電纜故障定位方法及原理
在供電系統(tǒng)中，一直有“三分儀器七分找”的說(shuō)法，認(rèn)為電纜定位比較困難。隨著儀表技術(shù)的進(jìn)步，電纜定位更為方便，因此在實(shí)踐應(yīng)用中選擇合理的儀器及定位經(jīng)驗(yàn)更為重要。
通常，電纜故障點(diǎn)定位分四步進(jìn)行，主要包括判斷故障點(diǎn)類型、選擇合適方法及相應(yīng)的儀器、粗測(cè)定位以及精確定點(diǎn)。其中，粗測(cè)定位方法有電橋法、波反射法兩種。目前波反射法定位儀較普及。但是有幾種電纜故障很難用波反射法查找，比如高壓電纜護(hù)套絕緣缺陷點(diǎn)、鋼帶鎧裝低壓力纜、PVC電纜和短電纜都無(wú)法被定位。另外，一些高阻擊穿點(diǎn)在沖擊電壓下無(wú)法擊穿，也難以定位。
粗測(cè)定位的方法及原理
波反射法。波反射法主要適用于測(cè)量電纜的低阻、短路與斷路故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該類故障約占電纜故障的10%。低壓脈沖法還可用于測(cè)量電纜的長(zhǎng)度、電磁波在電纜中的傳播速度以及區(qū)分電纜的中間頭、T型接頭與終端頭等。波反射法能測(cè)量電纜長(zhǎng)度，校正電纜波速度，尤其是定位斷線故障非常方便，不必在遠(yuǎn)端短路電纜，符合數(shù)字化、智能化的潮流。
波反射法的工作原理是測(cè)試時(shí)向電纜注入一低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)，如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，回送到測(cè)量點(diǎn)被儀器記錄下來(lái)。波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差△t，對(duì)應(yīng)脈沖在測(cè)量點(diǎn)與阻抗不匹配點(diǎn)往返一次的時(shí)間，已知脈沖在電纜中的波速度V，則阻抗不匹配點(diǎn)距離可由 L=V?△t 2 計(jì)算得出。
通過(guò)識(shí)別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質(zhì)。斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，而短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反。
由上式得知，脈沖在電纜中的波速度對(duì)于準(zhǔn)確地計(jì)算出故障距離很關(guān)鍵。在不確定電纜波速度值的情況下，可用如下方法測(cè)量。如已知被測(cè)電纜的長(zhǎng)度，根據(jù)發(fā)送脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時(shí)間△t，可推算出電纜中的波速度：V=2?L△t
在脈沖反射波形比較測(cè)量法中，有些不容易被識(shí)別，比如存在分支點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電纜。如圖2a所示，一中間帶接頭的電纜發(fā)生單相接地故障，首先在良好的芯線上測(cè)得一波形，如圖2b所示，然后在故障芯線上測(cè)量波形，把二者進(jìn)行比較，在波形上F處二波形明顯出現(xiàn)差異，這是由于故障點(diǎn)反射脈沖所造成的，該點(diǎn)所代表的距離即是故障點(diǎn)位置。
現(xiàn)代微機(jī)化低壓脈沖反射法儀器具有波形記憶功能，即以數(shù)字的形式把波形保存起來(lái)，同時(shí)，可以同時(shí)顯示最新測(cè)量波形與記憶波形。利用這一特點(diǎn)，操作人員可以通過(guò)比較電纜良好線芯與故障線芯脈沖反射波形的差異處，來(lái)尋找故障點(diǎn)，避免了理解復(fù)雜的脈沖反射波形的困難，故障點(diǎn)容易識(shí)別，靈敏度高。實(shí)際電力電纜三相均有故障的可能性很小，絕大部分情況下有良好的線芯存在，可方便利用波形比較法測(cè)量故障點(diǎn)。
利用波形比較法，可精確地測(cè)定電纜長(zhǎng)度或校正波速度。由于脈沖在傳播過(guò)程中存在損耗，電纜終端的反射脈沖傳回到測(cè)量點(diǎn)后，波形上升曲線比較平滑，不容易精確地標(biāo)定出反射脈沖到達(dá)時(shí)間，特別是當(dāng)電纜距離較長(zhǎng)時(shí)，這一現(xiàn)象更明顯。而把端點(diǎn)開(kāi)路與短路的波形同時(shí)顯示時(shí)，二者的分叉點(diǎn)比較明顯，容易識(shí)別.
