故障点设计

2024-10-27

故障点设计（共7篇）

故障点设计篇1

摘要：电磁传感器是根据电磁感应原理用于检测电磁信号的。在精确检测电缆故障点时, 根据故障点产生的磁场变化, 电磁传感器拾取到这种变化的磁场信号, 并将其转换成感应电压, 感应电压经放大、整流处理后, 用于后续检测指示电路, 最后确定故障点的位置。

关键词：电感,电磁,电缆故障,定位

目前电力系统中, 电能传送主要通过导线完成, 导线主要有架空线和电缆两种[1]。同架空线相比, 电力电缆具有送电可靠、受环境污染小、无需占用地上面积, 从而保障了人身安全、提高了输电线路的输送能量等[2]。但地下电缆一旦发生故障排查成为难题, 如果处理不及时造成停电会浪费大量的人力物力。为了避免此类情况发生, 找到一种快速、准确的电缆故障定位方法是本文研究重点。

在进行电缆故障测距时, 无论采用哪种仪器或测量方法, 由于电缆多埋设在地表下, 所以在丈量和绘制电缆线路图时会产生误差, 因此根据测距结果只能确定电缆故障的大体位置。为了减少开挖工作量, 测距之后, 需在地面上进行精确定点工作[3]。而精确定点方法中应用较多的有声磁同步法和音频感应法, 两者对于电缆的大部分故障都能检测到, 而检测故障点过程中关键是拾取电磁信号的电磁传感器, 本文就此传感器进行了研究和设计。

1 原理

无论使用音频感应法还是声磁同步法进行电缆故障点定位, 都要让电缆故障点产生变化的磁场。利用电感感应磁场信号, 经两级运放后整流输出, 输出信号接入到指示电路上, 随着磁场强度的增强指示灯点亮的个数越多。原理框图如图1所示。

2 硬件电路设计

2.1 电感的选取

电感是闭合回路的一种属性, 即当通过闭合回路的电流改变时, 会出现电动势以抵抗电流的改变。这种电感称为自感, 是闭合回路自身的属性[4]。电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。当线圈通入的磁感线越多, 线圈感应出的电压越大。一般集成模块电路应用色码电感和工字电感, 色码电感的线圈比工字电感细, 是一种高频电感线圈, 多应用在信号电路, 而工字电感则多应用在功率回路中。基于此文中的电磁传感器选取色码电感。

色码电感又名色环电感, 是利用自感作用的一种元件, 是具有固定电感量的电感器, 其内部结构如图2所示。

图2中 (1) 是磁芯; (2) 是漆包铜线; (3) 是连接电路的引脚; (4) 是环氧树脂涂覆层; (5) 色码标志。它是在磁芯上绕上一些漆包线后再用环氧树脂或塑料封装而成。其工作频率为10 k Hz~200 MHz, 电感量一般在0.1~3 300μH之间。

2.2 放大电路设计

三极管的基本结构是两个反向连结的PN结面, 如图3所示, 可有PNP和NPN两种组合。3个接出端点依序称为发射极 (Emitter, E) 、基极 (Base, B) 和集电极 (Collector, C) [5]。

从图4可知通过设置不同的R5、R4 (R6、R7) 阻值, 可以得到不同的放大倍数, 静态工作点Q也会不同, 将直接导致三极管工作在哪个工作区域, 这里将Q1管设置在放大区。在两级放大中间加一个滑动变阻器, 随着阻值的变化, 将直接影响下一个三极管Q2的工作状态即饱和还是放大, 将其阻值设置到最大即10 kΩ, 并用仿真示波器观测波形如图5所示。

将A通道接到信号输入端, B接到Q1的输出端, C接到Q2的输出端, D接到整流后的输出端, 从图中可以看出滑动变阻器的阻值为0时, Q2工作在饱和区域。

滑动变阻器是用于调节两级放大后输出电压值的峰值大小如表1所示。

2.3 整流电路

二极管 (Diode) , 是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子, 这种电子器件按照外加电压的方向, 具备单向电流的转导性。

2.4 指示电路

由以上介绍可知当电感感应到的磁场越强, 输出电压VO就越大, VO进入指示电路后点亮灯的个数就越多。当越接近电缆的故障点时感应到的磁场强度就越强即点亮所有的灯。

3 脉冲磁场波形的识别

3.1 基于声磁同步故障检测电磁波形

声磁同步法:故障点放电时, 除了产生放电声外, 还会产生高频电磁波向地面传播。通过同时接收电磁波和声波的方法来判断当前的声波是否由故障点放电引起的方法称为声磁同步法[6]。

当电缆发生故障时, 向电缆施加冲击高压信号, 使故障点放电时, 会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流, 这一环流在电缆周围产生脉冲磁场。电缆故障点放电产生的脉冲磁场一般是一个衰减的余弦信号, 信号的周期与电缆的长度、电缆周围的介质等因素有关, 持续的时间长度大约是电缆上高压信号存在的时间, 下图给出了故障点放电产生的脉冲磁场信号。

3.2 基于音频感应故障检测电磁波形

音频感应法:当电缆发生故障时, 向电缆输入1 k Hz的音频电流, 其周围将产生一个同样频率的交变磁场, 在地面上用探头沿着被测电缆方向接收电磁场信号, 并将之送入放大器, 再将信号送入耳机或仪表, 故障点声音会明显增强[8]。

图10是给电缆施加1 k Hz音频电流, 以及在故障点检测到的电磁波。

4 测量结果

由于磁场具有方向性, 当传感器所处的位置不同时, 检测到的磁场信号强度也不同。将传感器在距故障点0.5 m处沿电缆放置, 然后在水平面上顺时针旋转传感器, 检测结果如表2所示。

由表1所示传感器与电缆夹角0°时穿过电感的磁力线最多, 因此检测的感应电压也最大, 而180°时穿过电感的磁力线最少, 因此感应的电压最小。同时也测试了传感器在原位置而垂直水平面向上放置时感应电压为80 m V, 向下时为120 m V, 由此可以看出传感器放置位置和故障电缆夹角为零度时, 穿过电感的磁力线最多, 检测的感应电压也最大。

由于线圈的匝数越多, 电感值越大, 电感越大磁感应能力越强。改变色码电感值的大小则检测结果如表3所示。

表3中的点亮灯个数0.5表示处于半点亮状态, 而且从此表可以看出电感值越大检测的距离越远。检测距离为±5 m, 即在10 m范围内确定故障点的位置, 在2 m范围内使用4.7 m H的电感值就可以找到故障点准确位置。

5 结束语

此电磁传感器不仅可应用于电缆故障点定位仪, 而且可应用于电缆的识别。随着科技的不断进步以及电缆故障探测方法的不断提高, 新的电缆故障检测方法不断地涌现, 将会有更多的检测设备出现。

参考文献

[1]何拓.浅谈电力工程中输电线路电缆故障定位及检测分析[J].城市建设理论研究, 2011 (28) :19-23.

