交联电力电缆故障点的测寻方法
2007-08-08 15:47:13 来源:
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电力18讯:
广东电网公司韶关供电局 李浩波
摘要:针对电力电缆在施工及生产运行中出现的各类故障,该文详细介绍了测寻故障时的粗测和精测方法,并列举了惠斯登电桥法和声测法的实例。
随着城镇的发展,用电量愈来愈大,架空线受到城镇地面、空间、环境保护、安全及美观的限制,因此在城镇中大量采用交联电力电缆。无论是在电缆施工还是在生产运行中,都会出现故障,因此及时、准确地测寻到电缆故障点具有重要意义。
1 原因分析
由于外力破坏,或电缆施工时没有严格按照工艺要求而留下隐患;电力电缆老化使绝缘性能降低;大气过电压、操作过电压等都会使电缆产生击穿。这种击穿一般分为高阻击穿和低阻击穿,用万能表电阻档测量绝缘电阻 < 10 kw者为低阻击穿;> 10 kw不能用低压脉冲法测量的为高阻击穿。对击穿故障点的定位可分为两步:先粗测电缆故障点位置范围,然后精测故障点的精确位置。
2 粗测方法
电桥法。用低压电桥测电缆低阻击穿,主要是利用电阻的大小跟电缆的长度成正比,利用电桥原理测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小,并将它与无故障相做比较,进而确定故障点距离的原理进行的。用电容电桥测电缆开路、断线,当电缆呈断路性质时,由于直流电桥测量臂未能构成直流通路,所以,采用电阻电桥法将无法测量出故障距离,只有采用电容电桥法,并用高压电桥法测泄漏性高阻击穿。
驻波法。根据微波传输线原理,利用传输线的驻波谐振现象,对故障电缆进行测试,本法适用于测低阻及开路故障。
脉冲法。利用传输线的特性阻抗发生变化时的回波现象,在电缆芯线中加上一定的电压,使其不击穿而产生放电故障。放电脉冲在电缆中传播及反射,用数字示波器测出三个脉冲的位置比例,算出故障点的位置(和局放故障点的方法一样),本法适于高阻击穿。
闪络法。用直闪法测闪络性高阻故障;用冲闪法测泄漏性高阻故障,即能测试电缆所有故障,此法能解决其他方法难于解决的高阻故障。
简易办法。不需要特殊设备,将电缆加电压将故障点反复击穿,并烧穿后,在电缆两端接入3 V电池(或蓄电池)的同时,用两个数字毫伏表同时测量电缆两端芯线对铜带的电压,这两个电压的比值即为故障点到两端的距离比,一般误差在3 m以内。
3 精测定位法
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或指示仪表检测信号的变化情况,根据耳机中声响的强弱或仪表指示值的大小定出故障的位置。在电力电缆故障点音频信号最强。
声测法。主要用于高阻故障。加脉冲直流高压于故障电缆芯线和铜带之间,使故障点产生间歇放电,引起电磁波辐射和机械的音频振动,在地面用声波接收器探头拾取震波,根据震波强弱很容易准确判定故障点的位置。
4 实际运用
某10 kV电缆B相接地故障。停电后检查,发现开关正常,电缆A、C两相对地绝缘合格,B相对地绝缘为0,用万用表测电阻只有310 Ω,此故障类型为单相低电阻接地故障。
针对电缆故障类型,决定首先采用惠斯登电桥法来初步确定故障点范围,然后,用声测法来精确判定故障点位置。
4.1 粗测――惠斯登电桥法
接线图如图1所示。
试验设备:
・保珈玛750型直流稳压电源E;
・双掷开关K;
・电阻箱:测量臂电阻R2;
・比例臂电阻R1;
・单臂电桥内的检流计G;
・滑线电阻器:检流计灵敏度调整电阻Rf;
计算方法:电桥平衡时,X = 2LR1/(R1+R2)。
在M侧测量的数据:将N侧A、B两相电缆用线短接,E取直流200 V,R1为400 Ω,R2为970 Ω,代入上式计算出接地故障点在距离N侧0.58L处。
在N侧测量的数据:将M侧A、B两相电缆用线短接,E取直流200 V,R1为442 Ω,R2为1371 Ω,同样代入上式计算出接地故障点在距离M侧0.48L处(即N侧为0.52L处)。
为消除试验引线及短接线等测量误差,取两侧测量的平均值,得出接地故障点大约在距N侧0.55L处。经现场实测此电缆长度为379 m,也就是说接地故障点大约在距N侧208 m处。
4.2 精测――声测法
为精确判定故障点位置,需用声测法,具体方法如下:
接线图如图2。
试验设备:
・试验变压器B:220 V/50 kV,5 kVA;
・水阻R:0.1~0.5 MΩ;
・球隙G:放电电压20 kV;
・电容C:用电缆A相;