粗測(cè)定位的另一種方法是高壓電橋法。高壓電橋法特別適用于：敷設(shè)后電纜的高阻擊穿點(diǎn)，特別是難以燒成低阻的線性高阻擊穿點(diǎn)，如電纜中間接頭的線性高阻擊穿;電橋平衡法沒(méi)有盲區(qū)，用于判斷短電纜及靠近端頭的擊穿點(diǎn);電橋法僅僅要求線芯電阻的均勻性。而波特性不好的電纜，如介質(zhì)損耗很大的PVC電纜;沒(méi)有良導(dǎo)體回流的電纜，高壓電纜金屬護(hù)套缺陷點(diǎn)的定位，僅有鋼帶鎧裝的電纜，只能用電橋法定位;尚未擊穿，但電阻偏低的缺陷點(diǎn)，如用兆歐表發(fā)現(xiàn)電纜阻值較低，但運(yùn)行電壓下不擊穿的絕緣缺陷點(diǎn)。
粗測(cè)定位的工作原理是依據(jù)線芯(或屏蔽層)電阻均勻，與長(zhǎng)度成比例。典型用法是試樣為三芯鋼帶鎧裝電力電纜，長(zhǎng)度L，B相線芯對(duì)鋼帶在L1處擊穿。借助于A相線芯作為輔助線。使用低阻值連線短路N、Y兩端線芯。L1段電纜線芯電阻為R1，L2段電纜及A相電纜線芯的電阻R2。與定位電橋構(gòu)成Murray電橋回路。
r為比例電位器r，有r1+r2=r，平衡后= 。
比例電位器由10圈刻度盤調(diào)節(jié)，電阻比例P可由刻度盤讀取，因此：
由此可見(jiàn)，只要電橋有一定的靈敏度并能平衡，電橋法定位簡(jiǎn)單而精確。
精確定點(diǎn)的方法及原理
聲測(cè)法是電纜故障定點(diǎn)的主要方法，多用于測(cè)試高阻、閃絡(luò)性故障和部分低阻故障。使用的設(shè)備與沖閃法相同，采用聲電轉(zhuǎn)換器將很小的震動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行放大處理，用耳機(jī)來(lái)偵聽(tīng)，聽(tīng)測(cè)出最響點(diǎn)即為故障點(diǎn)位置。
聲磁同步法是指在實(shí)際測(cè)試中，環(huán)境噪聲的干擾增加了聲測(cè)法準(zhǔn)確辨別的難度，由于故障點(diǎn)放電時(shí)，除了產(chǎn)生放電聲外，還會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波向地面?zhèn)鞑ィㄟ^(guò)同時(shí)接收聲波和電磁波方法來(lái)判斷當(dāng)前的聲波是否由故障點(diǎn)放電引起，這就是聲磁同步法。它是對(duì)聲波測(cè)試方法的改進(jìn)，提高抗干擾能力。定點(diǎn)環(huán)境不可避免存在各種連續(xù)噪聲和脈沖沖擊噪聲的干擾。目前單純的聲測(cè)法定點(diǎn)儀已經(jīng)被淘汰，取而代之的是聲磁同步法定點(diǎn)儀。此類儀器通過(guò)觀察在現(xiàn)場(chǎng)接收電纜被沖擊高壓擊穿時(shí)的輻射電磁波和故障點(diǎn)的震動(dòng)聲波同步與否來(lái)人為排除現(xiàn)場(chǎng)噪聲干擾，利用故障點(diǎn)震動(dòng)聲音的最大點(diǎn)確定精確故障點(diǎn)位置。盡管此法定點(diǎn)精度不高，一般也能滿足要求。國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家生產(chǎn)的定點(diǎn)儀均屬此類方法。少數(shù)廠家也在液晶屏幕上顯示電磁波與地震波的時(shí)間差來(lái)精確判斷故障點(diǎn)位置，這無(wú)疑是一重大改進(jìn)。
轉(zhuǎn)載：互聯(lián)網(wǎng)
通常，電纜故障點(diǎn)定位分四步進(jìn)行，主要包括判斷故障點(diǎn)類型、選擇合適方法及相應(yīng)的儀器、粗測(cè)定位以及精確定點(diǎn)。其中，粗測(cè)定位方法有電橋法、波反射法兩種。目前波反射法定位儀較普及。但是有幾種電纜故障很難用波反射法查找，比如高壓電纜護(hù)套絕緣缺陷點(diǎn)、鋼帶鎧裝低壓力纜、PVC電纜和短電纜都無(wú)法被定位。另外，一些高阻擊穿點(diǎn)在沖擊電壓下無(wú)法擊穿，也難以定位。