[2]刘应增, 陈兴, 刘镜丰, 等.电缆故障测试方法的探讨[J].现代建筑电气, 2011, 2 (23) :5-8.

[3]刘凡, 曾宏, 朱轲, 等.电力电缆故障定位技术的应用研究[J].电气应用, 2010, 29 (9) :62-68.

[4]SAWADA J, KUSUMOTO K, MUNAKATA T.A mobile robot for inspection of power transmission lines[J].IEEE Transactions on Power Delivery, 1991, 6 (1) :309-315.

[5]杨孝志, 陆巍, 吴少雷, 等.电力电缆故障定位技术与方法[J].电力设备, 2007, 8 (11) :22-24.

[6]戴丽君.谈谈电力电缆故障的测寻方法[J].上海铁道科技, 2007 (2) :23-24.

故障点设计篇2

随着社会的进步和经济水平的提高, 我国电力系统也得到了快速发展。电缆线路, 尤其是交联聚乙烯电力电缆, 以其结构简单、负载能力强、机械强度高、绝缘性能好且易于安装、施工和维护等优点, 逐渐取代了架空线路, 成为高压输电线路的重要组成部分。然而, 由于高压电缆往往埋在地下, 故障的分析判断与故障点的查找比较困难。如何快速地判断故障的原因及位置, 尽快排除故障, 恢复供电, 具有非常重要的现实意义。本文结合笔者的工作经验, 对高压电缆的故障分析判断与故障点查找谈谈自己的看法, 以供同行参考。

1高压电缆故障概述

1.1电缆老化, 绝缘性能下降

电缆在投入使用一段时间后, 其绝缘性能就会大大降低, 这是由于电缆绝缘老化导致的, 这个阶段电缆的故障率会大幅上升。老化是指电缆的绝缘材料在一定的内外因素的综合影响下发生物理与化学反应, 使得材料的物理性能出现不可逆转的下降, 最后丧失其使用价值。高压电缆投入运营以后, 会受到电、机械、光、热以及化学等因素的作用而发生老化, 影响运行寿命。老化的原因主要有局部放电、电树枝老化、水树老化和热老化。对于高压电缆, 运行时间超过30年的老化属于正常老化, 而由于各种因素在较短年限内发生的老化属于过早老化, 其主要原因有以下几点:

(1) 电缆选型不合适, 长期超负荷工作, 大大加速了电缆的老化进程。

(2) 线路靠近热源, 使电缆局部或整体长期受热, 引起热老化。

(3) 电缆周围环境中有能与电缆绝缘层发生不利化学反应的物质, 从而引起电缆过早老化。

1.2附件故障

若不出现人为破坏和自然灾害等影响, 电缆一般都能稳定运行。电缆最容易出现故障的就是电缆之间的接头和终端这类附件处。电缆附件的制作工艺要求很高, 气孔、杂质等要严格控制在一定范围内, 若达不到要求, 电缆在运行过程中就很容易引起局部放电和绝缘击穿。附件故障具体原因有以下几个方面:

(1) 电缆的中间接头、终端制作质量不高。例如在剥离半导体、导线压接、电缆接头与密封、导体连接管压接、终端或中间接头金属屏蔽层接地的制作过程中, 工艺不符合相关技术要求, 从而引起故障。

(2) 选材不当很可能导致电缆附件的热膨胀系数和本体相差较大, 这就很容易造成电缆附件和本体不能同时收缩膨胀, 致使密封性能降低, 导致水分或空气进入电缆附件中, 造成短路故障的发生。

(3) 制作电缆接头时忽视周围环境湿度, 导致击穿事故发生。电缆接头制作过程中若周围环境湿度过大则很容易破坏电缆的绝缘性能, 甚至形成贯穿性通道, 引起电缆击穿。

1.3电缆护层故障

电缆护层的存在是为了保护电缆主体免受侵蚀损坏。电缆敷设过程中一般都选择最短路径, 因而很可能途经各种复杂的腐蚀环境。电缆的外护套就是为了使有金属护套的电缆免受环境侵蚀, 对无金属护套的电缆还能起到密封的作用。电缆护层还应保证良好的绝缘性, 使有金属护层的电缆能保证对地绝缘, 避免在金属护层上形成感应电压。

电缆护层故障会引起金属护层环流增大, 对电缆传输容量构成影响, 也会导致空气和水分与金属护层接触发生腐蚀反应, 进而危害电缆主体。电缆护层故障原因主要有以下3种:

(1) 电缆本体及附件在生产过程出现质量问题, 电缆护层有缺陷。

(2) 电力电缆施工时没有严格按照工艺要求进行, 施工质量较差, 导致护层故障。

(3) 由于市政、地铁、房地产建设等野蛮施工, 电缆护层受到外力破坏。

2故障分析与故障点查找

2.1电缆故障分析

电缆故障一般可分为高阻、低阻故障;闪络、封闭故障;接地、短路、断线, 混合故障;单相、两相、三相故障。电缆故障分析需要先判断故障的类型, 并根据故障的原因做进一步检测, 以节省时间, 提高诊断效率。故障的粗测和精测也需要检修人员根据实际情况进行选择, 这样才能更为有效地掌握故障情况, 从而有利于进行进一步的综合诊断。

观察故障现象并进行分析一般能对电缆故障的性质进行初步判断。比如说电缆发生的是短路故障还是接地故障能依据故障现象进行判断, 但具体是两相短路还是三相短路亦或是混合故障则无法准确分析。对故障进行初步判断后, 就应进行绝缘电阻的测定或导通试验, 从而进一步判断故障类型。测量绝缘电阻, 就是使用兆欧表 (1kV以下的电缆用1kV的兆欧表, 1kV以上的电缆用2500V的兆欧表) 来测量电缆线芯之间和线芯对地的绝缘电阻;导通试验则是将电缆的末端三相短接, 用万用表在电缆的首端测量线芯之间的电阻。

2.2电缆故障测距

(1) 电桥法。电桥法是一种经典测试方法, 操作简便、测量精确度高, 适用于除高阻和闪络型故障以外的其他故障检测。这是因为一般灵敏度的电表无法检测出高阻故障导致的微小电流。故障电阻甚至会由于故障点烧断而升高, 亦或是故障电阻过低导致永久短路, 这都影响后期放电声测法测定具体的故障点。

(2) 低压脉冲反射法。运用低压脉冲反射法测试时, 向电缆注入一低压脉冲, 该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点, 如短路点、故障点、中间接头等, 脉冲产生反射, 回送到测量点被仪器记录下来, 通过识别反射脉冲的极性, 可以判定故障的性质。这种方法可用于测量电缆的低阻、短路与断路故障。它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测距, 因此比较简单和直观, 同时不需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。根据脉冲反射波形还可容易地识别电缆接头与分支点的位置, 但其不能用于测量高阻与闪络型故障。

