发布时间：2022-04-15 06:52:48
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关键词：10kV高压电缆；故障查找；冲闪法
中图分类号：TM247文献标识码： A 文章编号：
高压电力电缆是供电系统中重要的组成之一，一旦发生电缆故障就会导致电网的断电，给生产带来损失，给生活带来不便。随着工业和社会的发展，电网结构越来越复杂，电缆运行时间太长、绝缘层受到化学腐蚀、受潮、机械损伤等都会加速高压电缆的老化，导致其发生故障。高压电缆的隐蔽性给检修带来很大的难度，因此一方面要严格管理，防止其出现故障，制造厂家、电网设计单位、施工单位等要按照规范生产、设计、施工；另一方面，出现故障也要积极找寻更好、更快的解决方法，供电单位要认真分析高压电缆故障发生原因，快速定位电缆故障点，进而进行维修，尽量缩短故障修复时间，为用电单位挽回损失。
一、10kV高压电缆故障发生原因分析
在我国电力电缆较普遍使用是上世纪60年代以后，等级有限，使用范围较窄，当时为解决电缆故障，科研人员研制生产出了以“冲闪法”为原理的电缆故障测试仪。绝大多数10kV高压电缆在故障点处都有十分明显的烧焦损坏现象。故障点在电力电缆外皮没有留下痕迹的情况，十分罕见。
10kV高压电缆故障发生的原因很多，总的来说有以下几种：（1）机械损伤：机械损伤大致包括接近电缆施工、安装不小心破坏电缆、电缆附近发生地陷等给电缆造成的损伤，一般短期不会发生故障，以缺陷的形式存在；（2）过负荷运行：夏季高压电缆的故障率较高，就是因为夏季气温本来就高，电缆过负荷运行温度会更高，这就导致电缆薄弱处被击穿进而发生故障；（3）接头故障：接头主要有终端接头和中间接头两种，其中中间头故障是10kV高压电缆的主要故障之一。
二、高压电缆故障查找步骤及方法
1、电缆故障性质诊断
电缆故障性质诊断主要任务就是找出高压电缆具体的故障类型，确定其故障严重程度，这样测试工作人员就可以有目的的选择恰当的高压电缆测试方法和定点方法。电缆故障大致包括接地、短路、断线三种，其中接地故障又分为三芯电缆中有1芯线或者2芯线接地；短路故障又分为相间短路和三相短路；断线故障又有1相断线或多相断线。10kV高压电缆最常见的故障就是外力破坏和中间头故障，外力破坏可以通过检查故障电缆路径看是否有外力破坏来排除，中间头故障就必须利用仪器进行分析。
2、电缆故障点的粗测距
故障类型确定以后，测试人员就会根据故障类型到高压电缆的一端或者两端进行电缆故障测距。如果高压电缆出现的是低电阻故障、断线故障、短路故障的一种，就可以选择采用低压脉冲反射法进行故障粗测距，即向高压电缆中输入一个低压脉冲，当脉冲传播到故障点时发生反射，这样就可以大概确定故障点到测量点的距离；如果电缆故障是高阻接地故障，一般利用冲闪法进行粗测距，即在故障相上加一个高压脉冲将故障点击穿，然后利用专业软件对从故障点返回的电流脉冲进行分析最后得出故障点的大致位置，设备仪器应在距离故障点较近的一端。二次脉冲法又叫弧反射法，方法是脉冲反射仪发出的低压测试脉冲在不击穿被测电缆故障的情况下得到一条参考波形；然后一冲击高压脉冲击穿电缆故障点产生燃弧后，紧随发出低压测试脉冲，从而得到准确的故障波形。比较两条波形自动叠加后的变化点既故障点。但是由于高压击穿故障点的燃弧时间短、不容易稳定，往往会在高压脉冲消失瞬间恢复其高阻状态，致使紧随发射的低压脉冲不能击穿故障高阻，无法得到故障波形，因此，不适合检测高阻接地电缆故障。
