1、电力电缆故障测试及定位方法浅析 摘要：电力电缆作为电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响电力系统的安全运行电力电缆供电以其安全、可靠、 ，得到广泛的应用。但是电力电缆一般都埋在地下，一旦发生故障，要经过诊断、测距(预定位)、定点(精确定位)个步骤。采用合适的故障测试方法，尽可能快速、准确地找到故障点，减少因停电造成的损失电力电缆的故障类型造成电力电缆故障的原因有很多，比如：机械损伤、绝缘受潮、绝缘老化变质、过电压、材料缺陷、电缆绝缘物流失、设计和制作工艺不良以及护层腐蚀等。按照故障出现的部位，通常可将故障类型大致分为断线故障、主绝缘故障和护层故障断线一般是由于故障电流过大而烧断电缆芯线
2、或外界机械破坏等原因造成的，其测试比较简单。主绝缘故障根据故障电阻和击穿间隙的情况，通常将主绝缘故障分为低阻、高阻及闪络性故障。低阻故障与高阻故障的区分界限一般取电缆本身波阻抗的 l0 倍，但在实际测试工作中并不要求很严格地区分。闪络性故障的故障点电阻极高，可给故障电缆施加到较高的电压，故障点才闪络击穿。预防性试验中所发生的故障多属于这种情况。 高压单芯电缆的护层故障在性质上与主绝缘故障类似，但由于该故障发生在金属护层与大地之间，因而其测试方法与主绝缘故障测试有很大不同在实际测试时，一般先用万用表、兆欧表等测量故障电缆的相间、相对地的电阻值，初步判断电缆的故障类型，再有针对性地选择故障测试方法
3、。电力电缆故障判明电缆故障的性质后，一般要先进行预定位测试，估算出故障点到电缆头的距离。这一过程也称作故障测距。预定位测试可以避免查找故障点的盲目性，提高工作效率。 传统的测距方法是电桥法。断线及主绝缘故障低压脉冲法 测试电缆全长波形 测试断线故障波形 测试短路故障波形 在电缆故障相注入个低压脉冲，该行波信号遇到阻抗不匹配点(例如故障点、终端头、中问接头等)会产生反射和折射。利用收到反射脉冲和发射脉冲的时间差以及电缆中的波速，就可以计算出故障点的距离。低压脉冲方法接线方便，不用对端短接，可以准确地测出断线、短路及低阻故障，但它测试高阻和闪络性故障， 因为这两种故障点处的行波反射系数很小，反射脉
4、冲难以识别。冲击闪络法 冲闪法原理图 冲闪法测试短路故障典型波形 通过高压脉冲电容器等储能设备向故障电缆冲击放电，电缆故障点被击穿并维持短暂时间可以较好地测试高阻和闪络性故障。击穿初始时刻，故障点处会产生个行波信号，沿电缆线路在端点及击穿点处来回多次折反射。通过分压器或电流耦合器，在示波器或专用仪器上观察该行波信号在测量端与故障点间往返的时间，即可计算出故障点的距离。对应的方法分别称为脉冲电压法和脉冲电流法。脉冲电压法检测的是电压行波信号，其优点是波形易于理解；而脉冲电流法则是检测电流行波的变化量信号，其优点则是操作安全、接线简便。直流闪络法(直闪法) 直闪法原理图 直闪法测试闪络型故障典型波
5、形 对于闪络性故障，可直接向电缆上施加直流高压由于该情况下故障电阻极高，试验电压升到一定值时，故障点处就会产生闪络击穿。这时所得到的脉冲电流法测试波形更为简单、直观，容易理解。二次脉冲法 二次脉冲法原理图 二次脉冲法测试高阻故障典型波形 对于高阻和闪络性故障，先用高压脉冲将故障点击穿，在故障点起弧后熄弧前，由测试仪器向电缆耦合注入一低压脉冲。此时的情况类似于低阻故障，耦合进的脉冲信号在故障点会发生反射，记录下此时的反射波形。电弧熄灭时，测试仪器再向电缆注入一低压脉冲，此脉冲在故障点处再发生反射，再记录下此时的波形。将两次得到的波形叠加在一起进行比较，波形明显的地方即为故障点。当故障点电阻等于无