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广东电网公司韶关供电局 李浩波
摘要:针对电力电缆在施工及生产运行中出现的各类故障,该文详细介绍了测寻故障时的粗测和精测方法,并列举了惠斯登电桥法和声测法的实例。
随着城镇的发展,用电量愈来愈大,架空线受到城镇地面、空间、环境保护、安全及美观的限制,因此在城镇中大量采用交联电力电缆。无论是在电缆施工还是在生产运行中,都会出现故障,因此及时、准确地测寻到电缆故障点具有重要意义。
1 原因分析
由于外力破坏,或电缆施工时没有严格按照工艺要求而留下隐患;电力电缆老化使绝缘性能降低;大气过电压、操作过电压等都会使电缆产生击穿。这种击穿一般分为高阻击穿和低阻击穿,用万能表电阻档测量绝缘电阻 < 10 kw者为低阻击穿;> 10 kw不能用低压脉冲法测量的为高阻击穿。对击穿故障点的定位可分为两步:先粗测电缆故障点位置范围,然后精测故障点的精确位置。
2 粗测方法
电桥法。用低压电桥测电缆低阻击穿,主要是利用电阻的大小跟电缆的长度成正比,利用电桥原理测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小,并将它与无故障相做比较,进而确定故障点距离的原理进行的。用电容电桥测电缆开路、断线,当电缆呈断路性质时,由于直流电桥测量臂未能构成直流通路,所以,采用电阻电桥法将无法测量出故障距离,只有采用电容电桥法,并用高压电桥法测泄漏性高阻击穿。
驻波法。根据微波传输线原理,利用传输线的驻波谐振现象,对故障电缆进行测试,本法适用于测低阻及开路故障。
脉冲法。利用传输线的特性阻抗发生变化时的回波现象,在电缆芯线中加上一定的电压,使其不击穿而产生放电故障。放电脉冲在电缆中传播及反射,用数字示波器测出三个脉冲的位置比例,算出故障点的位置(和局放故障点的方法一样),本法适于高阻击穿。
闪络法。用直闪法测闪络性高阻故障;用冲闪法测泄漏性高阻故障,即能测试电缆所有故障,此法能解决其他方法难于解决的高阻故障。
简易办法。不需要特殊设备,将电缆加电压将故障点反复击穿,并烧穿后,在电缆两端接入3 V电池(或蓄电池)的同时,用两个数字毫伏表同时测量电缆两端芯线对铜带的电压,这两个电压的比值即为故障点到两端的距离比,一般误差在3 m以内。
3 精测定位法
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或指示仪表检测信号的变化情况,根据耳机中声响的强弱或仪表指示值的大小定出故障的位置。在电力电缆故障点音频信号最强。
声测法。主要用于高阻故障。加脉冲直流高压于故障电缆芯线和铜带之间,使故障点产生间歇放电,引起电磁波辐射和机械的音频振动,在地面用声波接收器探头拾取震波,根据震波强弱很容易准确判定故障点的位置。
4 实际运用
某10 kV电缆B相接地故障。停电后检查,发现开关正常,电缆A、C两相对地绝缘合格,B相对地绝缘为0,用万用表测电阻只有310 Ω,此故障类型为单相低电阻接地故障。
针对电缆故障类型,决定首先采用惠斯登电桥法来初步确定故障点范围,然后,用声测法来精确判定故障点位置。
4.1 粗测――惠斯登电桥法
接线图如图1所示。
试验设备:
・保珈玛750型直流稳压电源E;
・双掷开关K;
・电阻箱:测量臂电阻R2;
・比例臂电阻R1;
・单臂电桥内的检流计G;
・滑线电阻器:检流计灵敏度调整电阻Rf;
计算方法:电桥平衡时,X = 2LR1/(R1+R2)。
在M侧测量的数据:将N侧A、B两相电缆用线短接,E取直流200 V,R1为400 Ω,R2为970 Ω,代入上式计算出接地故障点在距离N侧0.58L处。
在N侧测量的数据:将M侧A、B两相电缆用线短接,E取直流200 V,R1为442 Ω,R2为1371 Ω,同样代入上式计算出接地故障点在距离M侧0.48L处(即N侧为0.52L处)。
为消除试验引线及短接线等测量误差,取两侧测量的平均值,得出接地故障点大约在距N侧0.55L处。经现场实测此电缆长度为379 m,也就是说接地故障点大约在距N侧208 m处。
4.2 精测――声测法
为精确判定故障点位置,需用声测法,具体方法如下:
接线图如图2。
试验设备:
・试验变压器B:220 V/50 kV,5 kVA;
・水阻R:0.1~0.5 MΩ;
・球隙G:放电电压20 kV;
・电容C:用电缆A相;
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