QC小组案例

提高穿管电缆故障定位精度

淄博供电公司 张店供电部配电班QC小组

一、小组概况：

小组名称 配电班QC小组 所在部门 注册号 TQC教育学习情况 姓名 王新孚 郭东升 成立日期 课题类型 登记日期 活动次数 2005.01 攻关型 2005.01 18 职务及职称 经理 副经理 主任 副班长 班长 资料员 班员 班员 班员 发布人 组长 成员人数 活动时间 小组职务 组 长 组 员 组 员 副组长 副组长 组 员 组 员 组 员 组 员 卞瑞涛 王新孚 9 人 2005.01- 2005.09 组内分工 组织领导 技术指导 技术顾问 方案设计 组织协调 活动实施 组织落实 活动实施 活动实施 张店供电部 ZQ2005-028 48小时 性别 男 男 男 男 男 男 男 男 男 年龄 35 37 38 28 35 32 32 27 29 文化程度 大专 大专 大专 大专 大专 大专 大专 大专 大专 小 组 成 员 李庆民 李国成 韩永 孙波 卞瑞涛 刘鹏 李小龙 制表：李国成 制表日期：2005.1

专业知识与术语

声测法：是用高压直流试验设备向电容充电（充电电压高于击穿电压）。再通过球间隙向故障线芯放电，利用故障点放电时产生的机械振动听测故障点的具体位臵。

穿管电缆：是在电缆的敷设过程中在电缆外层用大于电缆直径的直管进行保护，其主要材质有PVC管、钢管等。本课题限于PVC管的范围。

首先我们看一下电缆故障查找流程图：

发现故障

用时：0.5小时 巡线

判断故障线段 用时：0.5小时

故障测距 用时：0.5小时

故障定点 用时：1小时 挖掘 根据现场环境

否 确定故障点 用时：0.5小时

是

制作中间头 用时：2小时

恢复供电 用时：1小时

制图：韩勇 日期：2005年1月

通过流程图可以看出，如果电缆故障定位误差过大将延长故障线路的停电时间 二、选题理由：

公 司 要 求

理由Ⅰ

2005年公司供电可靠性指标要求城区99.995% 公司对社会承诺“市区电网故障5小时恢复供电” 用 户 需 要

理由Ⅱ 理由Ⅲ 确定课题 三、现状调查：

随着经济的发展，用户对供电质量的要求越来越高，而由于电缆故障定位精度低，延长了故障线路的停电时间。 现 状

穿管电缆故障定位误差平均在4米以上，同时穿管故障探测时间长也影响了班组的正常工作。 提高穿管电缆定位精度 现状调查一：

我们分别对2002年、2003年、2004年中发生的76次电缆故障定位误差按照敷设方式分类进行了统计。 2002年10kv穿管电缆 故障统计表 序故障定位故障线路 号 误差（m） 1 城建线 3 2 市开线 6 3 学院线 4 4 九级线 5 5 淄学线 3 6 政开线 6 7 文化线 3 8 华光线 2.5 9 北工线 6.5 10 东配线 2 11 东城线 5.5 12 人东线 6 13 开元II线 5.5 14 柳泉线 4 15 三厂线 1 16 健康线 4 17 兴学线 5 18 文化线 3 19 建安线 4 20 区委线 5.5 21 冶金I线 5 22 理工线 6 23 石化线 5.5 平均误差 ±4.39 m/次 2003年10kv穿管电缆 故障统计表 序故障定位故障线路 号 误差（m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 城建线 市开线 学院线 九级线 淄学线 政开线 文化线 华光线 北工线 东配线 东城线 人东线 3 5.5 8 6.5 5 3 5.5 5 4 2 6.5 4 5 6 2 2004年10kv穿管电缆 故障统计表 序 故障定位故障线路 号 误差（m） 1 湖田线 4 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 东干线 昌盛线 罗井线 北工线 马农线 卫固线 中埠线 农机线 祥和线 白家线 大徐线 天华线 南配线 市东线 3 4 6 2 5.5 6 5 4 3 3 6 5.5 6 6 2 15 市府II线 13 开元II线 14 15 柳泉线 三厂线 平均误差 ±4.73 m/次 17 凤凰线 3 18 人大线 6.5 19 健康线 3 平均误差 ±4.39 m/次 2002年10kv直埋电缆故障统计表 故障定位误序号 故障线路 差（m） 1 开元II线 2 2 淄学线 2.5 3 理工线 2 4 华光线 1.5 5 张房线 2 平均误差

