電纜故障定位技術(shù)介紹

1、2021/3/171 電力電纜故障定位新技術(shù)介紹2021/3/172提提 綱綱l電纜基本知識(shí)與分類l電纜故障定位原理1:判斷故障性質(zhì)l電纜故障定位原理2:粗測(cè)l電纜故障定位原理3:精確定點(diǎn)l電纜故障定位原理4:電纜管線定位2021/3/173電纜基本知識(shí)與分類2021/3/1746-35kV6-35kV交聯(lián)聚乙烯XLPEXLPE絕緣電力電纜2021/3/175380V380V聚氯乙烯聚氯乙烯PVCPVC電力電纜圖片電力電纜圖片2021/3/176電力電纜的基本結(jié)構(gòu) 電纜 蘋果l導(dǎo)體 果核l絕緣 果肉l護(hù)套 果皮除1至3kV電纜外,均有屏蔽層2021/3/177電纜的護(hù)層l為使電纜適應(yīng)各種使用環(huán)

2、境的要求而在電纜上所施加的保護(hù)覆蓋層,叫電纜護(hù)層。l內(nèi)護(hù)層,外護(hù)層l可大致分為:金屬護(hù)層、塑料護(hù)層,復(fù)合護(hù)層、特種護(hù)層。2021/3/178電纜的分類根據(jù)IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),電纜定義是:用以傳輸電(磁)能、信息和實(shí)現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。l電力電纜,如聚氯乙烯電力電纜,交聯(lián)XLPE電纜l通信電纜和通信光纖,如中移動(dòng)、中國(guó)電信、聯(lián)通等l控制電纜,如發(fā)電廠內(nèi)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)控制用電纜l裸導(dǎo)線,如架空線，鐵塔、電線桿上架設(shè)l繞組線，如漆包線，在變壓器、電動(dòng)機(jī)內(nèi)l油井電纜，對(duì)防油浸和機(jī)械拉力有特殊要求l煤礦電纜l電氣裝備用電線電纜，如布電線、船用電纜等2021/3/179電力電纜的品種絕緣類型電纜名稱電壓等

3、級(jí)kV允許最高工作溫度油浸紙絕緣電纜粘性浸漬絕緣電纜1-3516kV 為 80 10kV 為 657035kV為 65不滴流電纜1-35自容式充油電纜66-7508085塑料絕緣電纜聚氯乙烯電纜1-665聚乙烯電纜6-40070交聯(lián)聚乙烯電纜0.4-50090橡皮絕緣電纜天然丁苯橡皮電纜0.5-665乙丙橡皮電纜1-13890丁基橡皮電纜1-3580氣體絕緣電纜管道氣體絕緣電纜220-500902021/3/1710電纜故障類型l低阻接地故障l高阻接地故障l短路故障l斷線故障l閃絡(luò)性故障l混合故障2021/3/1711R 1 k ,低阻故障低阻故障Test or Problem絕緣電阻測(cè)量絕緣

4、電阻測(cè)量確定故障電纜的絕緣電阻確定故障電纜的絕緣電阻1 k R 高阻故障預(yù)定位高阻故障預(yù)定位脈沖反射儀配合高壓?jiǎn)卧M(jìn)行測(cè)量脈沖反射儀配合高壓?jiǎn)卧M(jìn)行測(cè)量弧反射法弧反射法 （二次脈沖法）（二次脈沖法）三次脈沖法三次脈沖法衰減法衰減法脈沖電流法脈沖電流法低阻故障預(yù)定位低阻故障預(yù)定位無(wú)需加高壓無(wú)需加高壓,只用脈沖反射儀測(cè)量只用脈沖反射儀測(cè)量脈沖反射測(cè)量脈沖反射測(cè)量外護(hù)套故障預(yù)定位外護(hù)套故障預(yù)定位 （電壓降法、電橋法）（電壓降法、電橋法）故障電纜故障電纜或接頭試驗(yàn)或接頭試驗(yàn)對(duì)接頭進(jìn)行對(duì)接頭進(jìn)行0.1Hz試驗(yàn)試驗(yàn)對(duì)故障電纜進(jìn)行對(duì)故障電纜進(jìn)行DC試驗(yàn)試驗(yàn)確定故障點(diǎn)的擊穿電壓確定故障點(diǎn)的擊穿電壓電纜投入運(yùn)行

