电力电缆线路故障检测技术研究

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电力电缆线路故障检测技术研究

作者：黄小茹，程仕山

来源：《科技创新导报》 2011年第3期



黄小茹 程仕山

(佛山市南海华林电力电器安装有限公司 广东佛山 528211)

摘 要:通过研究输电线路故障测距方法,总结了各种电力电缆故障诊断方法的优缺点,指出了每种测量方法的适用范围和应用局限性。

关键词:电力电缆 线路故障 检测

中图分类号:TM24 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0122-01

1 引言

电缆事故发生造成大面积停电或生产事故,致使经济受到重大损失,有时还会引起社会负面影响。而电缆事故发生时,事故类型复杂,事故点不易见、难于查找,尤其是敷设于水下、地下等隐蔽的场所,查找事故点非常困难,电缆事故点定位是排除电缆故障的前提条件,准确的电缆故障定位技术可以缩短查找故障点的时间,有利于快速排除故障,减少由电缆故障带来的损失。为此对电力电缆事故的分析,如何快速检测故障点,缩短故障查找时间,减少事故经济损失,是一个很有意义的研究方向。

2 电力电缆故障发生原因

电力电缆绝缘损坏主要包括两个方面。一为制造缺陷:市场上使用的电力电缆多是采用塑料、橡胶等材质作为电力电缆的绝缘材料。二为运行损失:电缆在长期运行情况下,电缆绝缘材料会发生树枝化放电,使得绝缘性能大大降低,可能造成事故。

电缆在使用中因受到外力作用从而造成电缆绝缘损坏或导体断折发生事故。外力作用主要包括机械直接作用、行驶设备碾压、地下不均匀沉降、悬挂电缆自重拉伸、动物啃咬等。外力作用是电力电缆故障产生的最主要原因,该原因占到电力电缆事故发生率的约72%。

电缆超负荷电流运行,造成导体过热,直至绝缘材料的破坏甚至燃烧。电缆受到过电压冲击,绝缘材料承受过电压冲击,造成绝缘击穿。

3 电力电缆故障的距离检测方法

3.1 电桥法

电桥法一直是工程现场检测电缆故障最直接、最简单的操作方法,电桥法按接线形式上可分为正接法和反接法两种。正接电桥法等效电路图如图1所示。

正接电桥法优点是简单、方便、操作安全、精确度高。缺点是电桥法中对电阻R1、R2的要求很高,电阻太大将影响电桥的灵敏度,太小容易计算连线电阻造成误差。且该方法不适用于高阻故障和闪络故障。因为故障电阻高时,电桥中电流很小,一般灵敏度的仪表很难实施测量。


反接电桥法实际是将正接电桥法中的电源与电流表互换后得到的。它克服了正接法不能测量高阻故障的缺点,在对高阻故障定位时,不必对电缆进行烧穿,还可以通过加大电压E的幅度,使故障点击穿,在击穿的同时可以对故障进行定位。

3.2 低压脉冲反射法

低压脉冲反射法又称雷达法,它是受第二次世界大战雷达的启发而发明的,它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差进行测距。低压脉冲反射法用于测量电缆的低阻、短路与断路故障。测量时将脉冲信号自测试端送入被测试电缆。该脉冲将沿着电缆传播,当遇到阻抗不匹配点,如短路点、断路点、中间头时,由于波阻抗失配形成反射,脉冲返回到测量端并被记录下来。

3.3 直流高压闪络法

直流高压闪络法(简称直闪法)用于测量闪络击穿性故障,即故障点电阻极高,在用高压试验设备把电压升到一定值时就会产生闪络击穿现象。故障点的闪络将产生跃变电压波和电流脉冲波。这个跃变电压波和电流脉冲波以行波的形式在故障点和电缆的终端之间往返反射,在电缆的测试端口将电磁波记录下来,便可以根据电磁波的波形判断电波往返反射的时间。

3.4 冲击高压闪络法

当故障处形成贯穿性通道或故障电阻不很高时,随着电压的逐渐增大,只是泄露电流逐步增大,而故障点不闪络或由于泄露电流不断增大,而使试验设备容量受到限制以及由于试验设备的内阻很大,导致故障点加不上高压,电压全降在试验设备的内阻上的现象出现时,必须采用冲击高压闪络法,简称冲闪法。冲击高压闪络法同样具有采集脉冲电压信号和采集脉冲电流信号两种方式,目前现场普遍应用的是采集脉冲电流法。

3.5 远端短路环法

远端短路环法测试接线与正常的测试接线法区别在电缆测量端和终端把故障线芯与一完好线芯连接在一起,得到远端短路的测试波形。将远端短路后的波形与没有短路时的波形进行比较,得到两个不同路径传播过来的脉冲到达时间差。

电力电缆故障的定点检测方法

3.6 冲击放电声测法

声测法定首先要用前面介绍的电缆测距方法对长距离电缆线路进行事故点测距,计算出事故点距离,根据电缆敷设路径找到事故点大致位置。在电缆测试端连接冲击电压装置对电缆施加脉冲高压,故障点产生规则放电,因放电的能量与电缆电容及电压的平方成正比例,较大放电能量在故障点释放,故障点会产生较大的放电声音。然后,在粗测所得的故障点位置的前后,用接收故障点放电声响的装置(即定点仪)来确定故障点的精确位置。放电声最大处,即为电缆故障点所在的位置,实现精确定点。

3.7 声磁同步法

声磁同步法是声测法的改进方法,就是在用声测法的同时再利用电磁波接收装置接收放电产生的电磁波。在故障电缆上施加冲击高压使故障点放电发出爆声,用测量仪器同时检测声音信号和故障点放电产生的脉冲磁场信号。电磁波和声波的接收同步,如果能听到振动声波的同时,又显示出故障点放电电磁波的存在,说明故障点就在附近,否则应视为干扰信号。当背景噪声较大


时可以运用此方法。声磁法可以提高故障点的识别能力,而且通过检测接收到的磁声信号时间差,还可以估计故障点距离探头的位置。

3.8 声磁传播时间差法

在实际测量中,哪一点的信号最强并不很明显,这就会给故障点查找带来困难。声磁传播时间差法就是通过检测放电时所产生的电磁信号与声音信号到达测量仪的时间差对电缆故障定点。时间差最小的位置即为故障点所在位置。只要仪器能够接收到放电声波和放电电磁波,并显示两种信号的时间差,就可以判断测量点距故障点的远近,这是一种比较理想的定点方法。

3.9 音频感应法

音频感应法一般用于探测低阻故障。探测时,用音频信号发生器向待测电缆通入音频电流,发出电磁波;然后,在地面上用探头沿待测电缆路径接受电缆周围电磁场变化的信号,并将之送入放大器进行放大;再将放大后信号送入耳机或指示仪表,根据耳机中声响的强弱或指示仪表示值的大小而定出故障点的位置。







参考文献

[1] 胡雪云,试论电力电缆行波故障测距方法田,江西电力职业技术学院学报,2003,6(1):24-26.

[2] 梁浩、任春明、任立强,电力电缆故障的测试技术及应用,山西电力,2003(5):22-26.

[3] 陈韶勇,李越．电力电缆常见故障检测方法[J]．科技创新导报,2009,19:81．

[4] 周永成．如何提高输电线路故障查找的成功率[J]．科技创新导报,2009,19:201．

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