電纜故障測(cè)試方法的評(píng)價(jià) 電纜故障測(cè)試方法的評(píng)價(jià) 長(zhǎng)期以來(lái),涌現(xiàn)出了許多測(cè)量方法與儀器,這些方法與儀器適用于不同故障情況,各有優(yōu)缺點(diǎn),這里就故障測(cè)距與定點(diǎn)儀器簡(jiǎn)單地做
電纜故障測(cè)試方法的評(píng)價(jià)
電纜故障測(cè)試方法的評(píng)價(jià)
長(zhǎng)期以來(lái),涌現(xiàn)出了許多測(cè)量方法與儀器,這些方法與儀器適用于不同故障情況,各有優(yōu)缺點(diǎn),這里就故障測(cè)距與定點(diǎn)儀器簡(jiǎn)單地做一下評(píng)價(jià)和比較。
1.故障測(cè)距
1)電橋法
電橋法是一種經(jīng)典測(cè)試方法。
電橋法測(cè)試線路的連接如圖1.5a所示,將被測(cè)電纜終端故障相與非故障相短接,電橋兩臂分別接故障相與非故障相,圖1.5b給出了等效電路圖。
仔細(xì)調(diào)節(jié)R2數(shù)值,總可以使電橋平衡,即CD間的電位差為0,無(wú)電流流過(guò)檢流計(jì),此時(shí)根據(jù)電橋平衡原理可得:
R3/R4=R1/R2 (1.1)
R1、R2為已知電阻,設(shè):R1/R2=K,則
R3/R4=K
由于電纜直流電阻與長(zhǎng)度成正比,設(shè)電纜導(dǎo)體電阻率為R0,L全長(zhǎng)代表電纜全長(zhǎng), LX、、L0分別為電纜故障點(diǎn)到測(cè)量端及末端的距離,則R2可用(L全長(zhǎng)+L0)R0代替,根據(jù)式(1.1)可推出:
L全長(zhǎng)+L0=KLX
而 L0=L全長(zhǎng)-LX,所以
LX=2L全長(zhǎng)/(K+1)
電纜斷路故障可用電容電橋測(cè)量,原理與上述電阻電橋類似。
電橋法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便、精確度高,但它的重要缺點(diǎn)是不適用于高阻與閃絡(luò)性故障,因?yàn)楣收想娮韬芨叩那闆r下,電橋里電流很小,一般靈敏度的儀表,很難探測(cè),實(shí)際上電纜故障大部分屬于高阻與閃絡(luò)性故障。在用電橋法測(cè)量故障距離之前,需用高壓設(shè)備將故障點(diǎn)燒穿,使其故障電阻值降到可以用電橋法進(jìn)行測(cè)量的范圍,而故障點(diǎn)燒穿是件十分困難的工作,往往要花費(fèi)數(shù)小時(shí),甚至幾天的時(shí)間,尤其對(duì)于目前大量使用的鉸鏈聚乙烯類的塑料電纜,多數(shù)情況無(wú)法將故障點(diǎn)燒穿,十分不方便,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障點(diǎn)燒斷,故障電阻反而升高的現(xiàn)象,或是故障電阻燒得太低,呈永久短路,以至不能用放電聲測(cè)法進(jìn)行最后定點(diǎn)。電橋法的另一缺點(diǎn)是需要知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度等原始技術(shù)資料,當(dāng)一條電纜線路內(nèi)是由導(dǎo)體材料或截面不同的電纜組成時(shí),還要進(jìn)行換算,電橋法還不能測(cè)量三相短路或斷路故障。
現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)上電橋法用的越來(lái)越少了,不過(guò)一些測(cè)試人員,尤其是老的測(cè)試人員,仍然習(xí)慣于使用該方法。特別是對(duì)一些特殊的故障沒(méi)有明顯的低壓脈沖反射,但又不容易用高壓擊穿,如故障電阻不是太高的話,使用電橋法往往可以解決問(wèn)題。隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在采用高壓電橋后,故障電阻的限制有了很大改善。但是由于故障點(diǎn)的特殊性,不只表現(xiàn)為電阻特性,對(duì)于閃絡(luò)性故障仍然不能使用,儀器的可靠性也受到考驗(yàn)。
2)低壓脈沖反射法
低壓脈沖反射法,又叫雷達(dá)法,是受二次世界大戰(zhàn)雷達(dá)的啟發(fā)而發(fā)明的,它通過(guò)觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時(shí)間差測(cè)距(詳見(jiàn)第三章敘述)。
