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电力电缆故障测试的基本步骤与测试方法

时间:2022-07-04 14:39:11 来源:本站 点击:103次

一、电缆故障测试的基本步骤


一旦电缆绝缘被破坏产生故障、造成供电中断后,测试人员一般需要选择合适的测试方法和合适的测试仪器,按照一定测试步骤,来寻找故障点。

电力电缆故障查找一般分故障性质诊断、故障测距、故障定点三个步骤进行。

故障性质诊断过程,就是对电缆的故障情况作初步了解和分析的过程。然后根据故障绝缘电阻的大小对故障性质进行分类。再根据不同的故障性质选用不同的测距方法粗测故障距离。然后再依据粗测所得的故障距离进行精确故障定点,在精确定点时也需根据故障类型的不同,选用合适的定点方法。

例如:对于比较短的电缆(几十米以内)也可以不测距而直接定点;但对长电缆来说,如果漫无目的地定点将会延长故障修复时间,进而可能会影响测试信心而放弃故障的查找。


二、电缆故障测距方法


1.电桥法

主要包括传统的直流电桥法、压降比较法和直流电阻法等几种方法。它是通过测量故障电缆从测量端到故障点的线路电阻,然后依据电阻率计算出故障距离;或者测量出电缆故障段与全长段的电压降的比值,再和全长相乘计算出故障距离的一种法。一般用于测试故障点绝缘电阻在几百千欧以内的电缆故障的距离。

2.低压脉冲法

又称雷达法,是在电缆一端通过仪器向电缆中输入低压脉冲信号,当遇到波阻抗不匹配的故障点时,该脉冲信号就会产生反射,并返回到测量仪器。通过检测反射1号和发射信号的时间差,就可以测试出故障距离。该方法具有操作简单、测试精度高等优点,主要用于对断线、低阻故障(绝缘电阻在几百欧以下)进行测试,但不能没试高电阻故障和闪络性故障,而高压电缆中高阻故障较多。

3.脉冲电压法

该方法是通过高压信号发生器向故障电缆中施加直流高压信号,使故障点击穿放电,故障点击穿放电后就会产生一个电压行波信号,该信号在测量端和故障点之间往

返传播,在直流高压发生器的高压端,通过设备接收并测量出该电压行波信号往返次的时间和脉冲信号的传播速度相乘而计算出故障距离的一种方法。此方法对高低故障均能进行检测,但用这种方法测试时,测距仪器与高压部分有直接的电气连接可能会有安全隐患。

4. 脉冲电流法

这种方法和脉冲电压法一样,也是通过向故障电缆中施加直流高压信号,使故障点击穿放电,然后通过仪器接收并测量出故障点放电产生的脉冲电流行波信号在故点和测量端往返一次的时间,来计算出故障距离的一种方法。不同的是,该方法是在直流高压发生器的接地线上套上一只电流耦合器,来采集线路中因故障点放电而产生的电流行波信号,这种信号更容易被理解和判读,同时电流耦合器与高压部分无直接的电气连接,因此安全性更高。

5.二次脉冲法

这是近几年来出现的比较先进的一种测试方法。是基于低压脉冲波形容易分析测试精度高的情况下开发出的一种新的测距方法。

其基本原理是:通过高压发生器给存在高阻或闪络性故障的电缆施加高压脉冲,使故障点出现弧光放电。由于弧光电阻很小,在燃弧期间原本高阻或闪络性的故障就变成了低阻短路故障。此时,通过耦合装置向故障电缆中注入一个低压脉冲信号记录下此时的低压脉冲反射波形(称为带电弧波形),则可明显地观察到故障点的低阻反射脉冲;在故障电弧熄灭后,再向故障电缆中注入一个低压脉冲信号,记录下此时的低压脉冲反射波形(称为无电弧波形),此时因故障电阻恢复为高阻,低压脉冲信号在故障点没有反射或反射很小。把带电弧波形和无电弧波形进行比较,两个波形在相应的故障点位置上将明显不同,波形的明显分歧点离测试端的距离就是故障距离。

使用这种方法测试电缆故障距离需要满足如下条件:一是故障点处能在高电压的作用下发生弧光放电;二是测距仪器能在弧光放电的时间内发出并能接收到低压脉冲反射信号。在实际工作中,一般是通过在放电的瞬间投入一个低电压大电容量的电容器来延长故障点的弧光放电时间,或者精确检测到起弧时刻,再注人低压脉冲信号,来保证能得到故障点弧光放电时的低压脉冲反射波形。