(3) 脉冲电压法。高阻与闪络性故障常用脉冲电压法测定。这种方法使用了半个世纪之久, 测定一直很精确。这种方法是对故障电缆通入直流高压或脉冲高压信号使故障处击穿, 通过测量观察点和故障点之间脉冲电压的间隔时间确定故障点位置。这种方法不需将故障点烧穿, 且测试速度较快, 测试过程也相对简单、易于操作, 因而对电缆故障检测有重大贡献。

2.3故障点的精确定位

通过以上几种方法进行电缆故障测定后, 可对电缆故障发生的位置有一个模糊的定位, 但进一步精确定位故障可使故障的排除工作更加便捷。在进行电缆故障精确定位前, 要先了解电缆材料的具体信息、电缆敷设的方位走向以及接头位置等。如果原始施工资料不齐全, 即使知道电缆的故障距离, 也不知道具体位置, 则可借助电缆路径探测仪先测定电缆的具体敷设路径, 再进行下一步的动作。

利用声磁同步法可测定高阻和闪络型故障发生的具体位置。在电缆一端施加高压脉冲后, 故障点会发生伴随声音信号和电磁信号的放电, 由于交联聚乙烯电缆内部存在大量无规则的气隙, 放电时击穿处发出的声音会在电缆的填充物内漫射。这种方法最好选择在夜间比较安静时使用, 既能收到明显的磁场信号, 还可避免噪声对放电声音的影响, 有利于监听具体的故障位置。

对于故障电阻小于10Ω的低阻型的特别故障, 放电声微弱, 甚至没有放电声, 这时声波检测仪器就会丧失作用。这种情况下, 可在电缆故障相注入冲击电压信号, 冲击电流经过故障点后流回电源, 由于电磁耦合作用会感应出磁场, 可通过电缆路径仪器或磁场感应仪器从电压发射器的一侧开始测量, 磁场信号明显变弱或突然中断消失的地方就是故障点。

3结语

在高压电缆故障中, 电缆接头处的故障占了比较大的比重, 这种故障肉眼就能很快发现, 易于检测, 而线缆中间段的故障检测难度则比较大。作为现场测试人员, 一定要加强学习, 注意分析各种故障波形与正常波形的区别, 在实际工作中认真总结、积累经验, 提高故障分析与检测的水平。

参考文献

[1]戴静旭, 刘杰, 王彦伟, 等.高压电缆故障原因分析及对策措施[J].高电压技术, 2004 (Z1)

空气压缩机易出故障点的几点改进篇3

在煤矿企业, 空气压缩机的使用相当广泛, 这是因为它是一个很好的动力源, 可以工作在恶劣的环境中, 而且操作简单, 经久耐用。我单位有相当数量、不同类型的空气压缩机, 通过这些年的使用, 我发现在用压缩机都或多或少存在一些问题。根据现场的实际情况, 我对其中的三个易出故障点进行了改进。从使用效果看, 比较理想, 降低了设备的事故率, 保证了设备运转的可靠性、安全性, 同时也减少了职工的维修量, 现将此推荐给大家。

1 水冷却系统的改进

1.1 压缩机需要冷却的原因

其一, 使汽缸不致于过热, 以保证设备的安全正常运转。

其二, 提高压缩机的工作效率。

1.2 压缩机冷却用水的行业规定

进出口的水温差值为15—200C, 冷却器和汽缸出口的水温不得超过400C, 进水温度不超过350C。两淮地区气温的特点是:夏天时间较长, 温度较高, 最高可达380C以上, 冬天时间相对较短, 结冰的时间为一个月左右, 最低气温一般不超过-80C。

1.2.1 原冷却方式

我单位现在使用的压缩机型号是5L—40/8, 系南方某压缩机厂生产。压缩机主体的冷却方式为:冷却水由2英寸进水, 主管分为2支, 分别进入2个中间冷却器, 经过冷却中间冷却器后的水, 一支进入一级气缸体水套进行冷却, 另一支进入二级气缸体水套冷却, 它们的出水管分别汇入集水漏斗, 流到室外的冷却水池。

1.2.2 弊端

流经中间冷却器的水再分别流入压缩机两个缸体, 容易使冷却水超温, 大大降低了水冷却的效果;尤其是炎热的夏天, 室外温度达到350C, 出风温度极易超标, 让设备工作在较危险的环境中, 给风包也带来了较大的安全隐患, 而且如果中间冷却器流水不畅, 就会导致后级冷却的缸体过热, 可能危及压缩机的安全运转。

1.2.3 改进供水方式

1) 进入中间冷却器的水, 从冷却水的干管上直接引入, 经冷却器后, 汇入集水漏斗。

2) 一级缸体、二级缸体的冷却水也直接从压缩机冷却水的干管上引入, 冷却后一起汇入集水漏斗。

3) 使用效果明显。改进后的冷却水供给方式, 降低了进入一、二级缸体的冷却水的进水温度, 保证了出水温度在规定的范围之内, 改善了压缩机的工作环境, 有利于压缩机的安全运转。

2 滤风器的改造

2.1 选择滤风器的原则

过滤空气中的杂质, 提高压风机的工作效率, 结构简单, 阻力小, 重量轻, 便于检修时拆卸和安装。

2.1.1 存在问题

原压缩机的滤风器安装在室内一级进风口, 由于滤风器的外罩极易开焊, 上下壳联接始终处于振动状态, 易松动;滤风器芯子易变形、断裂等原因, 造成室内噪音超标, 而且断裂的细铁丝经常被风带入一、二级阀体和缸内, 影响压缩机的安全运转;滤风器外壳的上下连接处经常由于振动而疲劳开裂, 裂纹处很难焊接牢固 (生铁件) ;外壳的安装部位正好在曲轴箱检查孔上方, 距离地面很低, 检查和巡视人员经常碰头, 给检修带来不利。

