电缆故障测试方法及选择
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目前国内外已有的电缆故障测试技术

目前国内外关于电缆测试的技术日新月异,有不少新原理的测试技术,同样的原理,各个厂家实现方式又各有不同,起的名称五花八门,因为新技术国家没有相应的标准,使用方技术人员也无法分清。现总结归纳如下:
1.  测距:
1.1  脉冲法:
1.1.1  测试低阻、短路、开路故障及全长:低压脉冲法。

用仪器本身发出的脉冲信号(脉冲宽度及幅度可以调节,幅值最大200V左右),施加电缆芯—芯或芯—地间,脉冲信号在遇到低阻、短路、开路故障时就可以产生反射信号。测试发射脉冲和反射脉冲之间的距离就是测试端到故障点的距离。
全长波形及判断与开路故障相同。
低压脉冲法由于简单、易用,已在脉冲法测试仪器中成为最基本的功能之一。

1.1.2  测试高阻故障(高压脉冲法):

方法

介绍

双冲击延弧法(三次脉冲法)

此方法的核心为:

1、将冲击与延弧电路分为两部分,冲击回路主要进行故障点的冲击击穿,故障点处获得的冲击能量大。

2、当冲击电压下降并稳定时,用延弧电容通过延弧电路施加小电流使故障点闪络击穿时间延长,并加载低压脉冲测试信号测试故障点距离(短路波形)。由于有专门的延弧电路,使延弧时间达到数十毫秒,这样更容易得到有效波形。

将测得的故障短路波形和全长开路波形自动叠加后的变化点(离散点)便是故障点。

双冲击延弧法与三次脉冲法区别在于信号采集及处理的方式不同。

三次脉冲法最早由德国赛巴(SebaKTM)提出。因整体设备体积大、重量重,目前只在德国赛巴(SebaKTM)的电缆测试车上有应用。

多次脉冲法

(弧反射法、

二次脉冲法)

在冲击电压作用下,故障点被电弧击穿短路的同时,发送一个(或多个)低压测试脉冲,即可在短路点得到一个短路反射的回波,即反射回波的极性与发射脉冲的极性相反。当故障点短路电弧熄灭后,再发射一个低压测试脉冲,可测得电缆的开路全长波形。前后两次采集到的波形同时显示在一个屏面上并自动靠拢、对齐、叠加。开路全长波形与发射脉冲同极性,故障反射波形的极性与发射脉冲极性相反,且一定在全长距离以内。故障点以前的两个测试波形,在规律上重合得很好,一旦越过故障点,两个波形就产生明显离散,不再重合。两条曲线的离散点就是故障点距测试端的距离。
     二次脉冲法因电路简单,故障点击穿后的波形也很好,目前在国内逐渐得到广泛应用。但因冲击电容也兼作为延弧电容使用,使延弧时间大大缩短,有时不易得到有效波形,多次脉冲方法在这方面有较大改善。

直流延弧法

测试原理基本同多次脉冲法,不同处在于给电缆施加的是直流高压,非冲击高压。

电流取样法

(脉冲电流法)

采集的是冲击时故障电波在电缆里来回反射的电流信号。为国内外多年采用的经典方法之一,特点是冲击能量较大,但很多故障波形识别需要较丰富的经验。

电压取样法

(衰减法)

    采集的是冲击时故障电波在电缆里来回反射的电压信号。为国内外多年采用的经典方法之一,特点是冲击能量较大,但很多故障波形识别需要较丰富的经验。

1.2  高压电桥法:
基于MURRAY电桥原理而设计,采用四端法电阻测量原理,    定位精度高。电桥置于高压侧,而操作钮安全接地。彻底    解决了电桥法用于高阻定位的局限性,使电桥法无盲区、    精确、方便的特点得以发挥。
电桥出于平衡状态时故障距离:X=2*L*P‰


2.  路径查找:
2.1  音频路径法:
  给被测电缆施加音频信号,沿线用单/多线圈接收机接收      电缆发出的电磁信号判断电缆路径走向。
2.2  冲击脉冲法:
  给被测电缆施加冲击脉冲,沿线用线圈接收机接收电缆      发出的电磁信号信号判断电缆路径走向。