音频法主要用于低阻故障,测电缆开路、断路故障的定位,用音频信号发生器发送音频电流,电力电缆会发出电磁波,在电力电缆故障点附近的地面上用探头(电感式线圈)沿被测电力电缆走向接受电磁场变化的信号,将信号放大后送入耳机,根据耳机中声响的强弱判定出故障的位置,即是通过人的耳朵对声音信号强弱的分辨来判断故障点的位置,对操作人员的经验要求较高,所以并不常用。
3、电缆故障点的精确定位
经过故障性质诊断和故障点粗测后可以大致确定故障点的位置，然后就需要对故障点进行精确定位，以便于维修人员顺利地进行故障修复。例如，如果是外力破坏，可以派运行人员到电缆路径查看是否有施工或开挖现场，此现场即为故障的精确位置；其他故障就必须通过放声电测法等进行故障点的精确查找。
三、工程实例及工作经验总结
1、工程实例
2009年1月23日凌晨，220kV长安变电站的10kVF33新科线发生故障停电，图 1为故障电缆的一次接线图：
图 1
（1）故障性质诊断：从图 1可以看出，该线路只有一根出线电缆，故障点肯定在出线电缆中。而10kV高压电缆最常见的故障是外力破坏和中间头故障，现场巡查负责人反映沿故障电缆路径并没有发现外力破坏的迹象，即可排除外力破坏故障，判定故障为中间头故障。从开关柜中拆出故障电缆的两端，用2500kV的绝缘电阻表测量故障电缆的绝缘电阻，A相为3000MΩ、B相3200MΩ、C相0MΩ，接着用万用表测量出C相的阻值为1300Ω，由此可判断故障为C相高阻接地。
（2）故障粗测：高阻接地故障用冲闪法进行查找，即在故障相上加一个高压脉冲将故障点击穿，然后用专业软件对故障点返回的电流脉冲分析得出故障点的大概位置。通过冲闪法测出故障点离加压点的距离450m左右。
（3）故障精测：粗测后，用声波探测仪沿着故障电缆路径对故障点进行精确定位。由于故障电缆路径的原始资料不全，我们在450m前听到的声波较强，但是声波大小区别不明显，450m后听到的声波较弱，并且只找到中间头00001J01，没找到中间头00001J02，所以不能确定故障点的具置。于是又把冲闪仪器搬到故障另一端进行加压，继续在450m范围内查找，这一次在400m之前听到的声波非常微弱，于是把重点查找范围定在450±30m，并派人钻进电缆沟摸着电缆查找，在450m附近的一个预度井中发现几个中间头，再对电缆加压，明显听到冲闪发出的声波，故障点就在这里。我们把故障中间头切除，再用绝缘电阻表测量切除后的两根电缆，测量值均满足要求。
2、高压电缆故障查找的经验总结
在利用冲击放声定点的时候，一定要保证故障点被完全击穿，这样才可以准确测距和精确定位，同时还要正确选择冲击电压的大小，一般小于或等于正常运行电压的3.5倍，10kV的高压电缆加上去的冲击电压不应超过35kV，如果还是击穿不了就增加充电电容器的容量；利用冲闪法进行故障点测量时如果从一端加压后，从声波探测仪分辨不出声波的大小即不能确定故障点的准确位置，可以尝试在另一端加压再查找；高压电缆的设计单位、运营单位应该尽量完善并保存好高压电缆的电缆路径设计图、中间接头分布图、线路电子地理分布图等基础资料，作为故障查找的依据，以提高故障查找效率。
综上所述，10kV高压电缆以其维护工作简单、稳定性高、便于城市美化等一系列优点，目前被广泛应用于许多城市的生活供电和生产供电。但是由于其铺设位置具有隐蔽性，给故障的查找、定位带来一定的难度。作为供电公司的电缆故障查找人员，要因地制宜，认真研究学习高压电缆故障发生的原因，熟练掌握10kV高压电缆故障查找步骤及每一步的查找方法，在工作中积累经验，力争可以实现迅速、准确查找故障点；作为运行部门要尽量完善高压电缆的电缆路径图、中间接头分布图、线路电子地理分布图等基础资料，以提高故障查找效率。
参考文献：
[1]欧相林；浅谈10kV电力电缆故障检测[J]；广东科技；2009年第1期