2004年10kv直埋电缆故障统计表 故障定位误序号 故障线路 差（m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 煤井I线 冶金II线 泗河线 新华线 卫固线 南路线 棉纺线 调度线 城西线 平均误差 0.9 0.8 0.7 1.1 0.8 1.2 0.8 1 0.9 ±2 m/次 2003年10kv直埋电缆故障统计表 序故障定位误故障线路 号 差（m） 1 昌国线 1.3 2 南配线 1.4 3 食品线 1.5 4 西干线 1.8 5 石化线 0.9 平均误差 ±0.91 m/次 ±1.38m/次

统计：韩勇 制表：李小龙 日期：2005年1月

现状调查二：

我们对上述数据进行了统计，绘制下表： 年份 平均误差 （m/次） 2002年-2004年穿管电缆故障误差统计表 2002年 2003年 2004年 ±4.39 ±4.73 ±4.39 2002年-2004年穿管敷设电缆故障平均误差±4.5 m/次 制表：卞瑞涛 日期：2005年1月

年份 平均误差 （m/次） 2002年-2004年直埋电缆故障误差统计表 2002年 2003年 2004年 ±2 ±1.38 ±0.91 2002年-2004年直埋敷设电缆故障平均误差±1.43（m/次） 制表：李小龙 日期：2005年1月

根据统计表，我们绘制了柱状图：

54324.734.394.39直埋敷设2102002年1.380.91穿管敷设2003年2004年制图：韩勇 日期：2005年1月

结论：穿管敷设电缆故障查找平均误差±4.5m/次，直埋敷设电缆故障查找平均误差±1.43m/次。

现状调查三： 我们对2002年-2004年间发生的57次穿管电缆故障定位误差的原因进行了深入分析：见下表： 时间 因素 定点设备测量误差 测距误差 现场环境 操作失误 其他 合计 2002年 18 2 2 1 0 23 2003年 12 1 0 1 1 15 2004年 15 1 1 0 2 19 次数 45 4 3 2 3 57 制表：李国成 日期：2005年2月 根据统计表我们绘制了频次表，如下表： 序号 1 2 3 4 5 因素 定点设备测量误差 测距误差 现场环境 操作失误 其他 频数 45 4 3 2 3 累计频数 45 49 52 54 57 频率％ 78.9% 7% 5% 4% 5% 累计频率％ 78.9% 85.9% 91.2% 94.7% 100%

制表：李国成 日期：2005年2月 100 80 60 40 20 0

定点设备测 量误差 测距误差

78.9 85.9 91.2 94.7 100

现场环境 操作失误 其它

制图：李国成 日期：2005年2月 结论：造成穿管电缆定位精度低的主要原因是定点设备测量误差大 四、活动目标及可行性分析： 1、活动目标：我们的目标是解决定点设备测量误差大的问题，将穿管电缆故障定位误差由±4.5米/次降低到±1.5米/次

5 4.5米

活动目标1 3 1.5米 现 状 目 标 将穿管故障定位误差降低为±1.5米/次

制图：李国成 日期：2005年2月

2、可行性分析：

分析一：小组使用的故障测试仪1999年购进的，经过多年使用能够熟练对仪器进行操作。

分析二：通过统计直埋敷设的电缆定位精度可以达到±1.43米/次。

分析三：通过现状调查得出在2002年三厂线故障定位误差可以

做到1米以内，鉴于电缆故障测试具有巧合性，所以我们将目标值定为±1.5米/次。

五、原因分析： 技术水平参差不齐 工作人员判断失误 业务不熟悉 定点仪持续使用时间短 人 员 设 备 无电缆走经图 没有电缆台帐 减定点设备存在盲区 少故障定 定点方法单一 恶劣天气影响 邻近各种管线 噪音干扰 敷设环境复杂 环 境 位误差 接线方法不正确 外部接线复杂 方 法

