電纜故障定位

1、電纜故障定位1、概述作為電能傳輸?shù)慕橘|(zhì)，電力電纜以其受環(huán)境影響小、可靠性高、占地少和美化城市等優(yōu)點(diǎn)而得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在電纜運(yùn)行過程中，由于絕緣老化變質(zhì)、過熱、過電壓、機(jī)械損傷、腐蝕、絕緣受潮等原因，會產(chǎn)生各種故障。電纜直埋于地下或電纜溝內(nèi)，故障后很難直接看到故障點(diǎn)，為了快速地查找故障點(diǎn)的位置、縮短故障修復(fù)時間，必須使用專用的電纜故障查找儀器和正確的方法。2、電纜故障類型判斷電力電纜故障的分類方法比較多，本文將電力電纜故障分為斷線故障、低阻故障和高阻故障三種類型。斷線故障即開路故障，指電纜各芯絕緣均良好，但有一芯或數(shù)芯導(dǎo)體不連續(xù)。低阻故障即低電阻接地或短路故障，指電纜一芯或數(shù)芯對地絕緣電

2、阻或芯與芯之間的絕緣電阻低于10Zc（Zc為電纜波阻抗，約為1050Q）,導(dǎo)體連續(xù)性良好高阻故障即高電阻接地或短路故障，指電纜一芯或數(shù)芯對地絕緣電阻或芯與芯之間的絕緣電阻低于正常值很多，但高于10Zc，且導(dǎo)體連續(xù)性良好。另外，泄漏性故障和閃絡(luò)性故障是高阻故障的兩種極端形式，在此歸結(jié)到高阻故障X疇。在進(jìn)行電纜絕緣預(yù)防性耐壓試驗(yàn)時，泄漏性故障的泄露電流隨試驗(yàn)電壓的升高而增大，直至超過泄露電流的允許值;閃絡(luò)性故障的泄露電流小而平穩(wěn)，但當(dāng)試驗(yàn)電壓升至某一值時，泄露電流突然增大并迅速產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿。據(jù)統(tǒng)計，電力電纜在運(yùn)行中所發(fā)生的故障中，其中75%為高阻故障，60%以上的故障電阻達(dá)到兆歐級，預(yù)防性試驗(yàn)擊穿

3、的故障電阻不少于90%在兆歐級以上，一般常見的高阻故障有單相接地、兩相短路或接地等。國內(nèi)外對電力電纜的故障定位問題一直比較關(guān)注，并開發(fā)出一些故障定位方法。電力電纜故障定位主要有預(yù)定位（也稱為測距）和精確定位（也稱為定點(diǎn)）兩個重要環(huán)節(jié)。3、故障預(yù)定位故障預(yù)定位是利用發(fā)射脈沖和故障點(diǎn)反射脈沖的時間差與故障點(diǎn)距離成正比的原理確定故障點(diǎn)的距離。由于脈沖波在電纜中傳播的實(shí)際速度很難精確確定，因此只能粗略測出故障點(diǎn)的大致位置，但可以大大縮小精確定點(diǎn)時的查找X圍。電力電纜故障預(yù)定位總體上可以分為兩大類:阻抗法和行波法。阻抗法測量從首端到故障點(diǎn)之間的阻抗，然后利用特定的故障定位方程進(jìn)行預(yù)定位。行波法測量波從首

4、端到故障點(diǎn)往返一次的時間，用這個時間乘以波傳播的速度就得到兩倍的故障距離。1阻抗法阻抗法包括電橋法和分布參數(shù)計算高阻故障法。電橋法用四臂電橋測出電纜芯線的直流電阻或交流電容，再準(zhǔn)確測量電纜實(shí)際長度，按照電纜長度與電阻或電容的正比例關(guān)系，計算出故障點(diǎn)。包括電阻電橋法、電容電橋法和高壓電橋法，分別測試低阻故障、斷線故障和高阻故障（高阻故障需燒穿）。分布參數(shù)計算高阻故障法以分布參數(shù)線路理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出故障測距方程，其原理簡述為:對帶有高阻故障的電纜施加正弦高壓信號，使高阻故障點(diǎn)閃絡(luò)，此時故障點(diǎn)的高阻故障就變?yōu)殡娀‰娮琛Ｒ螂娀〕尸F(xiàn)電阻性，流過故障點(diǎn)的電流和故障點(diǎn)兩端的電壓同相位，采集線路首端的電壓與

5、電流后，基于分布參數(shù)線路理論就可以求出沿線路各點(diǎn)的電壓與電流，從而定位故障點(diǎn)。2行波法行波法包括駐波法和現(xiàn)代法。駐波法是將電力電纜作為高頻傳輸線，利用傳輸線上的駐波諧振現(xiàn)象對電纜的斷線故障和相間或相對地電阻值較低的一類故障進(jìn)行測量，目前已很少使用?，F(xiàn)代法（也稱脈沖反射法）包括低壓脈沖反射法（也稱為雷達(dá)法）、高壓脈沖電流法（包括直閃法和沖閃法卜高壓脈沖電壓法（包括直閃法和沖閃法）和二次脈沖法。低壓脈沖反射法適用于低阻故障和斷線故障，并可測試電纜的全長和行波在電纜中的傳播速度。高壓脈沖電流法、高壓脈沖電壓法和二次脈沖法適用于高阻故障。低壓脈沖反射法向故障電纜注入一個低壓脈沖使其在電纜中傳播，記錄發(fā)

