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”的說法，認為電纜定位比較困難。隨著儀表技術的進步，電纜定位更為方便，因此在實踐應用中選擇合理的儀器及定位經(jīng)驗更為重要。
通常，電纜故障點定位分四步進行，主要包括判斷故障點類型、選擇合適方法及相應的儀器、粗測定位以及精確定點。其中，粗測定位方法有電橋法、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，比如高壓電纜護套絕緣缺陷點、鋼帶鎧裝低壓力纜、PVC電纜和短電纜都無法被定位。另外，一些高阻擊穿點在沖擊電壓下無法擊穿，也難以定位。
粗測定位的方法及原理
波反射法。波反射法主要適用于測量電纜的低阻、短路與斷路故障。據(jù)統(tǒng)計，該類故障約占電纜故障的10%。低壓脈沖法還可用于測量電纜的長度、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。波反射法能測量電纜長度，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試時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，如短路點、故障點、中間接頭等，脈沖產生反射，回送到測量點被儀器記錄下來。波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖的時間差△t，對應脈沖在測量點與阻抗不匹配點往返一次的時間，已知脈沖在電纜中的波速度V，則阻抗不匹配點距離可由 L=V?△t 2 計算得出。
通過識別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質。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于準確地計算出故障距離很關鍵。在不確定電纜波速度值的情況下，可用如下方法測量。如已知被測電纜的長度，根據(jù)發(fā)送脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時間△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量法中，有些不容易被識別，比如存在分支點結構復雜的電纜。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得一波形，如圖2b所示，然后在故障芯線上測量波形，把二者進行比較，在波形上F處二波形明顯出現(xiàn)差異，這是由于故障點反射脈沖所造成的，該點所代表的距離即是故障點位置。
現(xiàn)代微機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，同時，可以同時顯示最新測量波形與記憶波形。利用這一特點，操作人員可以通過比較電纜良好線芯與故障線芯脈沖反射波形的差異處，來尋找故障點，避免了理解復雜的脈沖反射波形的困難，故障點容易識別，靈敏度高。實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量故障點。
利用波形比較法，可精確地測定電纜長度或校正波速度。由于脈沖在傳播過程中存在損耗，電纜終端的反射脈沖傳回到測量點后，波形上升曲線比較平滑，不容易精確地標定出反射脈沖到達時間，特別是當電纜距離較長時，這一現(xiàn)象更明顯。而把端點開路與短路的波形同時顯示時，二者的分叉點比較明顯，容易識別.
粗測定位的另一種方法是高壓電橋法。高壓電橋法特別適用于：敷設后電纜的高阻擊穿點，特別是難以燒成低阻的線性高阻擊穿點，如電纜中間接頭的線性高阻擊穿;電橋平衡法沒有盲區(qū)，用于判斷短電纜及靠近端頭的擊穿點;電橋法僅僅要求線芯電阻的均勻性。而波特性不好的電纜，如介質損耗很大的PVC電纜;沒有良導體回流的電纜，高壓電纜金屬護套缺陷點的定位，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，如用兆歐表發(fā)現(xiàn)電纜阻值較低，但運行電壓下不擊穿的絕緣缺陷點。
粗測定位的工作原理是依據(jù)線芯(或屏蔽層)電阻均勻，與長度成比例。典型用法是試樣為三芯鋼帶鎧裝電力電纜，長度L，B相線芯對鋼帶在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圈刻度盤調節(jié)，電阻比例P可由刻度盤讀取，因此：
由此可見，只要電橋有一定的靈敏度并能平衡，電橋法定位簡單而精確。
精確定點的方法及原理
聲測法是電纜故障定點的主要方法，多用于測試高阻、閃絡性故障和部分低阻故障。使用的設備與沖閃法相同，采用聲電轉換器將很小的震動波轉換成電信號進行放大處理，用耳機來偵聽，聽測出最響點即為故障點位置。
聲磁同步法是指在實際測試中，環(huán)境噪聲的干擾增加了聲測法準確辨別的難度，由于故障點放電時，除了產生放電聲外，還會產生高頻電磁波向地面?zhèn)鞑?，通過同時接收聲波和電磁波方法來判斷當前的聲波是否由故障點放電引起，這就是聲磁同步法。它是對聲波測試方法的改進，提高抗干擾能力。定點環(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。目前單純的聲測法定點儀已經(jīng)被淘汰，取而代之的是聲磁同步法定點儀。此類儀器通過觀察在現(xiàn)場接收電纜被沖擊高壓擊穿時的輻射電磁波和故障點的震動聲波同步與否來人為排除現(xiàn)場噪聲干擾，利用故障點震動聲音的最大點確定精確故障點位置。盡管此法定點精度不高，一般也能滿足要求。國內大多數(shù)廠家生產的定點儀均屬此類方法。少數(shù)廠家也在液晶屏幕上顯示電磁波與地震波的時間差來精確判斷故障點位置，這無疑是一重大改進。