制图：卞瑞涛 日期：2005年3月

六、要因确认：

要因确认一：人员判断失误 经调查，小组成员能够熟练掌握试验设备的使用， 2002年至2004年发生的76次穿管电缆故障中因判断失 误而延误送电的情况仅有1例。 非要因 要因确认二：仪器使用不当 2005年，车间分两次组织全班人员到电缆故障测试 仪生产厂家学习电缆测试技术，学习合格后进行了考试。考试成绩全部合格。考试成绩见下表： 非要因 2005年度电缆故障测试培训班考试成绩表 序号 1 2 3 4 5 6 姓名 李庆民 郭东升 李波 刘亚林 刘鹏 李国成 成绩 93 95 90 92 89 90 序号 7 8 9 10 11 12 姓名 李小龙 卞瑞涛 谭启旺 韩勇 王世明 孙波 成绩 94 93 92 90 91 89 制表：卞瑞涛 日期：2005年3月 要因确认三：没有电缆台帐 班组各种基础资料健全，配电线路台帐、电缆台帐 一直随时更新，可以为电缆故障测试提供准确的技术资 料。 非要因 要因确认四：定点仪持续使用时间短 经过测试，现有的定点仪在不开背光的情况下，可 持续使用时间为1个小时，如果夜间测试，持续使用时 间为35分钟。不能满足电缆测试的需要。 要因 要因确认五：定点设备存在盲区 定点仪测试直埋电缆示意图 地面 定点设备 电缆 图中红色圈为故障点，故障点放电声波呈放射状，可以被地面的仪器接收。 结论：可以准确定位 定点仪测试穿管电缆示意图 地面 定点设备 电缆 电缆护管 图中红色圈为故障点，蓝色线条为声波折射信号， 由于电缆护管的的存在声波呈不规则折线传播，声音信号无法接受。 结论：不能准确定位 要因 现有的电缆定位设备对于直埋电缆效果较好，但对于 穿管电缆无法精准定位。 要因确认六：定点方法单一 现有的定点方法是声测法，方法单一也直接导致了 定点误差过大。 要因 要因确认七：外部接线复杂 小组经过统计发现，没有因外部接线复杂而造成延 误故障查找。

非要因

要因确认八：恶劣天气影响 非要因 要因确认九：噪音干扰 由于配电线路的电缆多敷设在城区道路附近，所以 外界噪音较大，给电缆的定点造成一定困难。但由于电 缆故障点放电声音具有较强的穿透力，如果测试人员采用头戴式耳机分辨，是可以准确定位的。 非要因

要因确认十：相邻各种管线 城区地下各种管线错综复杂，给故障电缆的挖掘工 作带来很大困难，但是此因素不是小组成员能够解决的。 非要因

通过要因确认我们可以得出，造成故障定位误差的主要原因有以下几点：

1、定点仪持续使用时间短 2、定点设备存在盲区 3、定点方法单一

天气因素具有突发性和不可控的特点。 七：制定对策： （一）、对策的评价选定

为了制定出最经济、最有效的对策，小组成员召开了头脑风暴会议，针对每条要因都提出了多种对策，并对每种都进行了评价选择，如下：

评价内容 序要因 对策方案 难易度经济性需用时间号 0.1 0.2 0.2 定点1、更换定⊙ △ ○ 仪持点仪 1 续使2、更换电用时○ ⊙ ○ 池 间短 定点1、更换进○ △ ○ 口设备 设备2 存在2、改进定⊙ ○ ○ 盲区 点设备 1、购臵新○ △ ○ 型设备 定点3 方法2、探索一○ ⊙ ○ 单一 种新方法 预计效果0.5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ○ ⊙ 评价得分 3.8 4.4 3.6 4.2 2.6 4.4 是否采用 × √ × √ × √ ⊙（5分） ○（3分） △（1分） 制表：李国成 日期：2005年3月4日

