電纜故障分?jǐn)嗦贰⒍搪?、接地三種情況。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。電纜故障的測試,以找到故障發(fā)生點為目的,其測試過程,一般分為三步驟:尋找電纜埋設(shè)路徑;故障距離粗測;定位故障點。在實際測試中,三個步驟根據(jù)現(xiàn)場情況靈活運用。
對于直接短路或斷線故障用萬用表直接測量,對非直接短路和接地故障,用兆歐表遙測芯線間絕緣電阻或芯線對地絕緣電阻,根據(jù)其阻值判斷故障類型。
故障類型確定后,查找故障點不容易,以下介紹幾個查故障點的方法。
一、探測電纜敷設(shè)路徑
采用電磁波進(jìn)行路徑探測,區(qū)別在于探測的電纜長度、探測深度,信號頻率等各不相同?，F(xiàn)在應(yīng)用的路徑探測儀器,多為探測停電電纜,探測電纜長度大于10KM,探測電纜深度大于2m,電磁波頻率1KHZ-20KHZ。如DTC206系列電纜路徑探測儀,電磁波頻率為16KHZ,路徑儀信號源發(fā)射峰值功率大于100W,即使電纜埋深2m,路徑儀接收信號仍然很大。
其尋測電纜路徑原理為:給被測試電纜加一電磁波信號,通過定點儀磁信號接收路徑信號尋測電纜路徑。根據(jù)電纜正上方地面接收電磁信號最小的特點,可以準(zhǔn)確地找到電纜埋設(shè)位置。
二、電纜故障粗測方法有電橋法、脈沖反射法、二次脈沖法
(1)電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直流電阻,再準(zhǔn)確測量電纜的實際長度,按照電纜長度與電阻的正比例關(guān)系,計算出故障點。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點接觸電阻小于1Ω的故障,判斷誤差一般不大于3m,對于故障點接觸電阻大于1Ω的故障,可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下,再按此法測量。
最初的電纜故障粗測工作,就是用電橋平衡測試原理,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試儀。
(2)現(xiàn)電纜故障測試普遍采用了閃測法測試,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儀、存貯示波管型閃測儀等。隨著計算機(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)測試儀(閃測儀),閃測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,使電纜故障的粗測工作進(jìn)入到一個新境界。
應(yīng)用脈沖反射法的智能型閃測儀,是目前應(yīng)用范圍最廣,市場保有量最大的電纜故障粗測儀器。
脈沖反射法閃測儀的測試原理為:
測量電纜故障時,電纜可視為一條均勻分布的傳輸線,根據(jù)傳輸線(長線)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(或阻抗不均勻點)就會發(fā)生反射,用閃測儀記錄下發(fā)送脈沖和反射脈沖之間的傳輸時間△T,則可按已知的傳輸速度V來計算出故障點的距離Lx,Lx=V?△T/2.
測全長則可利用終端反射脈沖:L=V?T/2
同樣已知電纜全長,可測出脈沖傳輸速度:V=2L/T
脈沖法測試分為低壓脈沖法和高壓脈沖法,二者測試原理是一樣的,只是產(chǎn)生脈沖的方式不一樣,智能型測試儀的故障距離計算是儀器自動完成的。
(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方法。其特點是: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,用低壓脈沖短路故障波形測試電纜高阻故障。與傳統(tǒng)的測試方法相比,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)雜波形簡化為簡單的低壓脈沖短路故障波形。
二次脈沖法的關(guān)鍵是要給閃測儀加一個高頻高壓數(shù)據(jù)處理器。從測試原理講,二次脈沖法的測試原理有其先進(jìn)性,但是其測試儀器相對復(fù)雜,儀器使用也較普通的閃測儀復(fù)雜。
三、電纜故障精確定點方法有聲測法、電磁法及音頻法、跨步電壓法、磁場預(yù)定點技術(shù)、聲磁同步法
電纜故障精確定點方法以下幾種:
(1)聲測法:采用聲測法定點,采用的儀器從過去簡單的聲電放大器,發(fā)展到聲磁同步定點儀。聲測法定點對高壓電纜、低壓電纜、直埋電纜、電纜溝電纜等等均適用。
聲測法定點,是由高壓脈沖發(fā)生器對故障電纜放電,故障點產(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,定點儀的聲測探頭(聲音傳感器)接收地震波信號并放大后通過耳機(jī)或表頭輸出。通過大量的現(xiàn)場試驗,地震波從電纜故障點傳到地面后,在2米的半徑以外很快衰減為很小,所以,用聲測法定點,我們用定點儀監(jiān)聽地震波時,一般是4m距離監(jiān)聽一次。當(dāng)監(jiān)聽到地震波時,說明故障點已經(jīng)在2m以內(nèi),只要仔細(xì)找到聲音最大點即既可以精確找到故障點。
(2)電磁法及音頻法:用電磁波定點或采用音頻法定點,即是利用電纜故障點前后電磁波信號或音頻信號的變化來確定故障點。
(3) 跨步電壓法:采用跨步電壓法定點,主要針對對電纜外護(hù)套絕緣有要求的外護(hù)套接地故障定點,現(xiàn)在對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。
(4)磁場預(yù)定點技術(shù):電纜故障磁場預(yù)定點技術(shù)的原理為:通過高壓直流脈沖發(fā)生器,使電纜的故障點產(chǎn)生電弧,在電弧存在期間,向電纜注入音頻信號。此音頻信號在電纜故障點,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,通過比較故障點前后的音頻電磁波幅值大小的變化,判斷接收機(jī)位于故障點之前或之后,從而達(dá)到快速預(yù)定點的目的。
(5)聲磁同步法:是將聲測法與電磁波法綜合應(yīng)用。聲測法定點時,定點儀聲表頭指示聲測探頭接收到的地震波,同時耳機(jī)也反映聲測探頭接收到的地震聲波。在故障點正上方,聲波信號最大,離開故障點,聲波信號減少,或者無聲波信號。聲磁同步法定點時,聲表頭反映聲測探頭接收到的地震聲波,磁表頭和耳機(jī)同時指示故障點放電時同步接收天線接收到的電磁波。當(dāng)聲測探頭放置在故障點上方時,定點儀二個表頭指示及耳機(jī)聲音同步。在未接收到聲波信號時,利用聲磁同步電磁波接收功能,能夠及時掌握球間隙放電節(jié)律,有利于在噪雜的環(huán)境中分辨出故障點微弱聲波信號。另外,聲磁同步定點儀可以將故障定點和電纜路徑探測工作同步進(jìn)行,大大提高故障定點效率。