粗測(cè)定位的方法及原理
波反射法。波反射法主要適用于測(cè)量電纜的低阻、短路與斷路故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該類故障約占電纜故障的10%。低壓脈沖法還可用于測(cè)量電纜的長(zhǎng)度、電磁波在電纜中的傳播速度以及區(qū)分電纜的中間頭、T型接頭與終端頭等。波反射法能測(cè)量電纜長(zhǎng)度，校正電纜波速度，尤其是定位斷線故障非常方便，不必在遠(yuǎn)端短路電纜，符合數(shù)字化、智能化的潮流。
波反射法的工作原理是測(cè)試時(shí)向電纜注入一低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)，如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，回送到測(cè)量點(diǎn)被儀器記錄下來(lái)。波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差△t，對(duì)應(yīng)脈沖在測(cè)量點(diǎn)與阻抗不匹配點(diǎn)往返一次的時(shí)間，已知脈沖在電纜中的波速度V，則阻抗不匹配點(diǎn)距離可由 L=V?△t 2 計(jì)算得出。
通過(guò)識(shí)別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質(zhì)。斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，而短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反。
由上式得知，脈沖在電纜中的波速度對(duì)于準(zhǔn)確地計(jì)算出故障距離很關(guān)鍵。在不確定電纜波速度值的情況下，可用如下方法測(cè)量。如已知被測(cè)電纜的長(zhǎng)度，根據(jù)發(fā)送脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時(shí)間△t，可推算出電纜中的波速度：V=2?L△t
在脈沖反射波形比較測(cè)量法中，有些不容易被識(shí)別，比如存在分支點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電纜。如圖2a所示，一中間帶接頭的電纜發(fā)生單相接地故障，首先在良好的芯線上測(cè)得一波形，如圖2b所示，然后在故障芯線上測(cè)量波形，把二者進(jìn)行比較，在波形上F處二波形明顯出現(xiàn)差異，這是由于故障點(diǎn)反射脈沖所造成的，該點(diǎn)所代表的距離即是故障點(diǎn)位置。
現(xiàn)代微機(jī)化低壓脈沖反射法儀器具有波形記憶功能，即以數(shù)字的形式把波形保存起來(lái)，同時(shí)，可以同時(shí)顯示最新測(cè)量波形與記憶波形。利用這一特點(diǎn)，操作人員可以通過(guò)比較電纜良好線芯與故障線芯脈沖反射波形的差異處，來(lái)尋找故障點(diǎn)，避免了理解復(fù)雜的脈沖反射波形的困難，故障點(diǎn)容易識(shí)別，靈敏度高。實(shí)際電力電纜三相均有故障的可能性很小，絕大部分情況下有良好的線芯存在，可方便利用波形比較法測(cè)量故障點(diǎn)。
利用波形比較法，可精確地測(cè)定電纜長(zhǎng)度或校正波速度。由于脈沖在傳播過(guò)程中存在損耗，電纜終端的反射脈沖傳回到測(cè)量點(diǎn)后，波形上升曲線比較平滑，不容易精確地標(biāo)定出反射脈沖到達(dá)時(shí)間，特別是當(dāng)電纜距離較長(zhǎng)時(shí)，這一現(xiàn)象更明顯。而把端點(diǎn)開(kāi)路與短路的波形同時(shí)顯示時(shí)，二者的分叉點(diǎn)比較明顯，容易識(shí)別.