（二）、制定对策表

对策选定后，小组成员又运用各自的技术、知识和经验，经过反复讨论制定了对策表如下：

对 策 表 序号 要 因 对策 目标 措施 实施人 完成日期 王新孚 李庆民 1、 查看电池容量 2005/6/3李国成 2、 更换新电池 0 韩永 孙波 郭东升 研制一种基于磁场变2005/6/3刘鹏 化定点的新型设备。 0 李小龙 郭东升 发明一种新的定点方2005/6/3韩永 法 0 卞瑞涛 制表：韩勇 制表时间：2005.3.20 1 定点仪持续使用时间短 更换电池 持续使用3小时 定点时间缩短到3小时 定点误差±1.5米以内 定点设备存2 在盲区 3 定点方法单一 改进定点设备 探索新方法 八：对策实施：

对策实施一：定点仪持续使用时间短 现有的T-504型定点仪购臵于1999年，由于长时间使用内部电 池老化，造成持续使用时间短，小组成员核对了电池型号后与厂家 进行了联系，重新购买了新电池并进行了更换，经过实地测试，更 换电池后的定点仪持续使用时间达到三小时，可以满足测试的需要。 新更换的电池组 老化的电池 组 对策实施二：定点设备存在盲区 通过要因确认可以看出对于穿管电缆的故障声测法已经不能满足故障电缆定位的需要，在小组成员的测试过程中，发现声音信 号无法穿透PVC护管，但磁场信号是可以传到地面上的，由于原有 定点设备只能对磁场信号进行初步判断，无法对磁场信号精准分 析。我们采用示波器对故障点附近的磁场信号进行放大，如下图：

故障点前的波形

故障点后的波形

通过示波器我们发现，故障点前后磁场的极性是相反的，如果 用一种磁场信号探测装臵，对故障电缆沿线进行磁场信号极性及信 号幅值进行测量，通过检测磁场信号极性和幅值的变化，就可以确 定故障点的方向和具体位臵。这种方法我们称为“同步磁场定向定 位法”。依据这种方法，小组成员与厂家联合研究制作了一种新型 的以磁场变化为主要判断依据的定点设备DLD-201。2005年8月该 设备研制成功并申请了国家专利，下面是一次查找故障点实例： 2005年9月22日，马尚变10Kv华光线电缆故障，该电缆为穿管电缆全长350米，故障测距为140米，采用老式定点设备，现场 无法定点，采用同步磁场测量装臵进行定点，在电缆始端施加一个 高压脉冲信号，用DLD-210测量装臵沿电缆路径查找，在142米处， 有一明显的方向变化，如图所示，开挖后发现故障点在142.8米处。故障定点一次成功，查找故障用时2小时，定位误差0.8米。

故障定位示意图

活动后：通过新设备的应用，故障查找时间缩短到2小时。 对策实施三：定点方法单一 当出现电缆故障时，故障点放电，放电声沿电缆护管传播，定 点仪在地面是无法监听的，但是电缆在敷设过程中每隔50-80米预 留一个观察井，在观察井内的电缆护管出口处是可以听到放电声的，小组成员利用这一点，研究了一套计算公式： 定点仪定点仪 △t 1#井 △t1 L1 L △t2 2#井 2 L△t1/△t2=L1/L2 L= L1+L2

说明：图中红色点为故障点。 △t为声波从1#井穿到2#井的时间 L为1#井到2#井的总长

△t1为故障点放电声传到1#井口的时间。 △t2为故障点放电声传到2#井口的时间。 L1为故障点距1#井口的距离。 L2为故障点距2#井口的距离

我们只要求出L1或L2的值就可以知道故障点距井口的距离。

L-L1L1Δt1/Δt2L-L2 L2t1/t2

公式中L、△t1、△t2都可以通过测量得知，所以通过这个方法可以准确的查出故障点的具体位臵。下面请看一个故障实例：

为穿管电缆全长643米，故障测距结果为141米，现场查找，在 130米和180米处，有两个电缆井，打开进入后，能够听到电缆放 电，将定点仪放臵电缆上，如图所示，在130米处井，测试到的 声音波形距离零点7*0.2毫秒，在180处井测试，声音波形距离 零点17*0.2毫秒，实际测量两井之间的距离为47米，按照7： 17=x:(47-x)，计算得出x=13.7米。在143.7米处开挖，发现故 障点在143.2米处，故障定位误差0.5米。 2005年9月8日，马尚变电站10Kv世瑞线电缆故障，该电缆 活动后：通过采用新方法，故障定位精度可以控制在1.5米以内。 九：效果对比及效益分析： （一）、检查效果：

