電纜故障分?jǐn)嗦贰⒍搪贰⒔拥厝N情況。故障類型有三方面,三相電纜一芯或兩芯接地,兩相芯線間短路,三相芯線完全短路,一相芯線斷線或多相斷線。電纜故障的測(cè)試,以找到故障發(fā)生點(diǎn)為目的,其測(cè)試過程,一般分為三步驟:尋找電纜埋設(shè)路徑;故障距離粗測(cè);定位故障點(diǎn)。在實(shí)際測(cè)試中,三個(gè)步驟根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活運(yùn)用。
對(duì)于直接短路或斷線故障用萬(wàn)用表直接測(cè)量,對(duì)非直接短路和接地故障,用兆歐表遙測(cè)芯線間絕緣電阻或芯線對(duì)地絕緣電阻,根據(jù)其阻值判斷故障類型。
故障類型確定后,查找故障點(diǎn)不容易,以下介紹幾個(gè)查故障點(diǎn)的方法。
一、探測(cè)電纜敷設(shè)路徑
采用電磁波進(jìn)行路徑探測(cè),區(qū)別在于探測(cè)的電纜長(zhǎng)度、探測(cè)深度,信號(hào)頻率等各不相同。現(xiàn)在應(yīng)用的路徑探測(cè)儀器,多為探測(cè)停電電纜,探測(cè)電纜長(zhǎng)度大于10KM,探測(cè)電纜深度大于2m,電磁波頻率1KHZ-20KHZ。如DTC206系列電纜路徑探測(cè)儀,電磁波頻率為16KHZ,路徑儀信號(hào)源發(fā)射峰值功率大于100W,即使電纜埋深2m,路徑儀接收信號(hào)仍然很大。
其尋測(cè)電纜路徑原理為:給被測(cè)試電纜加一電磁波信號(hào),通過定點(diǎn)儀磁信號(hào)接收路徑信號(hào)尋測(cè)電纜路徑。根據(jù)電纜正上方地面接收電磁信號(hào)最小的特點(diǎn),可以準(zhǔn)確地找到電纜埋設(shè)位置。
二、電纜故障粗測(cè)方法有電橋法、脈沖反射法、二次脈沖法
(1)電橋法就是用雙臂電橋測(cè)出電纜芯線的直流電阻,再準(zhǔn)確測(cè)量電纜的實(shí)際長(zhǎng)度,按照電纜長(zhǎng)度與電阻的正比例關(guān)系,計(jì)算出故障點(diǎn)。該方法對(duì)于電纜芯線間直接短路或短路點(diǎn)接觸電阻小于1Ω的故障,判斷誤差一般不大于3m,對(duì)于故障點(diǎn)接觸電阻大于1Ω的故障,可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下,再按此法測(cè)量。
最初的電纜故障粗測(cè)工作,就是用電橋平衡測(cè)試原理,有電阻電橋、電容電橋、低壓電橋、高壓電橋等。用電橋原理測(cè)試電纜故障距離,曾是上世紀(jì)六七十年代普遍采用的方法。到了2000年以后,使用電橋原理的儀器繼續(xù)使用并發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛使用后,現(xiàn)出現(xiàn)了具有更高智能化的電橋測(cè)試儀。
(2)現(xiàn)電纜故障測(cè)試普遍采用了閃測(cè)法測(cè)試,原理為脈沖反射法(也叫雷達(dá)法)。所用的儀器以電子管、晶體管電路為主,體積龐大。采用的顯示器先后有示波管型閃測(cè)儀、存貯示波管型閃測(cè)儀等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用,采用脈沖反射法,用智能型電纜故障閃絡(luò)測(cè)試儀(閃測(cè)儀),閃測(cè)儀從顯像管顯示到液晶顯示,普遍應(yīng)用單片機(jī)電路進(jìn)行控制,使電纜故障的粗測(cè)工作進(jìn)入到一個(gè)新境界。
應(yīng)用脈沖反射法的智能型閃測(cè)儀,是目前應(yīng)用范圍最廣,市場(chǎng)保有量最大的電纜故障粗測(cè)儀器。
脈沖反射法閃測(cè)儀的測(cè)試原理為:
測(cè)量電纜故障時(shí),電纜可視為一條均勻分布的傳輸線,根據(jù)傳輸線(長(zhǎng)線)理論,在電纜一端加脈沖電壓,則此脈沖按一定的速度 (決定于電纜介質(zhì)的介電常數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù))沿線傳輸,當(dāng)脈沖遇到故障點(diǎn)(或阻抗不均勻點(diǎn))就會(huì)發(fā)生反射,用閃測(cè)儀記錄下發(fā)送脈沖和反射脈沖之間的傳輸時(shí)間△T,則可按已知的傳輸速度V來計(jì)算出故障點(diǎn)的距離Lx,Lx=V?△T/2.