粗測(cè)定位的另一種方法是高壓電橋法。高壓電橋法特別適用于：敷設(shè)后電纜的高阻擊穿點(diǎn)，特別是難以燒成低阻的線性高阻擊穿點(diǎn)，如電纜中間接頭的線性高阻擊穿;電橋平衡法沒(méi)有盲區(qū)，用于判斷短電纜及靠近端頭的擊穿點(diǎn);電橋法僅僅要求線芯電阻的均勻性。而波特性不好的電纜，如介質(zhì)損耗很大的PVC電纜;沒(méi)有良導(dǎo)體回流的電纜，高壓電纜金屬護(hù)套缺陷點(diǎn)的定位，僅有鋼帶鎧裝的電纜，只能用電橋法定位;尚未擊穿，但電阻偏低的缺陷點(diǎn)，如用兆歐表發(fā)現(xiàn)電纜阻值較低，但運(yùn)行電壓下不擊穿的絕緣缺陷點(diǎn)。
粗測(cè)定位的工作原理是依據(jù)線芯(或屏蔽層)電阻均勻，與長(zhǎng)度成比例。典型用法是試樣為三芯鋼帶鎧裝電力電纜，長(zhǎng)度L，B相線芯對(duì)鋼帶在L1處擊穿。借助于A相線芯作為輔助線。使用低阻值連線短路N、Y兩端線芯。L1段電纜線芯電阻為R1，L2段電纜及A相電纜線芯的電阻R2。與定位電橋構(gòu)成Murray電橋回路。
r為比例電位器r，有r1+r2=r，平衡后= 。
比例電位器由10圈刻度盤調(diào)節(jié)，電阻比例P可由刻度盤讀取，因此：
由此可見(jiàn)，只要電橋有一定的靈敏度并能平衡，電橋法定位簡(jiǎn)單而精確。
精確定點(diǎn)的方法及原理
聲測(cè)法是電纜故障定點(diǎn)的主要方法，多用于測(cè)試高阻、閃絡(luò)性故障和部分低阻故障。使用的設(shè)備與沖閃法相同，采用聲電轉(zhuǎn)換器將很小的震動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行放大處理，用耳機(jī)來(lái)偵聽(tīng)，聽(tīng)測(cè)出最響點(diǎn)即為故障點(diǎn)位置。
聲磁同步法是指在實(shí)際測(cè)試中，環(huán)境噪聲的干擾增加了聲測(cè)法準(zhǔn)確辨別的難度，由于故障點(diǎn)放電時(shí)，除了產(chǎn)生放電聲外，還會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波向地面?zhèn)鞑ィㄟ^(guò)同時(shí)接收聲波和電磁波方法來(lái)判斷當(dāng)前的聲波是否由故障點(diǎn)放電引起，這就是聲磁同步法。它是對(duì)聲波測(cè)試方法的改進(jìn)，提高抗干擾能力。定點(diǎn)環(huán)境不可避免存在各種連續(xù)噪聲和脈沖沖擊噪聲的干擾。目前單純的聲測(cè)法定點(diǎn)儀已經(jīng)被淘汰，取而代之的是聲磁同步法定點(diǎn)儀。此類儀器通過(guò)觀察在現(xiàn)場(chǎng)接收電纜被沖擊高壓擊穿時(shí)的輻射電磁波和故障點(diǎn)的震動(dòng)聲波同步與否來(lái)人為排除現(xiàn)場(chǎng)噪聲干擾，利用故障點(diǎn)震動(dòng)聲音的最大點(diǎn)確定精確故障點(diǎn)位置。盡管此法定點(diǎn)精度不高，一般也能滿足要求。國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家生產(chǎn)的定點(diǎn)儀均屬此類方法。少數(shù)廠家也在液晶屏幕上顯示電磁波與地震波的時(shí)間差來(lái)精確判斷故障點(diǎn)位置，這無(wú)疑是一重大改進(jìn)。
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