低壓脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀、不需要知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度等原始技術(shù)資料。根據(jù)脈沖反射波形還可以容易地識(shí)別電纜接頭與分支點(diǎn)的位置。
低壓脈沖反射法的缺點(diǎn)是仍不能適用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)性故障。
3)脈沖電壓法
脈沖電壓法,又稱閃測(cè)法,是六十年代發(fā)展起來(lái)的一種高阻與閃絡(luò)性故障測(cè)試方法。國(guó)內(nèi)有數(shù)家企業(yè)生產(chǎn)、銷售該原理的電纜故障閃測(cè)儀。
首先使電纜故障在直流高壓或脈沖高壓信號(hào)的作用下?lián)舸缓?,通過(guò)觀察放電電壓脈沖在觀察點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間測(cè)距。
脈沖電壓法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是不必將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿,直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號(hào),測(cè)試速度快,測(cè)量過(guò)程也得到簡(jiǎn)化,是電纜故障測(cè)試技術(shù)的重大進(jìn)步。
脈沖電壓法的缺點(diǎn)如下:
A.安全性差,儀器通過(guò)一電容電阻分壓器分壓測(cè)量電壓脈沖信號(hào),儀器與高壓回路有電耦合,很容易發(fā)生高壓信號(hào)串入,造成儀器損壞。
B.在利用閃測(cè)法測(cè)距時(shí),高壓電容對(duì)脈沖信號(hào)呈短
路狀態(tài),需要串一電阻或電感以產(chǎn)生電壓信號(hào),增加了接線的復(fù)雜性,且降低了電容放電時(shí)加在故障電纜上的電壓,使故障點(diǎn)不容易擊穿。
C.在故障放電時(shí),特別是進(jìn)行沖閃測(cè)試時(shí),分壓器耦合的電壓波形變化不尖銳,難以分辨。
4)脈沖電流法
脈沖電流法是八十年代初發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)試方法,以安全、可靠、接線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)顯示了強(qiáng)大的生命力。
脈沖電流法(詳見(jiàn)第四章)與脈沖電壓法的區(qū)別在于:前者通過(guò)一線性電流耦合器測(cè)量電纜故障擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào),成功地實(shí)現(xiàn)了儀器與高壓回路的電耦合,省去了電容與電纜之間的串聯(lián)電阻與電感,簡(jiǎn)化了接線,傳感器耦合出的脈沖電流波形亦比較容易分辨。
5)二次脈沖法
二次脈沖測(cè)試技術(shù)是九十年代發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)技術(shù)。由于脈沖電流法、脈沖電壓法的波形不容易分析,給測(cè)試人員造成很大的不便。國(guó)外很早就開(kāi)始研究二次脈沖測(cè)試技術(shù)。以其操作簡(jiǎn)單、波形容易分析,受到電纜測(cè)試工作者的歡迎,但由于設(shè)備復(fù)雜,技術(shù)難點(diǎn)多,設(shè)備的價(jià)格很高,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)一直被進(jìn)口設(shè)備獨(dú)占。近年來(lái),隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)人員的努力,此項(xiàng)技術(shù)已被國(guó)內(nèi)的幾家公司掌握。淄博信易杰電氣公司有幸成為其中的佼佼者。