5、電纜投入運(yùn)行通過(guò)通過(guò)試驗(yàn)試驗(yàn)2021/3/1712精確定點(diǎn)精確定點(diǎn)修復(fù)電纜修復(fù)電纜電纜路徑測(cè)尋電纜路徑測(cè)尋高阻故障高阻故障距離法距離法聲音和磁場(chǎng)聲音和磁場(chǎng)的時(shí)間差的時(shí)間差低阻和死接地故障低阻和死接地故障音頻絞合法音頻絞合法和和最小扭曲法最小扭曲法外護(hù)套故障外護(hù)套故障跨步電壓法跨步電壓法電纜識(shí)別電纜識(shí)別（多根并行敷設(shè)的運(yùn)行電纜中找出故障電纜）（多根并行敷設(shè)的運(yùn)行電纜中找出故障電纜）2021/3/1713電纜故障定位原理電纜故障定位原理1:1:判斷故障性質(zhì)判斷故障性質(zhì)l需要儀表:萬(wàn)用表和搖表（高阻計(jì)）各一只,最好是指針式l用搖表分別測(cè)量線芯對(duì)地絕緣電阻和相間絕緣電阻,單位:兆歐l在電纜遠(yuǎn)端將三相短

6、路,在近端用萬(wàn)用表測(cè)量相間導(dǎo)體電阻,單位:歐姆2021/3/1714電纜故障定位原理電纜故障定位原理2:2:粗測(cè)粗測(cè)l粗測(cè),又稱電纜故障測(cè)距,在電纜的一端使用儀器確定電纜故障點(diǎn)距離l常用的方法有電橋法和波反射法l電橋法:低壓電橋法和高壓電橋法l波反射法TDR:一次脈沖法（低壓脈沖法）、二次脈沖法、三次脈沖法2021/3/1715惠斯通電橋的基本原理利用故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成Whitestone/Murray電橋,是傳統(tǒng),經(jīng)典的定位方法 A A相相鋁鋁護(hù)護(hù)套套主主絕絕緣緣線線芯芯R Rp pPGB B相相r rr r: :比比例例電電位位器器 G G：檢檢流流計(jì)計(jì)2021/3/1

7、716電橋的等效電路電橋的等效電路設(shè)被測(cè)電纜兩端至擊穿點(diǎn)的距離為L(zhǎng)1和L2,電纜全長(zhǎng)為L(zhǎng),它們對(duì)應(yīng)的線芯電阻為R1,R2 顯然 L1/L2=R1/R2 接入電橋后構(gòu)成如右電路 圖中r1+r2=r0 為比例電位器,其電阻值對(duì)應(yīng)于刻度盤讀數(shù)P 平衡后有L1/L2=R1/R2 =r1/r2 L1/L=r1/r0=P%（百分之P） 因此L1=P % L2021/3/1717電橋法的特點(diǎn)l利用故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成Murray電橋,是傳統(tǒng),經(jīng)典的定位方法。l設(shè)備價(jià)格低,操作簡(jiǎn)單。l由于過(guò)去低壓電橋法儀器測(cè)量電壓低,通常被認(rèn)為不適宜高阻。l引線采用四端子測(cè)量，可獲得高精度定位比例。l須將電

8、橋置于高壓側(cè)，而操作鈕安全接地，確保人身安全。l高壓電橋徹底解決了電橋法用于高阻定位的局限性。l電橋法無(wú)盲區(qū)、精確、使用方便2021/3/1718波反射法l脈沖波在電纜中以一定速度傳播,在電纜擊穿點(diǎn)或電纜端部反射,波反射法根據(jù)脈沖的時(shí)間差定位,適用范圍廣,可以定位未知電纜長(zhǎng)度及斷線故障。2021/3/1719txlxl =v tx2xvtxlx脈沖往返傳播時(shí)間電纜長(zhǎng)度波速度l =2xv tx2v波速的一半傳播時(shí)間和距離傳播時(shí)間和距離脈沖反射脈沖反射2021/3/1720G=FaultyCable2021/3/1721G=FaultyCable2021/3/1722Peaktopeak=LG=F