測(cè)全長(zhǎng)則可利用終端反射脈沖:L=V?T/2
同樣已知電纜全長(zhǎng),可測(cè)出脈沖傳輸速度:V=2L/T
脈沖法測(cè)試分為低壓脈沖法和高壓脈沖法,二者測(cè)試原理是一樣的,只是產(chǎn)生脈沖的方式不一樣,智能型測(cè)試儀的故障距離計(jì)算是儀器自動(dòng)完成的。
(3)二次脈沖法:二次脈沖法其基本原理還是脈沖反射法,是近幾年發(fā)展中的一種比較前沿的新的電纜故障粗測(cè)方法。其特點(diǎn)是:高阻故障呈現(xiàn)低壓脈沖短路故障波形特征,容易判讀。即在用高壓脈沖擊穿高阻故障的瞬間,給故障電纜發(fā)射低壓脈沖信號(hào),用低壓脈沖短路故障波形測(cè)試電纜高阻故障。與傳統(tǒng)的測(cè)試方法相比,二次脈沖法的先進(jìn)之處,是將沖擊高壓閃絡(luò)法中的復(fù)雜波形簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的低壓脈沖短路故障波形。
二次脈沖法的關(guān)鍵是要給閃測(cè)儀加一個(gè)高頻高壓數(shù)據(jù)處理器。從測(cè)試原理講,二次脈沖法的測(cè)試原理有其先進(jìn)性,但是其測(cè)試儀器相對(duì)復(fù)雜,儀器使用也較普通的閃測(cè)儀復(fù)雜。
三、電纜故障精確定點(diǎn)方法有聲測(cè)法、電磁法及音頻法、跨步電壓法、磁場(chǎng)預(yù)定點(diǎn)技術(shù)、聲磁同步法
電纜故障精確定點(diǎn)方法以下幾種:
(1)聲測(cè)法:采用聲測(cè)法定點(diǎn),采用的儀器從過去簡(jiǎn)單的聲電放大器,發(fā)展到聲磁同步定點(diǎn)儀。聲測(cè)法定點(diǎn)對(duì)高壓電纜、低壓電纜、直埋電纜、電纜溝電纜等等均適用。
聲測(cè)法定點(diǎn),是由高壓脈沖發(fā)生器對(duì)故障電纜放電,故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧,并產(chǎn)生放電聲音,在電纜直埋情況下,產(chǎn)生地震波,定點(diǎn)儀的聲測(cè)探頭(聲音傳感器)接收地震波信號(hào)并放大后通過耳機(jī)或表頭輸出。通過大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),地震波從電纜故障點(diǎn)傳到地面后,在2米的半徑以外很快衰減為很小,所以,用聲測(cè)法定點(diǎn),我們用定點(diǎn)儀監(jiān)聽地震波時(shí),一般是4m距離監(jiān)聽一次。當(dāng)監(jiān)聽到地震波時(shí),說明故障點(diǎn)已經(jīng)在2m以內(nèi),只要仔細(xì)找到聲音最大點(diǎn)即既可以精確找到故障點(diǎn)。
(2)電磁法及音頻法:用電磁波定點(diǎn)或采用音頻法定點(diǎn),即是利用電纜故障點(diǎn)前后電磁波信號(hào)或音頻信號(hào)的變化來確定故障點(diǎn)。
(3) 跨步電壓法:采用跨步電壓法定點(diǎn),主要針對(duì)對(duì)電纜外護(hù)套絕緣有要求的外護(hù)套接地故障定點(diǎn),現(xiàn)在對(duì)部分直埋的無鎧裝的低壓電纜、電線芯線接地故障、也可以采用跨步電壓法定點(diǎn)。
(4)磁場(chǎng)預(yù)定點(diǎn)技術(shù):電纜故障磁場(chǎng)預(yù)定點(diǎn)技術(shù)的原理為:通過高壓直流脈沖發(fā)生器,使電纜的故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧,在電弧存在期間,向電纜注入音頻信號(hào)。此音頻信號(hào)在電纜故障點(diǎn),被電弧短路,不再繼續(xù)向電纜終端傳播。采用專用的接收機(jī),接收電纜輻射出的音頻電磁波信號(hào),通過比較故障點(diǎn)前后的音頻電磁波幅值大小的變化,判斷接收機(jī)位于故障點(diǎn)之前或之后,從而達(dá)到快速預(yù)定點(diǎn)的目的。
(5)聲磁同步法:是將聲測(cè)法與電磁波法綜合應(yīng)用。聲測(cè)法定點(diǎn)時(shí),定點(diǎn)儀聲表頭指示聲測(cè)探頭接收到的地震波,同時(shí)耳機(jī)也反映聲測(cè)探頭接收到的地震聲波。在故障點(diǎn)正上方,聲波信號(hào)最大,離開故障點(diǎn),聲波信號(hào)減少,或者無聲波信號(hào)。聲磁同步法定點(diǎn)時(shí),聲表頭反映聲測(cè)探頭接收到的地震聲波,磁表頭和耳機(jī)同時(shí)指示故障點(diǎn)放電時(shí)同步接收天線接收到的電磁波。當(dāng)聲測(cè)探頭放置在故障點(diǎn)上方時(shí),定點(diǎn)儀二個(gè)表頭指示及耳機(jī)聲音同步。在未接收到聲波信號(hào)時(shí),利用聲磁同步電磁波接收功能,能夠及時(shí)掌握球間隙放電節(jié)律,有利于在噪雜的環(huán)境中分辨出故障點(diǎn)微弱聲波信號(hào)。另外,聲磁同步定點(diǎn)儀可以將故障定點(diǎn)和電纜路徑探測(cè)工作同步進(jìn)行,大大提高故障定點(diǎn)效率。