6、射脈沖和故障點(diǎn)反射脈沖之間的時間差t,已知脈沖在電纜中的波速度為v,則測量端到故障點(diǎn)的距離LLx高壓脈沖電壓法（也稱為閃測法）由直流高壓或脈沖高壓信號擊穿電纜故障點(diǎn)，利用放電電壓脈沖在測量端與故障點(diǎn)之間往返一次的時間來測距。高壓脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號，將電纜故障點(diǎn)用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄擊穿故障點(diǎn)所產(chǎn)生的電流行波信號，通過分析判斷電流行波信號在測量端與故障點(diǎn)往返一次所需要的時間來計算故障距離。4、精確定點(diǎn)在測量出電纜的故障距離和路徑后，就可以根據(jù)路徑和距離找到故障點(diǎn)的大概方位，但由于波速的原因，該方位和實(shí)際故障點(diǎn)的位置還存在一定的偏差，因此必須進(jìn)行最后一步

7、:精確定點(diǎn)。最常見的精確定點(diǎn)方法是聲磁同步法和音頻感應(yīng)法。1聲磁同步法向故障相電纜中加高壓脈沖信號，故障點(diǎn)擊穿后沖擊放電時會產(chǎn)生聲音信號，同時放電電流會在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場信號，傳感器感應(yīng)到聲音和磁場信號并記錄下來。由于磁場信號的傳播速度接近光速（30萬千米/小時），遠(yuǎn)大于聲音信號，因此其從故障點(diǎn)傳播到傳感器所用的時間可忽略不計。這樣，同時產(chǎn)生的聲音信號和磁場信號傳到傳感器的時間差近似等于聲音信號從故障點(diǎn)傳到傳感器的時間，該時間乘以聲音的傳播速度即為故障點(diǎn)到傳感器的距離。由于地下填埋物不同以與埋設(shè)的松軟程度不同等原因，聲音在地下傳播的速度也不同且很難確定，根據(jù)聲磁時間差無法確定故障點(diǎn)與傳感器

8、的距離。實(shí)際測試時，傳感器檢測到的最小聲磁時間差的點(diǎn)，就是距離故障點(diǎn)最近的點(diǎn)，即故障點(diǎn)在傳感器的正下方。2音頻感應(yīng)法當(dāng)故障點(diǎn)接地電阻小于10歐姆或?yàn)榻饘傩远搪窌r，沖擊放電聲音很微弱，用音頻感應(yīng)法很難捕捉到聲音信號，這種情況可以使用音頻感應(yīng)法。同用音頻感應(yīng)法探測電纜路徑的原理一樣，向故障電纜加入特定頻率的音頻信號，在電纜周圍會產(chǎn)生同頻率的磁場信號，感應(yīng)線圈感應(yīng)該信號并轉(zhuǎn)換為聲音信號。由于故障點(diǎn)處電阻較小，音頻信號在該處形成回路，因此音頻信號在故障點(diǎn)形成的磁場強(qiáng)度最大。在故障點(diǎn)前沿著電纜路徑移動時會聽到有規(guī)律的、強(qiáng)度相等的音頻信號，而在故障點(diǎn)上方聲音會突然增強(qiáng)數(shù)倍，故障點(diǎn)之后聲音又會明顯變?nèi)酰瑩?jù)此

9、可以找出故障點(diǎn)。5、故障測試設(shè)備1便攜式綜合測試儀目前這種設(shè)備的組成形式大概有兩類:一類是采用低壓脈沖反射法、高壓脈沖電流法與二次脈沖法三種方法測試故障距離，采用聲磁同步法探測故障點(diǎn)位置的儀器;一類是采用低壓脈沖反射法和高壓脈沖電壓法兩種方法測試故障點(diǎn)的距離，采用聲測法探測故障點(diǎn)位置的儀器。定點(diǎn)時主要通過耳機(jī)監(jiān)聽故障的放電聲音來判斷故障點(diǎn)的位置，測試精度相對要差。2低檔的測試設(shè)備用電橋法測距或者根本不測距，直接用聲測法或跨步電壓法對故障電纜進(jìn)行故障定點(diǎn)。這種設(shè)備主要用來測試直埋電纜的開放性故障，價格較便宜，其故障測試技術(shù)有一定的局限性，只能解決一部分故障測試。3電纜測試車這是一種綜合性比較強(qiáng)的組合設(shè)備，它采用低壓脈沖反射法、高壓脈沖電流法與二次脈沖法或多次脈沖法等幾種方法測試故障距離，采用