2.1.2 改进方法

1) 重新制作一个滤风器, 安装在压缩机的室外进风口, 为了便于检修, 可制成方盒, 内置金属丝网和淋过油的金属屑, 也可制作成抽屉式。

2) 原先的滤风器可以拆除, 加装一个弯头连接, 也可以保留原滤风器的外壳, 而拆除内部的滤风器。

3) 使用效果:一是新的滤风器维修量小, 只要三个月清洗一次滤风器芯子, 基本上不需要维修。二是室内噪音大大减小, 改善了维修人员的工作环境。

3 改进压力表的确安装位置

3.1 存在问题

压力表是指示压力容器工作状况的眼睛, 尤其是压缩机, 始终处在较高压力和温度的状况下, 时刻有潜在的危险, 要想安全使用矿用压缩机, 就必须使仪表指示正确、反应灵敏。特别是一、二级气缸的出风压力表, 要真实反映压缩机一级活塞、二级活塞的工作状况。但现场情况是, 一、二级压力表安装在中间冷却器的箱体上, 压缩机本身的工作特点就是曲轴连杆高速运转, 带动两个活塞往复运动做功, 压缩空气, 机体的振动很大, 这种振动会通过压力表支架传递给压力表, 使压力表的指针持续、较大幅度的快速摆动, 读表很难准确, 而且极易损坏表指针, 换上一块新表, 也只能使用1—2天, 给企业带来了较大的经济负担。

3.2 改进方法

3.2.1 摘除原压力表支架, 将其安装在离机身较近的墙面上。

3.2.2 将原一级、二级压力表的铜管延伸到墙上, 并与相应的压力表连接。

3.3 使用效果

通过改造后, 压力表指针非常稳定, 一块压力表能使用1年以上, 不需要经常更换, 每台压风机每年可给企业节约数千元。

摘要：原压缩机的冷却效果差、效率低。改进方法是将进入一级、二级缸体、中间冷却器的水, 直接从干管上引入, 经冷却后汇入集水漏斗。原压缩机滤风器的外罩易开焊、松动、变形、断裂;安装位置偏低, 给检修带来不利。改进方法是将重新制作一个滤风器, 安装在室外的进风口。压力表的指针持续较大幅度的快速摆动, 读表很难准确, 损坏频繁。改进方法是摘除原压力表支架, 将其安装在离机身较近的墙面上。

故障点设计篇4

作为城市供配电系统的重要组成部分, 10 k V配电网络涉及面广、影响面大, 是重要的公用基础设施, 直接关系到工农业生产、市政建设及广大人民生活等安全可靠供电的需要。而随着10 k V电力电缆越来越多地运用到配电网络中, 当电力电缆发生故障后, 如何最快地确定故障类型, 迅速、准确定位, 在最短时间内查找出故障点, 保证供电可靠性, 减少故障修复费用, 将停电所带来的不良社会效应和经济损失降到最小, 是一个十分值得研究的课题, 同时也是一个难题。

1 10 k V电力电缆故障产生的原因及类型

1.1 电力电缆产生故障的原因

(1) 机械损伤。机械损伤引起的电缆事故占电缆事故很大的比例, 如:1) 直接受外力损伤, 这方面的损坏主要有施工和交通运输所造成的损坏;2) 安装时的损伤, 在安装时碰伤、拉伤电缆或者因弯曲过度而损伤电缆;3) 自然力造成的损坏, 中间接头和终端接头受自然拉力和内部绝缘胶膨胀的作用所造成的电缆护套裂损等。

(2) 绝缘受潮。中间接头或终端头结构不密封或安装不良而造成绝缘受潮。电缆制造不良在金属护套上留有小孔和裂缝等缺陷或金属护套被外物刺伤也会使电缆受潮。

(3) 过热。电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热而使绝缘炭化以及电缆过负荷都会产生过热。安装于电缆密集地区或电缆沟以及电缆隧道等通风不良处的电缆, 还有穿行在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等, 都会造成电缆过热从而使绝缘加速损坏。

(4) 过电压。过电压主要是指大气过电压 (雷击) 和电缆内部过电压。实际运行经验表明, 许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的。

(5) 设计和安装的问题。中间接头和终端头的防水设计不周密, 选用的材料不当, 电场分布的考虑不周, 工艺要求不严密, 机械强度的裕度不够等是设计中常见的问题。拙劣的接头与不按技术要求敷设电缆或者在潮湿的气候条件下作接头, 使接头混入水气也是形成电缆故障的重要原因。

1.2 电力电缆故障的类型

(1) 按故障现象, 可分为开放性故障和封闭性故障。

(2) 按接地现象, 分为开路故障、相间故障、单相接地、多相接地混合型故障等。其中, 常见的是单相接地和多相接地故障。

(3) 按故障绝缘电阻的大小, 可分为开路故障、低阻故障和高阻故障3种类型:1) 开路故障。若电缆相间或相对地绝缘电阻达到所要求的规范值, 但工作电压不能传输到终端;或虽终端有电压, 但负载能力较差。断线故障即为开路故障的特例。2) 低阻故障。电缆相间或相对地绝缘受损, 其绝缘电阻小到能用低压脉冲法测量的一类故障。当故障点对地电阻为零时, 即为短路故障。3) 高阻故障。电缆相间或相对地绝缘损坏, 其绝缘电阻较大, 不能用低压脉冲法测量的一类故障, 它是相对于低阻故障而言的。包括泄露性高阻故障和闪络性高阻故障2种类型[1]。

2 10 k V电力电缆故障点的现场查找

2.1 故障点查找的步骤

电力电缆故障点查找一般要经过查看故障电缆基本情况、故障性质诊断、故障测距、精确定点和误差分析5个步骤。如图1所示。其中难点在故障粗测, 只要粗测做好了, 就能迅速地查找到故障点的位置。

(1) 查看故障电缆基本情况:电缆基本情况是指完善的电缆资料, 包括长度、路径走向、接头位置、电缆出厂资料等。这些电缆资料的完整齐全能使故障点查找事半功倍。

(2) 故障性质诊断:通过测量电缆的导电性能和绝缘性能来了解故障电缆的有关情况, 初步确定故障的性质, 从而选择适当的测试方法对电缆故障进行具体的诊断。

(3) 粗测距离:在故障电缆芯线上施加测试信号或者在线测量、分析故障信息, 初步确定故障的距离, 为精确定点提供足够精确的信息。这是电缆故障测试过程中最重要的一步。

(4) 精确定点:在粗测距离的基础上, 精确地查找故障点所在实际位置, 以便于立即进行检修。精测定点方法主要有声测定点法、感应定点法、时差定点法以及同步定点法等。

(5) 误差分析:由于电缆的运行环境复杂, 且可能存在电缆对接头较多、运行时间较长等特点, 一次定位可能存在误差, 要注意是否有假信号的窜入。因此, 可能需要多次定位才能测出故障点, 总结查找过程中的误差, 也有利于提高以后的查找水平和速度。

2.2 故障点粗测距离的常用方法

2.2.1 阻抗法

阻抗法通过测量和计算故障点到测量端的阻抗, 然后根据线路参数, 列写求解故障点方程, 求得故障距离。该方法多以线路的集中参数建立模型, 原理简单, 易于实现。在实际的阻抗法故障测距中, 一般都是应用电桥法来实现的。电桥法的优点是比较简单, 精度较高, 但其适用范围小, 一般的高阻和闪络性故障, 由于故障电阻很大, 电桥电流很小, 测距效果很不理想。

