點(diǎn)的電阻，并且電纜必須是金屬性接地，如果不是金屬性接地則此方法不適用。

如上述故障處理過程所述，只要測量出兩相電纜的三個電阻值就能計算出故障點(diǎn)到電纜終端的電阻值。因?yàn)殡娎|都為金屬性接地所測得的電阻都為毫歐級別，所以萬用表測得的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確必須使用直流電阻測試儀。

具體測量步驟如下：將故障相 A 的電纜兩端終端拆解，再找一相與故障相截面積相同的非故障相B（B 對地絕緣合格），將故障相 A 和非故障相 B 的一端用導(dǎo)線連接，使用直流電阻測試儀測量故障相A 對地的電阻值 RAN，測量非故障相 B 對地的電阻值 RBN，測量故障相 A 和故障相 B 相間的電阻值RAB。則利用以下公式就可計算出故障相 A 電纜終端到接地點(diǎn)的電阻 R。

R= RAN+RAB-RBN2 （2）

根據(jù)不同導(dǎo)線不同材質(zhì)的電阻率，例如銅的電阻率為 0.017 5 Ω·mm2/m。將計算出的電阻帶入公式（1）中，就可求出電纜終端到接地點(diǎn)的距離 [5]。

5? 等效電路及公式推導(dǎo)

如圖 2 所示，一段電纜 A 相中間 g 為故障接地點(diǎn)，其中一相 B 絕緣合格，并將 A、B 相一端的電纜終端連接。

電纜故障模型圖見圖 2 所示。

將各部導(dǎo)線用相應(yīng)電阻等效如圖 2 所示，再將電路圖簡化如圖 3 所示，其中 B 相到接地點(diǎn)的電阻R3=R+R2，B 相 的 電 阻 R=R1+R2，RgN 為 故 障 點(diǎn) g

到電源側(cè)地 N 的等效接地電阻。電纜故障等效電阻圖見圖 3 所示。

根據(jù)圖 3 等效電路圖，已知 A，B，N 三個端子間的電阻值，即可列出以下等式 :

RAN=R1+RgN RBN =R3+RgN

RAB =R1+R3

求解以上方程，則 R1= RAN+RAB-RBN2

6? 結(jié)束語

10 kV 配電線路單相短路接地故障是特別普遍的一種故障類型，對于電廠來說能快速找到故障點(diǎn)并隔離出故障線路才能保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在沒有專用電力電纜故障點(diǎn)定位儀器的條件下通過直流電阻測試儀科學(xué)的運(yùn)用三阻值法，能迅速精準(zhǔn)的找到電纜接地點(diǎn)，尤其對于那些不能直接檢查電纜的特殊情況特別適用。