我们对2005年7-9月间发生的10kv穿管电缆故障定位误差进行了统计，见下表： 2005年7-9月10kv穿管电缆故障统计表 序号 1 2 3 4 5 故障线路 华光线 理工线 世瑞线 张房线 文化线 电缆全长(m) 350 765 643 860 536 故障定位距离(m) 实际故障点距离(m) 故障点误差(m) 142 142.8 0.8 342 343.2 1.2 143.7 143.2 0.5 266 265 1 211 211.6 0.6 平均误差 ±0.82米/次 统计：李小龙 制表：韩勇 日期：2005.9 通过对策实施提高了穿管电缆故障定位精度，故障定位误差由原

±4.5米/次缩短为±0.82米/次，实现了预期目标。

活动前目标值活动后1.50.824.5076543210活动前目标值活动后（二）、效益分析

1、经济效益：

2005年7-9月共发生10kv电缆故障5起，平均每起故障缩短停电时间4小时，按每条线路平均负荷4800kw计算，得出以下结果： 序号 同时期减少损失电量 1 5起故障×4800kw×4小时=96000KWh 每千瓦时电量电价收入按0.52元计算，避免因停电造成的经济损失为 2 96000KWh×0.52元/KWh=49920元 本次活动的费用为： 3 4000元（材料费）+ 1000元（人工费） = 5000元 同时期减少经济损失合计 4 核算 49920元–5000元 = 44920元 李国成 复核 郭东升 审批 王新孚 时间 2005-10 经济效益分析 2、无形效益分析 （ 1）提高了供电可靠性，增强了网络供电能力，保证了用户的正常用电，有利于我供电公司在社会中树立良好的企业形象。 （ 2）本课题具有推广价值，已经在淄博供电公司推广应用。并通过电缆故障测试仪的生产厂家在全国进行推广，取得了较好的反响。 （3）小组与厂家研制的 “同步磁场定向定位法”申请 了国 家专利，专利号： CN200510042455.0 3、

巩固期：

我们对2005年10月至12月的电缆故障情况进行统计，见下表： 2005年10-12月10kv穿管电缆故障统计表 故障线路 区政线 开元II线 东配线 商业线 市开线 中房线 电缆全长(m) 840 1260 1420 960 855 1145 故障定位距离(m) 实际故障点距离(m) 故障点误差(m) 445 445.5 0.5 243 242.1 0.9 874 875.2 1.2 434 434.6 0.6 320 320.5 0.5 1005 1004 1 序号 1 2 3 4 5 6 平均误差 ±0.94米/次 统计：李小龙 制表：韩勇 日期：2005.12 2005年10月至12月共发生10kv电缆故障6次，平均定位误差±0.94米/次。通过巩固期的验证发现我们的成果非常稳定。 十、巩固措施：

通过QC活动的开展，攻克了穿管电缆故障点定位这一技术难题，为今后电缆故障的查找打下了良好的基础。活动中小组制定了《电缆巡视制度》、《电缆运行测温制度》，建立健全了《电缆中间头记录》、《电缆台帐》等技术资料，为今后的电缆专业化管理打下了良好的基础。 序号 1 2

制度 电缆巡视制度 电缆运行测温制度 编号 QB0245-2005 QB0248-2005 颁发部门 淄博供电公司 淄博供电公司 十一、总结体会：

通过本次QC小组成员的密切协作，共同努力，实现了预定的目标，切实提高了穿管电缆的定位精度，而且使全体成员增长了QC活动的知识，加强了质量管理意识，同时还提高了企业的社会信誉和经济效益。

随着城区电缆化率的提高，110KV、220KV电缆的投入使用，高压电缆的在线检测显得尤为重要，下一步我们打算将《高压电缆的在线检测技术》作为新的课题。

（发布人：卞瑞涛）