首先是電纜故障在直流高壓或脈沖高壓信號(hào)的作用下?lián)舸瑫r(shí)采用延弧技術(shù)、續(xù)弧技術(shù)使電弧持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)并保持穩(wěn)定;其次,在沒(méi)有擊穿故障點(diǎn)時(shí),向電纜注入測(cè)量信號(hào),得到參考波形;在延弧時(shí)注入一次或多次測(cè)量信號(hào),得到一個(gè)或多個(gè)比較波形;將兩次得到的波形同時(shí)顯示出來(lái),可以很明顯的顯示出差異,大大降低了波形分析的難度。二次脈沖技術(shù)以其操作簡(jiǎn)單,波形易于分析,受到廣大技術(shù)人員的好評(píng)。隨著設(shè)備逐步國(guó)產(chǎn)化,市場(chǎng)占有率必然會(huì)逐步提高,最終成為主流產(chǎn)品。
6)對(duì)測(cè)距方法與儀器選擇的建議
目前,普遍采用行波測(cè)距法。低阻與斷路故障采用低壓脈沖反射法,它比電橋法簡(jiǎn)單直接;測(cè)量高阻與閃絡(luò)性故障采用二次脈沖法、脈沖電流法;三者都是通過(guò)脈沖信號(hào)在故障點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)之間往返一次時(shí)間測(cè)距,但低壓脈沖反射法是主動(dòng)向電纜發(fā)射探測(cè)電壓脈沖,脈沖電流法是被動(dòng)記錄故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖電流信號(hào);二次脈沖測(cè)試法則是分別在故障點(diǎn)沒(méi)有被擊穿和擊穿延弧時(shí),分兩次或多此主動(dòng)向電纜發(fā)射測(cè)試信號(hào);信號(hào)的記錄與處理顯示可由同一個(gè)電路完成,故可方便地使儀器同時(shí)實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能。
2. 故障定點(diǎn)
電纜故障的精確定點(diǎn)是故障探測(cè)的關(guān)鍵。目前,比較常用的方法是沖擊放電聲測(cè)法、 主要用于低阻故障定點(diǎn)的音頻感應(yīng)法以及我公司創(chuàng)新的快速磁場(chǎng)預(yù)定位法。實(shí)際應(yīng)用中,通常因電纜故障點(diǎn)環(huán)境困素復(fù)雜,如振動(dòng)噪聲過(guò)大、電纜埋設(shè)深度過(guò)深等,造成聲測(cè)法定點(diǎn)困難,成為快速找到故障點(diǎn)的主要矛盾。利用我公司創(chuàng)新的快速磁場(chǎng)預(yù)定位法后,將大大提高定點(diǎn)的速度。
聲磁同步檢測(cè)法(詳見(jiàn)第六章),提高了抗振動(dòng)噪聲干擾的能力;通過(guò)檢測(cè)接收到的磁聲信號(hào)的時(shí)間差,可以估計(jì)故障點(diǎn)距離探頭的位置;比較在電纜兩側(cè)接收到脈沖磁場(chǎng)的初始極性,亦可以在進(jìn)行故障定點(diǎn)的同時(shí)尋找電纜路徑。
快速磁場(chǎng)預(yù)定位法,利用延弧、續(xù)弧技術(shù),在拉弧期間注入音頻信號(hào),通過(guò)檢測(cè)音頻信號(hào),查找故障點(diǎn)。此方法發(fā)展了傳統(tǒng)的音頻法,克服了音頻感應(yīng)法只能測(cè)試低阻故障的局限,發(fā)揚(yáng)了音頻感應(yīng)法方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)。會(huì)大大提高定點(diǎn)的速度,為技術(shù)人員提供便利。
3. 新一代智能化電纜故障探測(cè)儀器
現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展,促進(jìn)了電纜故障探測(cè)儀器的進(jìn)步。儀器正向智能化方向發(fā)展,能對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理,自動(dòng)計(jì)算故障點(diǎn);記憶測(cè)量波形;打印輸出波形及測(cè)量結(jié)果;并具有體積小、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。西安光大百納電子科技有限公司提供的CD系列電纜故障測(cè)試儀與電纜故障定點(diǎn)儀,是這種發(fā)展的一個(gè)代表,正迅速在全國(guó)推廣,受到了廣大用戶的歡迎。