9、aultyCable2021/3/1723G=故障電纜三次脈沖弧反射法三次脈沖弧反射法 ARM Plus專門的脈沖發(fā)生器2021/3/1724弧反射法的弧反射法的參考波形和故障波形參考波形和故障波形2021/3/1725等效電路圖等效電路圖電纜模型電纜模型電纜截面RLGC電纜的等效電路圖電纜的等效電路圖C .G .L .R .并聯(lián)電容并聯(lián)電容 并聯(lián)電導(dǎo)并聯(lián)電導(dǎo) 串聯(lián)電感串聯(lián)電感串聯(lián)電阻串聯(lián)電阻2021/3/1726txlxl =v tx2xvtxlx脈沖往返傳播時(shí)間電纜長(zhǎng)度波速度l =2xv tx2v波速的一半傳播時(shí)間和距離傳播時(shí)間和距離脈沖反射脈沖反射2021/3/17270%100%窄脈沖

10、高衰減,傳播較近的距離原因:包含高頻元件0%100%寬脈沖脈沖反射儀好電纜脈沖寬度的影響脈沖寬度的影響反射波形反射波形 (100% 反射反射)低衰減,傳播較遠(yuǎn)的距離原因:包含低頻元件2021/3/1728電纜故障定位原理電纜故障定位原理3:3:精確定點(diǎn)精確定點(diǎn)l精確定點(diǎn):電纜運(yùn)行或檢修技術(shù)人員根據(jù)電纜故障粗測(cè)的結(jié)果,在電纜故障點(diǎn)附近,通過(guò)儀器和設(shè)備對(duì)電纜故障點(diǎn)的位置進(jìn)行精確定位的過(guò)程。這一步驟的結(jié)論是在0.1米的范圍內(nèi)指出故障點(diǎn)位置。l基本方法是聲磁同步法、跨步電壓法和音頻感應(yīng)法2021/3/1729高壓脈沖發(fā)生器高壓脈沖發(fā)生器聲磁同步法精確定點(diǎn)2021/3/1730管道中電纜故障的定位管道中

11、電纜故障的定位lx=lgt1t1t2+舉例:t1=38,4,t2=10,3,lg=50m38,438,410,3+lx=50=39,4mlgt1t2l1l22021/3/1731Surgecoil故障音頻絞接法給相間死接地故障精確定點(diǎn)音頻絞接法給相間死接地故障精確定點(diǎn)2021/3/1732音頻絞接法對(duì)單相死接地故障精確定點(diǎn)音頻絞接法對(duì)單相死接地故障精確定點(diǎn) 故障故障Surgecoil2021/3/17331) 開始界面開始界面2)最大法最大法,最小法最小法,信號(hào)以及深度和電流顯示信號(hào)以及深度和電流顯示最小扭曲法最小扭曲法32021/3/1734最小扭曲法最小扭曲法42021/3/1735電纜故

12、障定位原理電纜故障定位原理4:4:電纜管線定位電纜管線定位l并非必須步驟,如電纜檔案齊全則省略本環(huán)節(jié)l解決問題:城市改造頻繁,圖紙中的參照物消失;用戶沒有電纜資料保管意識(shí),竣工后沒有保存電纜路徑資料l由于電力電纜運(yùn)行時(shí)具有高壓,按照電力規(guī)程，除定出管線位置外，還需進(jìn)行電纜準(zhǔn)確識(shí)別，確保鋸電纜時(shí)的人身和設(shè)備安全2021/3/1736音頻發(fā)生器的連接音頻發(fā)生器的連接兩種方法兩種方法選擇需要的發(fā)射功率! 選擇最適合的方法!有可能使用在運(yùn)行電纜上接收信號(hào)隨距離減弱最佳連接方式直接連接直接連接不可能使用在運(yùn)行電纜上音頻發(fā)生器輸出功率3W至500W優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)感應(yīng)耦合感應(yīng)耦合2021/3/1737路徑測(cè)尋（最大值法）路徑測(cè)尋（最大值法）測(cè)尋線圈在水平位置音頻電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)和音量的強(qiáng)度信號(hào)和音量的強(qiáng)度音頻音頻發(fā)生器發(fā)生器2021/3/1738測(cè)尋線圈在垂直位置路徑測(cè)尋（最小值法）路徑測(cè)尋（最小值法）音頻電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)和音量的強(qiáng)度信號(hào)和音量的強(qiáng)度音頻音頻發(fā)生器發(fā)生器2021/3/1739路徑測(cè)尋（極大值法路徑測(cè)尋（極大值法SuperMaximum）最小值法最大值法反向的最小值Super Maximum極大值法極大值法X2021/3/1740100%60%-20%-20%10%10%10%10%+40%電流2021/3/1741100%60%-20%-20%10%10