2.2.2 行波法

行波测距法, 就是确定行波传播速度后, 通过测量行波的传播时间来确定故障位置。总的来说, 行波离线测距法有4类:

(1) 低压脉冲反射法。一般用于绝缘电阻在40Ω以下的低阻故障, 在被测电缆上发射一脉冲电压, 当发射脉冲在电缆线路上遇到故障点、电缆终端或对接头时, 由于该处阻抗的改变, 而产生向测试端运动的反射脉冲, 利用仪器记录下发射脉冲与反射脉冲的时间差, 从而找到故障点。其优点是简单、直观, 不需要详细的电缆原始资料, 还可以根据反射脉冲的极性分辨故障类型;缺点是不能用于测量高阻及泄露性和闪络性故障。

(2) 脉冲电压法。又称为闪测法, 利用直流高压或脉冲高压信号击穿电缆故障点, 即发生闪络放电, 由放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间来测距, 适用于高阻和闪络故障。该方法的优点是不必把高阻或闪络性故障永久性烧穿, 利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号, 测试速度快、误差小、操作简单等;缺点是安全性差, 易发生高压信号窜入。

(3) 脉冲电流法。采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号, 将电缆故障点用高电压击穿, 使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号, 通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一次所需时间来计算故障距离。与脉冲电压法比较, 脉冲电流法使用线性电流耦合器, 与高压回路无直接电气连接, 安全性更好, 应用更为广泛。

(4) 二 (多) 次脉冲法。其原理是首先对故障电缆发射一个低压脉冲, 脉冲在高阻的故障点由于特性阻抗变化不大, 不会产生反射。脉冲在另一侧终端被反射回来后, 仪器将这个“完好”波形存储起来。然后对故障点电缆发射一个高压脉冲, 故障点被击穿, 击穿瞬间变成低阻故障, 此时仪器触发一个低压脉冲, 低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。仪器把两次低压脉冲的波形叠加起来, 分叉点的位置就是故障点的位置。

该方法的优点是可以避开故障点闪络时引起强烈的电磁干扰, 低压脉冲宽度可以调节, 较长线路也能记录到清晰的信号波形, 提高测量精度;缺点是使用仪器较多, 如果故障点受潮严重, 故障点击穿过程较长, 测试时间相应增加, 且故障点维持低阻状态的时间不确定, 施加二次脉冲的控制有难度[2,3]。

2.3 故障点精确定位的常用方法

(1) 声测法。其原理是用闪测仪等能使故障点产生规律放电的装置, 使故障点放电, 然后在粗测所得到的故障位置前后, 用接受故障点放电声音的装置来确定故障点的位置。这种方法测出的结果随意性很大, 误差也较大, 在电缆埋设较深时很难准确测量, 但设备要求低。

声磁同步法是声测法的改进方法, 声磁同步法是根据声音信号与磁场信号传播速度不同的原理, 利用仪器探头检测出声音信号和磁场信号的时间差来确定故障点。

(2) 感应法。其原理是当音频电流经过电缆线芯时, 在电缆周围有电磁波存在, 随身携带电磁感应接收器, 沿线路行走时, 可受到电磁波影响。音频电流流到故障点时, 电流突变, 电磁波的音频突变。该方法对寻找断线、相间低阻短路故障很方便, 但不宜于寻找高阻和单相接地故障。

2.4 故障点现场查找过程中的几点建议

(1) 为提高电力电缆故障点查找的效率, 建议运行部门必须完善电力电缆运行基础资料, 如电缆路径图、电缆电路电子地理分布图及其敷设方式、电缆中间接头分布图及其地理坐标图并做好现场标识。

(2) 在查找过程中, 无论使用哪种方法测试故障点波形, 若故障点距离测试端太近, 均会产生盲区, 使得测试波形难以判断识别, 此时可尝试到电缆的另一端进行测试, 建议每次查找电缆故障点时最好电缆两侧各测试一次以作对比, 这样的成功率较高。

(3) 在精确定点时, 设备应在距故障点近的一端, 这样能量沿电缆衰减较小, 便于声磁同步法的定点, 快速查出故障点。要充分利用各种试验设备与身体感官, 在粗测点的范围内反复进行查找, 要仔细分辨故障点处声音与金属屏蔽层上传输声音的差别, 不断比较, 才能发现故障点。

(4) 在使用二次脉冲法粗测时, 若波形不明显, 应该用高压脉冲进行多次充放电, 一般为5~10 min, 在听到清脆放电声后, 立即使用二次脉冲法, 此时的波形一般较为典型, 如还未出现典型波形, 可重复几次[3]。

3 结语

随着电力电缆在10 k V配电网络中应用越来越广泛, 当电力电缆发生故障后, 如何最快地确定故障类型, 迅速、准确定位, 在最短时间内查找出故障点, 及时排除故障, 保证安全可靠地供电就成为了一项必须完成的任务。虽然电力电缆的故障表现形式多种多样, 但万变不离其宗, 只要我们弄清电缆故障性质, 选择合适的故障点查找方法, 熟悉各种测试仪器的操作方法, 就能准确地查找出电缆故障点, 保证供电可靠性。

参考文献

[1]区家辉.10kV电力电缆常见故障处理[J].云南电力技术, 2008 (8) :64～65

[2]欧相林.浅谈10kV电力电缆故障检测[J].电力建设, 2009 (1) :136～137

推行设备点检减少故障发生篇5

关键词：设备点检,现场管理,利用率

一、提出推行点检的原因

随着现代工业的不断发展, 生产用设备越来越成为对企业发展起着重要作用的因素, 如何挖掘内部潜力, 充分利用已有的设备提高生产率, 已成为企业管理层非常关注的问题。由于设备在连续生产过程中, 始终处在高负荷运转、高温、高湿、灰尘多、振动大等环境中, 对使用状态、精度都会造成一定的影响。为避免停机待修和延长平均无故障时间, 增加设备开动率, 企业会从机、电、液、气等多方面有计划、有目的地制定相应的规章制度。但事实上, 企业因忙于生产, 设备管理多数仅局限于事后维修的层面上, 这与精益生产的要求大相径庭。提高企业竞争力要求做到设备全过程管理, 尤其对生产过程中的设备点检提高重视度, 推行设备点检制度, 配合有效维修, 才可能实现充分利用已有资产的目标。比如火焰切割机, 要求开机之前一定要检查气管的完好情况, 一旦漏气, 会引发意想不到的故障, 压力不足时点火困难, 严重的甚至会引发火灾。设备运行过程中也要全程监控, 是否存在拖、拉、刮、扯等现象, 以免气管非正常损坏;传动齿条齿轮处是否存有异物等。如果能够开展主动点检, 及时发现问题和排除隐患, 不仅可以避免故障发生, 增加设备开动时间, 也可为企业创造出可观的经济效益。

