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电力电缆故障测试仪技术分析

扬州金通电气有限公司   2022-9-25 22:50:40      点击:

电缆故障测试仪资讯:

电力电缆故障性质分析

 由于电力电缆具有供电可靠、不占地面和空间、受各种自然灾害影响较小等优点,使在现代电网供电系统中,电缆的使用数量急剧上升。与此同时,电缆的故障几率也随之增加,这给电力管理部门带来很多困扰,也给电网的安全运行提出了更大的挑战,因此迅速准确地判断故障点的位置,对保证供电线路的及时修复和恢复供电有着重要意义。电缆故障的探测方法取决于故障的性质,探测工作的第一步就是判明故障的性质。电缆故障的性质可分如下几种。


 1) 接地故障,即一芯或多芯接地。


 2) 短路故障,即两芯或三芯短路。


 3) 断线故障,即一芯或多芯被故障电流烧断或外力破坏断开。


 4) 闪络性故障,即当所加电压达到某一值时,绝缘被击穿,而当电压低于某一值时,绝缘又恢复。


 5) 混合故障即同时具有两种和两种以上性质的故障。另外,高阻与闪络性故障的区分不是绝对的,它与高压试验设备的容量或试验设备的内阻等因素有关。而在各种建设飞速发展的今天,外力破坏成为电力电缆故障的主要原因之一。


 一般在测定电缆故障类型时,首先用2 500 V 以上兆欧表测量绝缘电阻,对电缆进行直流耐压试验以鉴定电缆是否有故障。泄露电流可能出现的情况有:


①泄露电流变化很大。②泄露电流值随试验电压的升高而急剧上升。③泄露电流值随时间延长有上升的现象。


2 电力电缆故障测试方法


 探测电缆故障的方法一直是个研究课题,在国内外已采用不少方法,各有特点和局限性,归纳起来有三种: 原始的分割探测法; 仪器探测法; ECAD 法( 即电子性能表征和诊断系统) 。这种系统是用一个PC 驱动数据探测系统,测量各种电气性能和提供时间范畴反射仪( TDR) 图像。它可以和历史资料相比较,并且通过TDR 容易探测到故障的程度和地点。


 电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。电缆故障的测试一般分为两个过程: 即故障电缆故障点距离的测试; 故障点定点的测试。故障电缆故障点距离的测试即测距方法有三种: 回路电桥平衡法; 低压脉冲反射法; 闪络法。闪络法又可分为直流高压闪络法和冲击高压闪络法两种。故障点定点的测试方法有感应法和声测法两种。电缆故障类型有多种,如何根据故障类型采用合理的测寻故障方法并迅速确定电缆故障点,具有重要意义。在计算机广泛应用的今天,电缆故障探测技术也面貌一新,并进行了智能化发展。现就探测电缆故障的主要步骤进行逐一详解。


2. 1 测距


 电缆故障测距,又叫粗测,在电缆的一端使用仪器确定故障距离,现场上常用的故障测距方法有古典直流电桥法与脉冲法。


2. 1. 1 直流电桥法


 回路电桥平衡法是使用直流电桥对电缆故障进行测距的一种方法,简称电桥法,现场人员有把Rf < 100 kΩ 的故障称为低阻故障的习惯,主要是因为传统的电桥法可以测量这类故障。电桥法对于短距离电缆故障的测距,准确度相当高,因此,目前还在使用。基于电缆沿线均匀,电缆长度与缆芯电阻成正比,并根据惠斯登电桥的原理,将电缆短路接地、故障点两侧的环线电阻引入直流电桥,测量其比值。由测得的比值和电缆全长,可获得测量端到故障点的距离。使用电桥法对电缆单相接地故障测距原理是先在电缆的另一端,将电缆的故障相和正常相的电缆导体用不小于电缆截面的导线跨接。然后在一端将故障相的电缆导体接在电桥的另一端子上。使用电桥法对电缆两相短路或两相短路并接地,故障进行测距时,需要有一个非故障导体和故障导体一起形成一个环,当电桥平衡时便可得到故障点的距离。


2. 1. 2 脉冲法


 1) 低压脉冲反射法。低压脉冲反射法探测电缆故障是由仪器的脉冲发生器发出一个脉冲波,通过引线把脉冲波送到电缆的故障相上,脉冲波沿电缆的线芯传播,当传播到故障点时,由于故障点电缆的波阻发生变化,因而有一脉冲信号被反射回来,用示波器在测试端记录下从发送脉冲和反射脉冲之间的时间间隔,即可算出测试端距故障点的距离。开路与低阻故障可用低压脉冲反射法,低压脉冲反射法的先进之处在于使现场测得的故障波形得到大大简化,将复杂的高压冲击闪络波形变成了非常容易判读的类似于低压脉冲法的短路故障波形。降低了对操作人员的技术要求和经验要求,极大地提高了现场故障的判断准确率,达到快速准确测试电缆故障的目的。


 2) 闪络法。闪络法的基本原理与低压脉冲法相似,是利用电波在电缆内传播时在故障点产生反射的原理,记下电波在故障电缆测试端的故障点之间往返一次的时间,再根据波速来计算电缆故障点位置。据统计,高阻及闪络性故障约占整个电缆故障总数的90%。高阻故障要用冲击闪络法,而闪络性故障可用直流闪络法测试。实际现场上是通过试验方法区分高阻与闪络性故障的。


2. 2 定点


 电缆故障定点,又叫精测,即按照故障测距结果,根据电缆的路径走向,找出故障点的大体方位来。在一个很小的范围内,利用放电声测法、感应法或其他方法确定故障点的准确位置。


2. 2. 1 声测法


 声测法是目前电缆故障测试中应用最为广泛而又最简便的一种方法。95%以上的电缆故障都是用此方法进行定点,很少发生判断错误。


声测法是利用直流高压试验设备向电容器充电、储能,当电压达到某一数值时,经过放电间隙向故障线芯放电。由于故障点具有一定的故障电阻,在电容器放电过程中,此故障电阻相当于一个放电间隙,在放电时将产生机械振动。根据粗测时所确定的位置,用拾音器在故障点附近反复听测,找到地面振动最大、声音最大处,即为实际电缆故障点位置。


2. 2. 2 感应法


 当电缆芯通过音频电流时,其周围产生一个相同频率的交变磁场,这时,若在电缆附近放一个线圈,线圈中因电磁感应而产生一个音频电势,用音频信号放大器将此信号放大后送入耳机或电表,则耳机中将出现停电音频信号,电表也将有所指示。若将线圈沿着电缆线路移动,则可根据声音和电表指示变化,来判断电缆故障点的位置。这种方法称之为感应法。其特点是接收器可用一平板与大地作电容耦合,便于持续地寻找,较为适用混凝土或沥青路面。目前较少用感应法进行电缆故障的定点,这主要是它只适应于听测低阻相间短路故障和在特殊情况下听测低阻接地故障。但在电缆故障的测量中,广泛地作为辅助方法来应用。


 电缆故障性质的诊断,即确定故障的类型与严重程度,以便于测试人员对症下药,选择适当的电缆故障测距与定点方法。迅速、准确地确定电力电缆故障点,能够提高供电可靠性,减少故障修复费用及停电损失。随着国家城市电网改造工作的开展,电力电缆数量的增加,广大供电部门将更加重视电力电缆的故障探测工作。电力电缆故障探测是一项技术性比较强的工作,测试人员应掌握所使用仪器的工作原理,并总结一定的工作经验。此外,要做好电缆故障的探测工作,除了购买先进的仪器设备以外,还要做好测试人员的培训工作。

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