轉載：互聯(lián)網(wǎng)
通常，電纜故障點定位分四步進行，主要包括判斷故障點類型、選擇合適方法及相應的儀器、粗測定位以及精確定點。其中，粗測定位方法有電橋法、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，比如高壓電纜護套絕緣缺陷點、鋼帶鎧裝低壓力纜、PVC電纜和短電纜都無法被定位。另外，一些高阻擊穿點在沖擊電壓下無法擊穿，也難以定位。
粗測定位的方法及原理
波反射法。波反射法主要適用于測量電纜的低阻、短路與斷路故障。據(jù)統(tǒng)計，該類故障約占電纜故障的10%。低壓脈沖法還可用于測量電纜的長度、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。波反射法能測量電纜長度，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試時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，如短路點、故障點、中間接頭等，脈沖產生反射，回送到測量點被儀器記錄下來。波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖的時間差△t，對應脈沖在測量點與阻抗不匹配點往返一次的時間，已知脈沖在電纜中的波速度V，則阻抗不匹配點距離可由 L=V?△t 2 計算得出。
通過識別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質。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于準確地計算出故障距離很關鍵。在不確定電纜波速度值的情況下，可用如下方法測量。如已知被測電纜的長度，根據(jù)發(fā)送脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時間△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量法中，有些不容易被識別，比如存在分支點結構復雜的電纜。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得一波形，如圖2b所示，然后在故障芯線上測量波形，把二者進行比較，在波形上F處二波形明顯出現(xiàn)差異，這是由于故障點反射脈沖所造成的，該點所代表的距離即是故障點位置。
現(xiàn)代微機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，同時，可以同時顯示最新測量波形與記憶波形。利用這一特點，操作人員可以通過比較電纜良好線芯與故障線芯脈沖反射波形的差異處，來尋找故障點，避免了理解復雜的脈沖反射波形的困難，故障點容易識別，靈敏度高。實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量故障點。
利用波形比較法，可精確地測定電纜長度或校正波速度。由于脈沖在傳播過程中存在損耗，電纜終端的反射脈沖傳回到測量點后，波形上升曲線比較平滑，不容易精確地標定出反射脈沖到達時間，特別是當電纜距離較長時，這一現(xiàn)象更明顯。而把端點開路與短路的波形同時顯示時，二者的分叉點比較明顯，容易識別.
粗測定位的另一種方法是高壓電橋法。高壓電橋法特別適用于：敷設后電纜的高阻擊穿點，特別是難以燒成低阻的線性高阻擊穿點，如電纜中間接頭的線性高阻擊穿;電橋平衡法沒有盲區(qū)，用于判斷短電纜及靠近端頭的擊穿點;電橋法僅僅要求線芯電阻的均勻性。而波特性不好的電纜，如介質損耗很大的PVC電纜;沒有良導體回流的電纜，高壓電纜金屬護套缺陷點的定位，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，如用兆歐表發(fā)現(xiàn)電纜阻值較低，但運行電壓下不擊穿的絕緣缺陷點。
粗測定位的工作原理是依據(jù)線芯(或屏蔽層)電阻均勻，與長度成比例。典型用法是試樣為三芯鋼帶鎧裝電力電纜，長度L，B相線芯對鋼帶在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圈刻度盤調節(jié)，電阻比例P可由刻度盤讀取，因此：
由此可見，只要電橋有一定的靈敏度并能平衡，電橋法定位簡單而精確。
精確定點的方法及原理
聲測法是電纜故障定點的主要方法，多用于測試高阻、閃絡性故障和部分低阻故障。使用的設備與沖閃法相同，采用聲電轉換器將很小的震動波轉換成電信號進行放大處理，用耳機來偵聽，聽測出最響點即為故障點位置。
聲磁同步法是指在實際測試中，環(huán)境噪聲的干擾增加了聲測法準確辨別的難度，由于故障點放電時，除了產生放電聲外，還會產生高頻電磁波向地面?zhèn)鞑?，通過同時接收聲波和電磁波方法來判斷當前的聲波是否由故障點放電引起，這就是聲磁同步法。它是對聲波測試方法的改進，提高抗干擾能力。定點環(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。目前單純的聲測法定點儀已經(jīng)被淘汰，取而代之的是聲磁同步法定點儀。此類儀器通過觀察在現(xiàn)場接收電纜被沖擊高壓擊穿時的輻射電磁波和故障點的震動聲波同步與否來人為排除現(xiàn)場噪聲干擾，利用故障點震動聲音的最大點確定精確故障點位置。盡管此法定點精度不高，一般也能滿足要求。國內大多數(shù)廠家生產的定點儀均屬此類方法。少數(shù)廠家也在液晶屏幕上顯示電磁波與地震波的時間差來精確判斷故障點位置，這無疑是一重大改進。
轉載：互聯(lián)網(wǎng)