二、点检分类和要求

(1) 专职点检有定期点检和巡检, 由具备专业知识和技能的人员组成, 负责对设备的关键部位和重要部位进行的点检、设备状态监测与故障诊断, 编制点检计划, 对检查结果和处置过程做好相应的记录, 分析故障成因, 提出改善设备和维护管理的建议。通过对设备定期或不定期的检查, 掌握润滑油的油质与油量、设备磨损、精度损耗等情况, 有针对性地编制保养计划, 把被动的事后维修前移到事前进行改善性维修, 实现改善和提高局部零件 (部件) 可靠性和维修性, 从而达到降低设备的故障率和减少维修时间及费用的目的。

(2) 日常点检是由操作人员负责对设备一般部位进行的点检处理, 以及对设备运行状态的监护记录。要求是:实行每班检查, 对设备的运行状态监测是当班全过程的工作, 包括设备现场“5S”在内。日常点检一般不要求员工掌握很多的专业技能, 另外考虑到生产的可行性, 也不会要求员工花更多的时间去做检查工作, 每班只需用十几分钟到半个小时的时间, 依靠表象和感官去检查设备的外在异常即可。例如, 气管破损、仪表指示不准、漏油、漏水、精度不够、温度异常等。虽然他们不具备很多的专业知识, 但和设备打交道的时间最多, 对设备更为熟悉, 稍有异常就能及时发现, 可把故障消灭在萌芽状态。

三、点检案例说明

1. 日常点检

(1) 一台门式数控等离子切割机运行过程中报修为伺服故障, 经现场检查发现小车传动的齿轮与齿条之间卡有一颗螺丝钉, 造成小车减速箱输出轴弯曲从而引起伺服放大器故障报警, 清除螺丝和更换齿轮箱后设备即恢复正常。

分析:这是一起操作人员平时工作习惯引起的问题。该设备开机时没有发生报警, 是在运行过程中操作人员随手放置闲杂物品造成的, 若能全面提高个人素养, 养成好的工作习惯, 随时监控设备运行状态, 该起设备故障就可避免。

(2) 一套龙门台式焊机报修为行走过程中大车抖动。经现场检查, 发现其中一侧某只大车行走轮边缘有打火烧熔产生的焊瘤和焊坑的迹象。随即拆卸并按机械要求补焊、打磨和淬火, 恢复其平整度、光洁度及强度要求, 抖动现象消除。

分析:该故障是操作人员对设备运行状态监护不利造成的。行走轮打火是因为有人把该套设备中的一台CO2半自动气体保护焊机的焊接电缆拖到对面工位去, 但焊接电缆没有实施架空处理, 而是拖在大车轨道上, 当大车行走时碾压该电缆造成破损, 从而引起短路, 大电流使大车行走轮打火烧熔。若能对设备的运行状态进行实时监控, 该故障就不会发生。

2. 专职点检

(1) 一台平面加工中心运行伊始即发生伺服报警, 不能完成横向移动、钻头下降等所有动作。经现场检查, 伺服放大器报警代码含义为过载, 局部拆解后发现横向传动丝杠间隙及滑块内积满了油泥和渣子, 以及金属粉尘和颗粒。清除后, 开机试车正常, 报警消除。

分析:该故障是专职点检员工作不到位造成的, 点检仅停留于表面, 对于传动、液压、气动、电控及冷却部分, 均没有进行仔细检查。若能遵循润滑"五定"和及时清理杂物, 该故障也不会发生。

(2) 一套用于圆筒加工的滚轮胎架的控制变频器, 不能正常启动马达到额定转速, 使其一直处于低速爬行状态。经全面检查, 线路没有问题, 根据经验检查参数时, 发现是参数被操作人员误修改过。P003是加速度时间, 正常设置参数应该在1.5s, 而该参数值显示为101.5s, 加速度时间太长, 转速迟迟不能升至额定转速。

分析:故障是因为对设备的现场管理不够, 坏的控制箱门没能及时修理, 使操作人员能接触到控制器, 并随手修改了参数。为此, 公司严肃了设备管理的纪律, 不允许任何人随意更改设备参数。

开展设备点检的优越性在于, 它能提前发现设备本体以及附属部分存在的各种问题, 并能及时解决, 可以避免大多数意外停机的情况。例如, 电源线破损、气管漏气、漏水、转动、行走部分存在异物等。

3. 及时总结经验

克服设备点检不力的方法, 一方面要有严格的制度作保证, 另一方面要把执行工作落到实处, 否则再好的制度也仅是文字游戏。例如, 对于操作人员来说, 他们的工作要求是限于依赖视觉、听觉、触觉等人体感官检查即可, 在接受最基本的培训教育后就可掌握。应做到“定时点检, 及时记录, 全程监控, 完整交接”。而对于专业点检员, 则要求利用专业技能来检查和判断故障情况, 如润滑油量油质、电线接头腐蚀程度、电控箱内端子螺丝是否松动、计量表具是否正常、齿轮齿条的磨损程度等。但无论如何, 二者都需做到:点检及时到位, 能及时发现隐患, 能配合做好后续维修和调整工作, 能够大幅缩短意外停机时间, 保障设备的有效精度, 提高设备利用率, 对正常生产和效益提高等, 能够提供可靠保障。

四、小结

电力电缆故障点分析及查找篇6

关键词：电力电缆,故障点分析,查找办法

1 电力电缆对于社会发展的作用

电力行业作为我国的经济支柱产业之一, 始终在国民经济中占有重要位置, 回顾电力电缆的发展历程, 起源于新中国成立之后, 随着社会主义经济的发展, 各项体制制度的完善, 以及科学水平的提升, 与生产、生活密切相关的电缆工业终于从无到有, 由小变大, 不仅规模和数量日益扩大, 而且所生产的产品技术与工艺水平都得到突飞猛进, 在国家大力支持基础公共设施建设的同时, 其对国民经济状况的影响也越来越大, 例如:据有关调查统计, 我国的电缆工业从发展以来, 生产技术水平已经达到或者接近世界的先进水平, 电力电缆年产值达到了惊人的900亿元, 占国民经济总产值的2%, 由此不难看出, 电力电缆的运行程度好坏直接影响着国家的经济发展, 而由于电力行业中很多电气火灾事故都源于电缆的故障, 所以完善电缆的施工质量, 加强维护措施, 将有利于排除电力电缆的安全隐患, 发挥出其对于维护社会秩序安全、稳定发展的重要作用, 因此, 针对电力电缆的故障点进行及时、细致、深入的分析与查找, 进而一并解决显得尤为必要。