6、穷大时，用低压脉冲法测量容易找到断路故障，一般来说，纯粹性断路故障不常见到，通常断路故障为相对地或相间高阻故障或者相对地或相间低阻故障并存。当故障点电阻等于零小于 100 时，用低压脉冲法测量短路故障容易找到。高阻故障可用冲闪法测量，故障点电阻大于 100且数值确定。一般当测试电流大于 15mA，测试波形具有重复性以及可以相重叠，同时一个波形有一个发射、三个反射且脉冲幅度逐渐减弱时，所测的距离为故障点到电缆测试端的距离；否则为故障点到电缆测试对端的距离。闪络故障可用直闪法测量，这种故障一般存在于接头内部，故障点电阻大于 100，但数值变化较大，每次测量不确定。电力电缆故障精确定位方法电力电缆故
7、障的精确定位(亦称定点)是故障查找的关键。由于电缆端部预留以及测量误差等原因，通过预定位方法算出电缆故障点的距离后，需要再通过精确定位的方法，找出故障点的准确位置。声响法对于发生闪络性故障的电缆，施加高压脉冲后，故障点会发生伴随声音信号和电磁信号的放电。在地面上沿电缆走向用振动传感器拾取放电时产生的声音信号并加以放大，收到信号最强的地方一般就是故障点位置。但声响法不易区分外界振动噪声的干扰。声磁同步法如果同时再检测放电所产生的电磁信号，不但能有效排除掉非放电时的外界振动声音，还能根据接收到声音、电磁信号的时间间隔，大致估计出故障点到探头的距离。如果电缆发生了低阻故障，例如故障电阻小于 1O Q
8、，就很难检测到故障点放电的声音或者根本就没有放电声音，因而也就不能使用上述方法进行故障定位。音频感应法通过检测地面上磁场的变化来确定故障点位置。在电缆故障相注入音频电流信号，经故障点后流回电源。由于电磁耦合作用，在大地中会产生感应电流，从而形成地面磁场。用线圈在地面上沿电缆走向检测，信号明显变弱或中断的地方一般就是故障点位置。跨步电压法对于地埋电缆护层故障的定位其原理是：在故障护层上注入直流电流，经故障点后由大地流回，从而在地面产生跨步电压；在预定位出的故障距离附近用一对探头沿电缆走向检测不同位置的跨步电压值，根据其大小、极性，就可以确定故障点的位置。在实际使用中，为减小地面杂散电流的影响，通
9、常注入的是直流脉冲信号。如事先将零位在中心的电压检测计的指针调零，当直流脉冲到来时，根据指针摆动的幅度及偏向，判断故障点的远近及方位。电缆故障定点高频感应法：利用高频信号发生器向电缆输入高频电流，这样会产生高频电磁波，然后在地面上用探头沿电缆路径接收电缆周围高频电磁场，电磁场的变化经接收处理后直接在液晶屏幕上显示出来，根据显示出数值的大小直接判断故障点位置。高频感应法与传统音频感应法相比有如下很多优点。高频信号源本身就比音频信号源容易实现，制造容易，可以减少定点探测装置的体积和重量，为设备的小型化和便携创造有利条件。高频信号的频谱抗干扰性能较强。该方法可以直接将结果显示出来，比靠人耳辨别更可靠
10、，更方便。用高频感应法比音频感应法要优越得多，而且它可在不停电情况下用耦合式接线来实施在线故障探测。 红外热象技术：基于电缆一旦过载，线芯的温度将会急剧上升这一现象，人们可对电缆的线芯温度进行监测来判断故障位置。步骤如下：首先采用红外热象仪扫描电缆表面，拍出电缆的表面温度场分布图象，进一步处理可得出温度场的具体数值分布，然后根据已建立的传热数学模型，根据电缆结构参数，物性参数，环境温度及表面温度对电缆线芯温度进行反演计算，从而实现电缆线芯温度的非接触的故障探测。正是红外技术不需接触设备，不要求设备停运，且具有操作简便，检测速度快，工作效率高等优点，在未来的电缆故障检测中，红外热象技术必将发挥更大的作用。随着电缆故障测试技术水平不断提高,对不同的故障性质采取不同的方法,在电缆故障测寻时,借助现代化的仪器和设备,便可准确迅速地确定故障点的精确位置,为迅速处理故障,尽快恢复送电赢得了宝贵的时间。本文电力电缆故障检测进行了,这些应用可以直接找到故障点进行处理,提高了故障测寻的效率,从而节省人力物力,缩短处理电缆事故的时间,创造较大的经济效益和社会效益。2010-12-18 文档加载中.广告还剩秒
