电缆故障的发生伴随着电缆的敷设和使用。随着电缆敷设方式的不同,电缆故障的定位越来越困难。其中,桥梁、隧道、沟渠的明敷方式相对简单,直埋方式最难找到。当故障性质简单时,可在几分钟内使用专用电缆故障定位设备进行定位。当故障特殊时,故障定位通常需要4-5天甚至更长时间。
电缆故障定位的一些技巧
电缆故障定位采用回波法时,有时通过转移故障阶段和接线方式,将复杂故障转化为简单故障,快速确定故障位置,为现场线路抢修赢得时间,对供电部门具有重要意义。
低压电力电缆一般为多芯电缆。敷设后连续使用中出现故障后,一般出现两芯、多芯相间或相对短路故障。有时,当检测到一个芯收集的故障波形不理想时,可以考虑将接线转换到其他故障芯进行故障波形检测,往往会产生意想不到的效果。收集和检测到的波形会变得典型和规则,因此可以快速确定电缆故障点的具体位置。
在长期电缆客户的现场测量过程中,发现小截面铜芯直埋电力电缆(35mm2及以下)和铝芯电缆发生故障后,可能同时伴有短路和断线故障。现场检查时,短路故障会根据不同故障芯的故障性质转化为断线故障测量,往往事半功倍。
对于内衬层采用挤压装甲的中压直埋电力电缆,故障原因主要是由外部机械损伤引起的。当绝缘线芯发生故障时,内衬层可能已经损坏。当电缆绝缘故障相对特殊时,很难使用专业的电缆故障仪器来收集波形。可以考虑使用声学测量方法,将高压脉冲直接应用于电缆的钢带和铜屏蔽层之间,通常很快就会被指定。
在现场测量过程中,当低压电缆故障定点采用声学测量方法时,当高压线和地线连接到外观和金属屏蔽或装甲之间时,由于绝缘电阻处于低电阻金属连接状态,声音很小,不能使用探头听指定点,效果不理想。通过多次现场实际听力侧,发现放电球间隙之间的距离适当增加,高压和接地线在故障两相之间连接,放电声往往增大,故障点迅速确定。
快速准确定位电缆故障点的方法
精确定位电缆故障点的方法,其中故障电缆的总长度为已知数据,包括以下步骤:去除故障电缆上的负载,分离两端芯,并悬挂,以故障电缆一端的位置作为检测点;用数字绝缘电阻测试仪测量分离线芯,以及线芯与屏蔽钢带之间的绝缘电阻,确定故障线芯,即故障线芯;然后测量故障线芯与屏蔽钢带之间的直流电阻;测量的直流电阻小于或等于1?kΩ采用电缆故障定位桥和波反射电缆故障定位仪分别测量故障点与检测点之间的电缆长度值,确定故障点位置;如果两个装置测量的故障点位置差大于容差距离,以波反射电缆故障定位仪的测试结果为准。如果差小于或等于容差距离,则确定两个装置测量的故障点位置之间的范围为故障点范围;测量的直流电阻大于1kΩ采用波反射电缆故障定位仪测量任何故障线芯,确定故障点与检测点之间的电缆长度值,确定故障点位置,以故障点位置为中心,容差距为半径,确定故障点范围;如果测量的DC电阻不同,使用波反射电缆故障定位仪测量故障点与检测点之间的电缆长度值,确定故障点位置,以故障点位置为中心,容差距离为半径,确定故障点范围;上述容差距离为5m;c)用电缆故障定位电源在检测点位置对故障线芯或故障线芯与钢带之间施加脉冲电压;在步骤B中确定的故障点范围内,根据声音判断找到故障点的准确位置或使用电缆故障定点仪。在步骤B中确定的故障点范围内,采用声磁同步法找到电缆故障点的准确位置。
电缆故障点的查找方法:
1.低压脉冲法(简称脉冲法)
当线路输入脉冲波时,脉冲以V的速度沿线路传输。当行Lx距离遇到故障点后,被反射回输入端。其往返时间为T,V为电波在线路中的传播速度,与线路的一次参数有关。它是每条线路的固定值,可以通过计算和DFDL-S电缆故障测试仪来测量。脉冲源的发射脉冲和线路故障点的反射波用显示器实时显示,仪器提供的时钟信号可以测量时间T。
对于电缆的低电阻接地、短路故障和断线故障,以及冲压方法可以很容易地测量故障距离。但对于高电阻故障,由于在低电压脉冲作用下仍表现出高阻抗,反射波不明显,甚至没有反射。在这种情况下,需要增加一定的直流高压或冲击高压来放电,并利用闪络电弧形成瞬时短路来产生电波反射。
2.直流高压闪络法(简称直流闪络法)
当故障电阻极高,尚未形成稳定的电阻通道时,可以使用逐渐上升的直流电压进行测量电缆。在一定电压值后,故障点首先被击穿,形成闪络,利用闪络电弧形成短路反射,反射回波在输入端由高电阻源形成开路反射。这样,电压就会在输入端和故障点之间反射多次,直到能量耗尽。
3.冲击高压闪络法(简称冲击闪络法)
当故障电阻降低并形成稳定的电阻通道时,由于设备容量的限制,DC高压无法增加,因此需要改为冲击电压测试。DC高压通过球间隙对电缆充电,直到击穿,仍然使用其形成的闪络电弧产生短路反射。电缆输入端应增加测量电感L以读取回波。原理线路如图4所示,电波在故障点短路反射,输入端L反射,同时形成多次反射。由于电感L的自感现象,L的阻流作用开始呈现开路反射,一定时间后随着电流的增加呈现短路反射。整条线路由电容C和电感L组成,形成L-C放电的大过程。因此,线路输入端呈现的波过程是一个快速脉冲反射波,如图5所示。故障的距离可以从反射波的间隔中找到。
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