2 常见的电力电缆故障点分析与总结

2.1 短路或接地电力电缆故障

短路故障是电力电缆中最常见的故障之一, 一般其有高电阻短路和低电阻短路之分, 常伴随电缆的两芯或三芯短路, 而当电缆发生短路故障之后, 常会发生短路保护装置当中的熔丝被烧断, 形成跳闸现象, 而且会散发出一种绝缘烧焦的气味, 这时的故障点就产生于短路, 而接地故障同样分为低阻接地与高阻接地, 二者无论从判断工具方面, 还是自身性质的划分都有差异, 通常来说, 可以利用低压电桥测得并且接地电阻小于20-100Ω的成为低阻故障, 而接地电阻高于100Ω, 且需要使用高压电桥才能测得的则为高阻故障, 一旦发生此类事故, 接地所用的监视装置会发出信号, 漏电继电保护装置馈电开关产生跳闸。

2.2 断线电力电缆故障

断线故障的发生常会产生两种状况, 一种属于高阻断线故障, 那么另一种必然是低阻断线故障, 而形成断线故障的原因一般是故障电流将电缆完全烧断, 或者电缆受到了强烈的机械外力被拉断, 所以在实际的过程当中, 易形成完全断线或者不完全断线。

2.3 开路或闪络电力电缆故障

除了以上的故障外, 在电力电缆的运行过程中还易形成开路故障, 这时, 不仅电缆故障点的绝缘部分材料受到损害, 而且电缆的金属部分受到此影响会产生断线, 比如:比较常见的有单相断线、两相断线以及间相断线, 在发生这种故障之时, 一相或数相的导体均不连续, 使得电压无法传送到终端设备上, 又或者终端设备即使接收到电压但承载能力大大降低, 终会影响电力系统的正常供电, 另外, 电缆终端上也会出现闪络故障, 这种情况多发生于电压值过大或者持续升高之后, 使电缆绝缘材料被击穿, 遭遇严重损坏, 进而产生故障, 而通常低电压的时候不会发生。

3 电力电缆故障点查找办法

电力电缆的故障排查通常要经过故障诊断、故障测距、故障定点三个阶段来进行, 第一步对电缆的故障诊断, 将有利于检查人员了解故障的严重程度, 属于什么类型, 比如:是短路故障还是断线故障, 是高阻故障还是低阻故障, 这样方便于施工技术人员更具不同性质的故障, 采取不同的手段措施去解决, 也为下一步对电缆的测距和定点提供参考, 第二步进行故障测距, 也成为粗测法, 主要通过使用相关仪器在电缆的一端测得故障的距离, 一般可以采用以下方法:

3.1 电桥法测距

所谓电桥法, 是通过利用在均匀长度的电缆中, 电缆缆芯与自身长度成正比的比例关系, 将故障点两边电阻引入电流电桥, 计算出其比值, 进而获得测量端距故障点的实际距离, 需要注意的是, 电桥法所测得结果虽然较为精确, 理论上可以达到7%, 但是针对高阻故障的检查结果并准确, 也就是说该方法要求接触电阻要尽可能小, 故障点的绝缘电阻需要在20kΩ以下才行, 而且要求电源电压不可过高, 这样, 才能保证电桥法正常发挥出其作用。

3.2 低压脉冲反射法与高流电压脉冲法测距

通常把低压脉冲反射法也称为雷达法, 主要通过对发射脉冲与故障点反射脉冲之间的时间差计算来确定测距的, 对于判断故障点的性质类型十分有利, 比如:通过此种方法, 可以轻而易举的解决电缆短路、电缆开路、低阻击穿、断路等故障问题, 简单而直观, 易于操作, 由此可见低压脉冲反射法还是具有一定针对性的, 并不是万能的, 像出现闪络故障或者高阻故障, 此种方法便无能为力了;而高流电压脉冲法, 正是针对闪络故障和高阻故障而研制的, 同时也能有效解决接地故障, 经常发生在终端头上或者中间的接头处, 其优势在于无需将故障点烧穿再进行测距, 把冲击电压波形记录下来, 目前的应用比较广泛, 不失为故障测距的一种良好方法。

3.3 行波法和闪络法测距

对于电缆的故障测距, 行波法也是一个有效的方法, 在电流行波与电压在线路中拥有固定的传播速度的基础上, 将行波一次往返于测量点和故障点的时间进行计算, 进而得出测距, 而行波信号分为电流行波信号和电压行波信号, 两种不同信号的获取难易程度, 运用方法各不相同, 一般来说, 电流行波的测距方法较为常用, 因为电压的行波信号很难捕捉到, 而电流的行波信号非常强, 相比之下, 当然选择效率高、快捷易于操作的;与此同时, 闪络法的使用, 也增加了电力电缆故障点排查的把握, 由于故障点瞬间放电形成反射波, 而促使高电压产生对故障点放电的结果, 在这其中, 直闪法和冲闪法都属于闪络法的一种, 前者具有测量准确、直观简单、易于观察操作的优点, 而后者则尽管应用范围比较广, 但是准确性、辨识度都有待提高, 这就是两者之间的差异, 可谓格局特点和优势, 需要更具实际的故障情况来具体分析和运用。

第三步所进行的故障定点, 简单的来说, 就是根据上一步故障测距的数据结果, 在电缆的路径方向找到故障地大概位置, 并通过相关定点方法进一步缩小范围, 最终确定故障点的具体方位, 这种方法通常也叫精测, 在实际的实施过程当中, 可以运用放电声测法或者其它办法来最终确定故障点的位置, 通过对故障点的放电声音来找出放电的故障来源的精确位置, 特别应该倍加注意的是, 一旦使用此方法, 必须安排人员在电缆的末端及设备端进行仔细地监控, 以保证安全, 从而及时快速地找出电缆故障并加以解决。

4 结束语

电力电缆故障点的定位技术篇7

关键词：电力电缆,故障检测,电桥法,低压脉冲反射法,二次脉冲法

0 引言

电力电缆故障的检测是一个世界性的课题,这个课题越来越受到关注。采用高压击穿故障点放电,用冲击电流表对这一故障进行检测的观点,奠定了电缆检测技术的发展基础。

1 电缆故障分类

电缆的种类繁多 , 由电缆主要结构是金属导体和绝缘体。其中金属导体包括金属外套等 ;绝缘体包括主绝缘层等,所以, 我们可以推理出造成导体故障、绝缘故障两种电缆故障的因素。

1.1 导体故障

导体故障主要指金属屏蔽层 ( 如铅包、铜带 ) 故障和芯线导体 ( 如铜线、铝线 )。

从图1中的分析中我们可以得出 , 电缆芯线的正常电阻值如下 :

在上述公式中,电缆长度用L来表示,S表示芯线截面积, 表示导体电阻率, 当电缆无故障时,它的阻值一般是毫欧级的一个定值。因此 , 只有当才认为导体有问题 .

