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电力电缆故障的检测方法

关键词:电桥法 电力电缆 绝缘电阻

时间:2020-06-30 10:58:42      来源:网络

电桥法是电力电缆测距的经典方法,其历史比较悠久。包括直流电阻电桥法、直流高压电阻电桥法和电容电桥法等。电阻电桥法只能测试一些单相对地或两相间绝缘电阻比较低的电缆故障;高压电桥法主要用于测试阻值大于10KΩ而小于兆欧的主绝缘单相接地故障或相间并对地故障;电容电桥法主要测试电缆的开路断线故障。

  电桥法是电力电缆测距的经典方法,其历史比较悠久。包括直流电阻电桥法、直流高压电阻电桥法和电容电桥法等。电阻电桥法只能测试一些单相对地或两相间绝缘电阻比较低的电缆故障;高压电桥法主要用于测试阻值大于10KΩ而小于兆欧的主绝缘单相接地故障或相间并对地故障;电容电桥法主要测试电缆的开路断线故障。

  电桥法操作相对简单方便,但需要事先知道电缆的准确长度等原始资料,同时不适用于检测高阻故障。而实际电力电缆故障中的绝大多数为高阻故障。因为在故障电阻很高的情况下,电桥电流很小,一般灵敏度的仪表难以探测。

  (2)行波法

  1)低压脉冲法

  低压脉冲法主要用于测量电缆的开路、短路和低阻故障的故障距离;同时还可用于测量电缆长度、波速度和识别定位电缆中间头、T形接头与终端头等。

  测试原理:从测试端向电缆中输入一个低压脉冲信号,该脉冲信号沿着电缆传播,当遇到电缆中的阻抗不匹配点时,如开路点、短路点、低阻故障点等,会产生反射脉冲。根据反射脉冲和发射脉冲的往返时间差Dt及脉冲传播速度V,计算故障点的位置。如图3、图4所示,分别为开路故障测试原理电路、泄漏性故障(低阻故障)测试原理电路图。

  泄漏性故障(低阻故障)测试原理电路

  2)高压脉冲法

  高压脉冲法是利用高压信号使电缆故障瞬间变成短路或低阻故障,使故障点反射系数接近-1,故障点近乎产生全反射。通常有两种基本的闪络法,即直闪法和冲闪法。闪络法测试电缆故障时,电缆故障点形成的反射波是高电压脉冲波,不能直接通过仪器进行显示,通常需要取样器,将故障点在高电压作用下形成的高压脉冲转换成仪器所需要的低压脉冲信号。根据取样方式的不同,又分为电压法、电流法及电压感应法,其取样器原理图如图5所示。

  三种取样器原理图

  其中,R1为分压电阻、R2为取样电阻、Lp为电流取样器、C为储能电容、B为变压器。

  直流高压闪络法(直闪法):在故障电缆上施加直流电压,使故障点击穿房放电,发生闪络。然后通过记录测量故障点击穿产生的电流行波信号在测试端和故障点之间往返一次所需的时间t,再根据行波在电缆中的传输速度V,就可以计算出故障距离。直闪法主要用于测试电力电缆闪络性高阻故障,也可用于测试阻值特别高,但与完好相相比阻值较低的泄露性高阻故障。如图6所示为直闪法测试原理线路。

  冲击高压闪络法(冲闪法):由于直闪法所采用的直流高压电源的等效内阻比较大,电源输出功率受到了一定限制,对于绝大多数泄露性高阻故障,直闪法不能进行测试。

  冲闪法正是利用大容量的充电电容作为直流高压电源,接到故障电缆使故障点闪络放电形成瞬间短路。主要用于测试电力电缆的泄露性高阻故障,也可用于测试电力电缆的低阻、开路及闪络性高阻故障。其测试原理线路与直闪法基本相同,不同的只是在储能电容与电缆之间串入一球形间隙,如图7所示为冲闪法测试原理线路。

 

  冲击高压闪络法接线原理图

  其中,T1为调压器、T2为高压试验变压器、C为储能电容器、L为线性电流耦合器、Js为放电间隙。

  2、电力电缆故障点精测

  (1)声测法

  利用故障点放电时所产生的声波进行定点,声音传感器在电力电缆上方将声音信号检测出来,声音最大的地方为故障点所在的位置,离故障点越远,振动声音越小。

  (2)声磁同步法

  利用故障点在冲击电压作用下闪络放电时,同时接收故障点放电所产生的电磁波和振动声波,判断出所测信号是否由故障点的放电产生来准确的判断故障点位置。

  (3)音频感应法

  在被测电路的一端给电缆的故障相加一定功率的低压音频信号,当被测信号传输到短路或断线点后,却不能继续沿着电缆传输,从而电缆故障点两边将有明显的信号大小变化,如果在电缆路径的上方通过接收器来探测信号的变化情况,即可确定故障点位置。

  同时电缆各项基础资料的准确性与完整性对提高故障点查找效率也非常重要,如电缆敷设走向、电缆总长度、电缆中间接头分布等。

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