3.  定点:
3.1  声磁同步法:
  给被测电缆施加高压冲击脉冲,在故障点附近同时接收故障点发出的声波、电磁波及它们之间的时
间差确定故障点位置。
3.2  跨步电压定点法:
    给被测电缆施加脉动或脉冲信号,如果电缆故障点处存在破损并接大地,在故障点附近就存在跨步电压现象,故障点前、后电压方向互反。
3.3  电磁预定点法:
  给被测电缆施加高压冲击脉冲,根据故障点前后所收到的电磁波信号的差异来判断故障位置。
3.4  音频定点法:
    给被测电缆施加音频信号,根据故障点前后所收到的音频信号的差异来判断故障位置。一般对于低阻、短路、断路较为有效。

4.  电缆识别:
4.1  音频电缆识别法:
    给被测电缆施加音频信号,根据测试电缆所收到的音频信号的差异来判断那条是施加信号的电缆。一般,音频电缆识别法只是作为参考。
4.2  冲击脉冲电缆识别法:
    给被测电缆施加脉冲信号,根据测试电缆所收到的脉冲信号的方向差异来判断那条是施加信号的电缆。冲击脉冲电缆识别法抗干扰能力较强。


 

电缆故障测试流程及方法选择

1.电缆故障测试流程:

2. 电缆故障测试方法选择:
2.1.  上图测试流程函盖220V—220KV电压等级的路灯电缆、控制电缆、动力电缆及超高压动力电缆。
2.2.  从测试技术方法及使用人员技术水平角度考虑:
2.2.1  对于路灯电缆、地埋信号电缆、低压动力电缆:
    绝大多数情况电缆已破损并接大地,这时应考虑直接以跨步电压法直接定点为主测试方法,此法对测试人员技术水平要求较低。
但如果电缆较长(大于400米以上),因为跨步电压法为沿电缆路径全线进行测试,有的地方路况人难于进行长距离测试,工作量就较大。这时,可考虑以脉冲法或电桥法测试配合使用。用脉冲法或电桥法测试故障点大致距离,再进行跨步电压法或声磁同步等方法定点。这样可以极大提高效率,但对测试人员技术水平要求高一些。
如果为单芯电缆,无法用脉冲法测距。
2.2.2  对于6KV及以上高压电缆主绝缘故障:
目前大部分电缆都为铠装屏蔽电缆,故障外护套破损比例为20%左右,很多故障点开挖出来后为内部故障,通过外表目测也无法看到。针对此情况,测距也就显得尤为重要,没有故障点的大致距离,如果全线定点就显得非常盲目,效率太低。
测试故障距离可考虑脉冲法(包括低压脉冲和多种高压脉冲法)为主,高压电桥法为辅的测试原则。这两个方法各有特点,脉冲法测试成功的概率高,但对测试人员技术水平要求高一些;高压电桥法测试成功的概率略低,但操作使用非常简单,而且对于脉冲法较费劲的严重受潮或绝缘严重不平衡的电缆故障效果非常好。如果将两个方法结合使用,就能使故障测试的难度大大降低,故障测试效率成倍提升。
定点目前用的最多而且成功率最高的为声磁同步法。还有跨步电压法、电磁预定点、音频法可辅助配合使用。虽然为辅助方法,但可能对某条故障电缆来说却有特效。
2.2.3  对于35KV以上电缆的外护套故障:
35KV以上电缆的外护套的绝缘有一定要求,这就使得如果有了破损就必须找出来。
故障点的测距为高压电桥法,用好相作为测试参考相。
故障点的定点用高压跨步电压法。

2.2.4  电缆路径的测试:
电缆路径的测试目前有音频法和冲击脉冲法两种。
音频路径法经过多年使用已基本成熟,如果用管线仪来查找电缆走向则更加方便快捷。
冲击脉冲法是近年发展的新方法,可以在定点的同时查找电缆走向,而且抗干扰性能较强。

 

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