这种方法主要用来测试高阻及闪络性故障的故障距离,这类故障一般能产生弧光放电,而低阻故障本身就可以用低压脉冲法测试,不需再考虑用二次脉冲法测试

用这种方法测得的波形比脉冲电流或脉冲电压法得到的波形更容易分析和理解,能实现自动计算,且测试精度较高。

依据脉冲计数方法的不同,也可被称为三次脉冲法或多次脉冲法。


三、电缆故障定点方法


1.声测法

该方法是在对故障电缆施加高压脉冲使故障点放电时,通过听故障点放电的声音来找出故障点的方法。

该方法比较容易理解,但由于外界环境一般很嘈杂,干扰比较大,有时很难分就出真正的故障点放电的声音。

2.声磁同步法

这种方法也需对故障电缆施加高压脉冲使故障点放电。当向故障电缆中施加高压脉冲信号时,在电缆的周围就会产生一个脉冲磁场信号,同时因故障点的放电又会产生一个放电的声音信号,由于脉冲磁场信号传播的速度比较快,声音信号传播的速度比较慢,它们传到地面时就会有一个时间差,用仪器的探头在地面上同时接收故障点放电产生的声音和磁场信号,测量出这个时间差,并通过在地面上移动探头的位置找到这个时间差最小的地方,其探头所在位置的正下方就是故障点的位置

用这种方法定点的最大优点是:在故障点放电时,仪器有一个明确直观的指示从而易于排除环境干扰;同时这种方法定点的精度较高(<0.1m),信号易于理解、排别。

3.音频信号法

此方法主要是用来探测电缆的路径走向。在电缆两相间或者相和金属护层之间(在对端短路的情况下)加入一个音频电流信号,用音频信号接收器接收这个音频电流产生的音频磁场信号,就能找出电缆的敷设路径;在电缆中间有金属性短路故障时对端就不需短路,在发生金属性短路的两者之间加人音频电流信号后,音频信号接收器在故障点正上方接收到的信号会突然增强,过了故障点后音频信号会明显减弱或者消失,用这种方法可以找到故障点。

这种方法主要用于查找金属性短路故障或距离比较近的开路故障的故障点(线路中的分布电容和故障点处电容的存在可以使这种较高频率的音频信号得到传输)。对于故障电阻大于几十欧姆以上的短路故障或距离比较远的开路故障,这种方法不再适用。

4.跨步电压法

通过向故障相和大地之间加入一个直流高压脉冲信号,在故障点附近用电压表检测放电时两点间跨步电压突变的大小和方向,来找到故障点的方法。

这种方法的优点是可以指示故障点的方向,对测试人员的指导性较强;但此方法只能查找直埋电缆外皮破损的开放性故障,不适用于查找封闭性的故障或非直埋电缆的故障;同时,对于直埋电缆的开放性故障,如果在非故障点的地方有金属护层外的绝缘护层被破坏,使金属护层对大地之间形成多点放电通道时,用跨步电压法可能会找到很多跨步电压突变的点,这种情况在10kV及以下等级的电缆中比较常见。


四、国内外电力电缆故障测试设备简述

1.便携式综合测试仪

目前这种设备的组成形式大概有两种;

一种是采用低压脉冲法、脉冲电流法及二次脉冲法三种方法测试故障距离,采用声磁同步法探测故障点位置的仪器。定点时显示磁场波形和声音波形,同时也有路径查找和电缆识别的功能。这种设备测试精度较高。

一种是采用低压脉冲法和脉冲电压法两种方法测试故障点的距离,采用声测法探

测故障点位置的仪器。定点时主要是通过用耳机监听故障的放电声音来判断故障点的位置,测试精度相对要差一些。

便携式综合测试仪的优点是:价格便宜,便于携带,同时测试精度也比较高。缺点是:高压发生器和电容的容量比较小,不易于击穿一些特殊的、需要长时间高电压作用的故障,同时放电声音比较小,不利于故障定点。

2.低档的测试设备 

用电桥法测距或者根本不测距,直接用声测法或跨步电压法对故障电缆进行故障定点,这种设备主要用来测试直埋电缆的开放性故障,演示的时候显得效果比较好且价格便宜,但由于该设备的故障测试技术有一定的局限性,它只能解决一部分故障测试。

3.电缆测试车

这是一个综合性比较强的组合设备,它采用低压脉冲法、脉冲电流法及二次脉冲法或多次脉冲法等几种方法测试故障距离,采用声磁同步法和跨步电压法探测故障点的位置,并配以路径仪和电缆识别仪,另加发电机,有的还带有0.1Hz超低频交流耐压等设备。由于车上配备的高压发生器和电容的容量比较大,更易于电缆故障点的击穿,同时放电的声音也较大,有利于故障定点;缺点是价格比较昂贵,并且测试车易受到道路环境的限制,操作较为复杂。


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