電纜故障分?jǐn)嗦?、短路、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(diǎn)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(diǎn)。在實(shí)際測試中,三個步驟根據(jù)現(xiàn)場情況靈活運(yùn)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(diǎn)不容易,以下介紹幾個查故障點(diǎn)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。現(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(diǎn)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(diǎn),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(shí)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(diǎn)。該方法對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(diǎn)(或阻抗不均勻點(diǎn))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(diǎn)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(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,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(diǎn)方法有聲測法、電磁法及音頻法、跨步電壓法、磁場預(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)聲測法:采用聲測法定點(diǎn),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(diǎn)儀。聲測法定點(diǎn)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(diǎn),是由高壓脈沖發(fā)生器對故障電纜放電,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(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,用聲測法定點(diǎn),我們用定點(diǎn)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(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)前后電磁波信號或音頻信號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),主要針對對電纜外護(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)磁場預(yù)定點(diǎn)技術(shù):電纜故障磁場預(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。此音頻信號在電纜故障點(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,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:是將聲測法與電磁波法綜合應(yīng)用。聲測法定點(diǎn)時,定點(diǎn)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(diǎn)正上方,聲波信號最大,離開故障點(diǎn),聲波信號減少,或者無聲波信號。聲磁同步法定點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)上方時,定點(diǎn)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(diǎn)微弱聲波信號。另外,聲磁同步定點(diǎn)儀可以將故障定點(diǎn)和電纜路徑探測工作同步進(jìn)行,大大提高故障定點(diǎn)效率。