断线故障 :

似断非断故障 : 即

如电缆的芯线或金属屏蔽层某处似连非连、接头部分芯线或屏蔽线处理不好等。

1.2 绝缘故障

电缆的最重要部分是绝缘层 , 绝缘层几乎是导致电缆故障的全部原因。从物理角度来讲,我们也可以将绝缘材料称为电介质,其特性主要有以下几点 :电介质的击穿特性、电介质的电导 ( 漏电 ) 特性和电介质的损耗特性。在本文中主要研究的是其第一种和第二种特性。其中,电介质的电导,从理论上来讲,电介质是不能够导电的,其等效电阻为∞ , 也就是说在给电解质两端施加直流电压 , 无论电压多少,电介质中并不存在电流。但是,实际上电解质是存在电阻的,其求解公式为 :

其中,电解质的电阻系数用r来表示,通常不小于1012W/cm ,d/s涉及电解质的几何尺寸,所以,通常情况下,电介质的电流和外加电压之间成正比,因此,Ig(额定电压下的泄漏电流)需要小于或者等于某各确定的值Igm。但是若电介质的电导特性出现不正常的情况,也就是说Rj变小 , 泄漏电流Ig变大 , 这表明电介质存出现了故障。我们将这种故障称为泄漏性故障。

电介质的击穿 : 当给电介质上施加的电压超过某一数值Us时 , 泄漏电流突然增大 , 电介质不再具有绝缘特性,变成了导体 , 我们将其看成是电介质的击穿 , 把电压值Us称之为电介质的击穿电压。在电力电缆中 , 如果Um用来表示电缆的额定电压 , 当给电缆加压到Us时 , 满足Us

通过以上分析,我们可以发现,电力电缆绝缘损坏故障通常有以下两种 : 泄漏性故障和闪络性故障。图2为等效电路 :

其中,泄漏性故障可等校为一个电阻

Rg, 通常会比Rj小很多 ,Rg数值并不是一样的 , 泄漏性高阻故障指的是Rg数值较高时 , 泄漏性低阻故障指的是Rg数值较低时 , 短路故障指的是Rg=0。

一般情况下,可以将电缆线路的故障探测方法分成两个过程,一是预定位,二是精定位。其中,第一种主要有电桥法、脉冲电压法、低压脉冲反射法、脉冲电流法、二次脉冲法。第二种主要有 : 音频感应法、声磁同步法。

2 电缆故障的预定位方法

2.1 电桥法

1) 电阻电桥法

先确定故障类型 : 可先用兆欧表测量 , 若导线与铅护层或导线与导线之间绝缘电阻低于100KΩ, 导线连接性好 , 说明是低电阻故障。这时可用QF1-A型电桥来测定故障点。

计算公式如下 :

式中Lx是故障点距电缆头的长度

L是电缆总长度 ,

Rx是电缆芯线的电阻

R1、R2是电桥两臂的电阻值

电阻电桥法顾名思义,即利用电桥平衡原理,以电缆某一好相为臂组成电桥并使其达到平衡,测量出故障点两侧段电缆的直流电阻值,同时将电缆视为“均匀的传输线”,那么电阻的比值与电缆长度的比值成正比,以此推导出故障点距测试端的距离,通过上式可以看出,只要知道电缆的准确长度L全长,就能精确算出故障点的距离。

2) 电容电桥法

在电缆为开(关)路故障时,故障点的距离不能通过测量电阻电桥法得到,这是直流通道不能通过电桥测量臂构成。如果想要测量出故障相和电缆好相的交流阻抗值只能采用交流电源,根据电桥平衡原理测量出。因为电缆被当成均匀的传输线,电缆长度和上面分布的电容成正比, 据此推理算出故障点的距离。

二端测得故障点的电容与标准电容器

之比 , 根据下式计算 :

式中是故障点距电缆头的长度 ;

L是电缆总长度 ;

CE是故障相所在E端所测得的电容

CF是故障相所在F端所测得的电容

依据上式,已知电缆全长就可算出故障点距离。由于此类故障实际中出现机会较少,所以不常使用。

3) 高压电桥法

电阻电桥法和电容电桥法解决的电缆故障类型很单一,局限性很大。通常电缆出故障往往都是综合性的,而且大多数故障都是泄漏高阻或闪络高阻。为了解决实际面临的难题,人们想到了通过提高直流电桥输出电压 ( 通常可达10kV),使故障点击穿,形成瞬间短路,测量出故障点两侧段电缆的直流电阻值,推算出故障点距离,即 :

高压电桥法测电缆故障连线图与低压电阻电桥法相同。此种方法的优点是再也不用“烧穿”法先降低故障相绝缘电阻, 使其变成低阻才能测试,即大家常形容的“边烧穿边粗测”。

2.2 低压脉冲反射法

低压脉冲法 (TDR) 也叫做时域反射法 , 指脉冲反射仪可以不借助高压冲击器 , 而独立测量电缆的短路、开路和低阻故障。TDR的用途很多,可以测量电缆长度 , 测量线路中电缆接头和其它附件的位置及数量、检查各种断路点以及短路现象。

在TDR法中 , 短时间低电压脉冲沿着电缆传送 , 当脉冲遇到间断点时 , 特定的间断就会产生反射。如果是低阻抗 , 就会如图2所示的波形轨迹。它指示电缆接地短路。通过把标记移动到示踪线开始向下处 , 就能够得到电缆短路处的距离。TDR只是可以完成电缆短路和短路两类低阻抗故障定位。

2.3 二次脉冲法

高压弧反射法也称作二次脉冲法 , 这种方法可以对故障进行预定位,这种预定位通过电容放电模式下高压冲击器和脉冲反射仪的相互配合。

此种方法在使用开始时,会显示一个波形轨迹,经过高阻抗故障 , 波形轨迹在电缆末端显示向上的箭头。将右侧标记移动到这里 , 通过TDR可以知道电缆长度。

然后一个高电压脉冲加到电缆上面, TDR必须有一个特殊的模式来感知此脉冲波,获得第二个波形轨迹。这个轨迹在故障点从出现电弧,TDR在该点向下偏转。通过比较这两条波浪线,很容易找到故障位置。

轨道必须由TDR定时,在故障从会发生的点弧。因为低电阻路径,返回在该点向下偏转弧,TDR显示。

3 电缆故障的精定位

3.1 声磁法

电力电缆故障点击穿放电是采用脉冲高压 , 对发生闪络故障、高阻故障的电力电缆定点是根据利用电缆故障间隙放电产生机械的声音。声磁法依据的原理是磁场信号和声音信号传播速度不一样 , 故障点的准确确定是依据仪器探头检出的磁场和声音信号的时间差。