[2]张存生，刘文峰；高压电力电缆故障点查找定位[J]；山东冶金；2003年2月第1期
关键词：
中图分类号：TU97文献标识码：A
1概述
CFG桩(C指Cement, F指Flyash,G指Gravel)即水泥粉煤灰碎石桩,一般由水泥、粉煤灰、碎石、石屑拌合形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。由于桩体利用采用商混浇筑，施工速度快，成品质量较高，近年来在新疆昌吉有较大的推广，目前已有多项工程采用该法进行地基处理，是目前加固软土地基最经济、适用、快速、可靠的一种地基处理方式。
2 CFG桩复合地基应用
2.1工程概况
本建筑工程为25层底商住宅，由全现浇剪力墙结构，筏板基础，±0.00为570.34m，基底标高－11.2m，基础持力层为粉土层。根据拟建建筑勘察报告表示该层地基承载力特征值fak=150kPa，因为地基承载力的标准无法满足承载力的要求，所以需要对地基进行处理。经综合比选，本工程采用了CFG桩复合地基处理方案，要求经过CFG桩复合地基处理后的复合地基承载力特征值fspk≥420kPa，压缩模量Es≥25Mpa，最大沉降量≤50mm，倾斜变形值≤0.001。
2.2地质条件
根据本工程的岩土工程勘察报告，场地地基土主要由杂填土及第四系冲洪积成因的粉土、圆砾、中砂及砾砂组成，其分布情况分述如下:①杂填土厚0.50～2.20m，层底标高567.7～569.2m;②粉土层厚0.80～1.80m，层底标高566.9～567.4m；③圆砾层厚0.80～3.20m，层底标高565.8～564.2m；④粉土层厚18.40～20.60m，层底标高547.4～545.2m ；⑤圆砾层厚1.20～2.50m，层底标高544.7～546.2m;⑥粉土层厚5.20～10.50m，层底标高535.7～539.5m；⑦圆砾厚1.70～3.70m，层底标高534.0～535.8m;⑧粉土层厚大于3.00m，勘察未揭穿。
勘察期间，勘察深度范围内未见地下水，根据勘察报告描述，地下水位埋深大于30.0m。
场地内，地基土土粉土不具有湿陷性，地基土对混凝土结构具有弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。
2.3工艺选择
根据岩土工程勘察报告和设计要求，考虑到①孔深度较大，不宜选用人工成孔；②由于工期较紧，场地位置限制，现场电源未接通，故长螺旋成孔不适宜；③施工时不能出现泥浆对环境的影响等因素，故采用旋挖钻机成孔，商品混凝土一次性浇筑成桩工艺。
2.4 CFG桩设计
本工程设计CFG桩327根，桩径600mm，采用梅花形布置，桩间距1.80m，面积置换率为10%，有效桩长16.0m，保护桩长均≥0.5m，桩顶标高为绝对标高558.84m。桩身混料设计强度等级为C25，坍落度为180～200mm，桩底持力层为第⑥层，褥垫层厚度为300mm，材料选用天然级配碎石土，最大粒径小于30mm。
2.5 CFG桩施工及质量控制措施
2.5.1成桩工艺
采用履带式SR150型旋挖钻机成孔，钻至设计深度后，由混凝土泵将C25商品混凝土通过导管浇筑，成桩工艺过程:钻机就位钻孔至设计深度导管浇筑混凝土移位封护桩顶。
2.5.2打桩顺序
打桩顺序的确定，主要考虑桩的检测和桩机的操作便利。打桩顺序与清土方法、进度及场地土质情况有关。CFG桩施工从东南角开始，按逆时针方向打，闭合后由南向北打桩，从北端中部结束退出。
2.5.3混凝土搅拌质量和施工控制
混凝土的搅拌质量直接影响成桩的质量和施工速度，当混凝土出现不均匀、离析、泌水等质量问题时易发生堵管，影响正常施工，因此，施工时必须保证混凝土的搅拌质量。做到配料计量准确、保证搅拌时间、混凝土要有良好的可泵性。混凝土的坍落度控制在180～200mm，坍落度过小，影响泵送效率甚至发生堵管；坍落度过大，则因离析泌水，同样容易发生堵管。另外试块是反映CFG桩桩身强度的重要依据，要做好试块的标养、测试工作。
2.5.4混凝土泵送的质量和施工控制
具体控制措施如下:1）施工前先将搅拌机的搅拌筒、混凝土泵的料斗及管线用清水湿润，然后搅拌一定量的水泥砂浆管线；
2）钻孔达到设计深度后，开始浇筑混凝土，导管出料口距离孔地应小于1.0m，当混凝土浇筑一定高度后，方可拔管，拔管速率必须控制与泵送量相匹配，拔管要匀速且不能超过3m/min，避免桩身夹泥等质量缺陷的发生；
3）施工时始终保持混凝土泵料斗中的混凝土液面在料斗底面以上一定高度，以免泵送时吸入空气，造成堵管。
2.6成桩质量要求和施工控制
2.6.1桩位控制
在施工前根据设计图纸，将建筑物的控制轴线施放到施工作业面上，并放出桩的位置。桩位定位方法现场采用插以木制短棍撒白灰点来表示桩位，点位应明显易找且不易破坏。桩位误差不大于200mm。
2.6.2垂直度控制
钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查导杆校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，桩身垂直度偏差不得大于1%。钻孔开始，封住钻头阀门，使钻杆向下移至钻头触及地面时，开动钻机旋动钻头。一般先慢后快，在成孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。
2.6.3桩长控制
桩长通过塔身上的刻度标记进行控制，当动力头底面到达标记处，桩长即满足设计要求。孔深误差不大于500mm。
2.6.4成桩控制
成孔时钻头到达设计标高后，采用随钻随浇筑方式，避免成孔久置而产生塌孔、缩颈等现象，同时也避免了钻机走位是扰动渣土掉入孔中以及浇筑混凝土串孔现象发生。
2.7打桩弃土及保护层土的清理
打桩弃土要求随打随清。保护土层的清理在CFG桩施工完毕后进行，采用机械配合人工进行清理，清理时预留30cm保护土层，最后由人工清除整平。另外，施工现场配备履带式挖掘机，打桩施工结束时安排挖掘机进入基坑作业，及时将打桩弃土、桩间保护土倒运并适当集中，采用运土车辆将其运出消纳，同时配备足够人工配合挖掘机进行基底整平，用水准仪严格控制标高。工作过程中不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损坏，不能扰动桩间土。
2.8截桩头
截桩头时需人工剔除，由于成孔作业为干作业成孔，故桩顶基本无浮浆，因设计时，桩顶设置500mm保护，故需要截桩头，截桩头时采用人工钢钎水平方向两两相对用大锤同时击打，且水平一致，钢钎头不能上挑，将桩头截断。桩头截断后用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至设计标高。桩顶表面不可出现斜面，桩顶标高误差控制在0～20mm，如低于设计标高，必须将桩顶凿毛，用与CFG桩高一个强度等级的素混凝土接桩至设计标高。
3 CFG桩复合地基检测结果
CFG桩复合地基施工完工后，委托具备检测资质的第三方试验单位对CFG桩体及复合地基进行检测，桩体采用低应变完整性检测，检测数量为总桩数的10%(33根)，低应变检测结果表明33根桩均为Ⅰ类桩，满足设计要求。
复合地基采用堆载进行检测，为三组结果如表1所示。
表1 CFG桩复合地基检测结果
试验结果表明，复合地基承载力标准值满足承载力的设计要求。
