電纜故障測試方法的評價 電纜故障測試方法的評價 長期以來,涌現(xiàn)出了許多測量方法與儀器,這些方法與儀器適用于不同故障情況,各有優(yōu)缺點,這里就故障測距與定點儀器簡單地做
電纜故障測試方法的評價
電纜故障測試方法的評價
長期以來,涌現(xiàn)出了許多測量方法與儀器,這些方法與儀器適用于不同故障情況,各有優(yōu)缺點,這里就故障測距與定點儀器簡單地做一下評價和比較。
1.故障測距
1)電橋法
電橋法是一種經(jīng)典測試方法。
電橋法測試線路的連接如圖1.5a所示,將被測電纜終端故障相與非故障相短接,電橋兩臂分別接故障相與非故障相,圖1.5b給出了等效電路圖。
仔細調(diào)節(jié)R2數(shù)值,總可以使電橋平衡,即CD間的電位差為0,無電流流過檢流計,此時根據(jù)電橋平衡原理可得:
R3/R4=R1/R2 (1.1)
R1、R2為已知電阻,設(shè):R1/R2=K,則
R3/R4=K
由于電纜直流電阻與長度成正比,設(shè)電纜導(dǎo)體電阻率為R0,L全長代表電纜全長, LX、、L0分別為電纜故障點到測量端及末端的距離,則R2可用(L全長+L0)R0代替,根據(jù)式(1.1)可推出:
L全長+L0=KLX
而 L0=L全長-LX,所以
LX=2L全長/(K+1)
電纜斷路故障可用電容電橋測量,原理與上述電阻電橋類似。
電橋法優(yōu)點是簡單、方便、精確度高,但它的重要缺點是不適用于高阻與閃絡(luò)性故障,因為故障電阻很高的情況下,電橋里電流很小,一般靈敏度的儀表,很難探測,實際上電纜故障大部分屬于高阻與閃絡(luò)性故障。在用電橋法測量故障距離之前,需用高壓設(shè)備將故障點燒穿,使其故障電阻值降到可以用電橋法進行測量的范圍,而故障點燒穿是件十分困難的工作,往往要花費數(shù)小時,甚至幾天的時間,尤其對于目前大量使用的鉸鏈聚乙烯類的塑料電纜,多數(shù)情況無法將故障點燒穿,十分不方便,有時會出現(xiàn)故障點燒斷,故障電阻反而升高的現(xiàn)象,或是故障電阻燒得太低,呈永久短路,以至不能用放電聲測法進行最后定點。電橋法的另一缺點是需要知道電纜的準確長度等原始技術(shù)資料,當一條電纜線路內(nèi)是由導(dǎo)體材料或截面不同的電纜組成時,還要進行換算,電橋法還不能測量三相短路或斷路故障。
現(xiàn)在現(xiàn)場上電橋法用的越來越少了,不過一些測試人員,尤其是老的測試人員,仍然習(xí)慣于使用該方法。特別是對一些特殊的故障沒有明顯的低壓脈沖反射,但又不容易用高壓擊穿,如故障電阻不是太高的話,使用電橋法往往可以解決問題。隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在采用高壓電橋后,故障電阻的限制有了很大改善。但是由于故障點的特殊性,不只表現(xiàn)為電阻特性,對于閃絡(luò)性故障仍然不能使用,儀器的可靠性也受到考驗。
2)低壓脈沖反射法
低壓脈沖反射法,又叫雷達法,是受二次世界大戰(zhàn)雷達的啟發(fā)而發(fā)明的,它通過觀察故障點反射脈沖與發(fā)射脈沖的時間差測距(詳見第三章敘述)。
低壓脈沖反射法的優(yōu)點是簡單、直觀、不需要知道電纜的準確長度等原始技術(shù)資料。根據(jù)脈沖反射波形還可以容易地識別電纜接頭與分支點的位置。
低壓脈沖反射法的缺點是仍不能適用于測量高阻與閃絡(luò)性故障。
3)脈沖電壓法
脈沖電壓法,又稱閃測法,是六十年代發(fā)展起來的一種高阻與閃絡(luò)性故障測試方法。國內(nèi)有數(shù)家企業(yè)生產(chǎn)、銷售該原理的電纜故障閃測儀。
首先使電纜故障在直流高壓或脈沖高壓信號的作用下?lián)舸?,然后,通過觀察放電電壓脈沖在觀察點與故障點之間往返一次的時間測距。
脈沖電壓法的一個重要優(yōu)點是不必將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿,直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號,測試速度快,測量過程也得到簡化,是電纜故障測試技術(shù)的重大進步。
脈沖電壓法的缺點如下:
A.安全性差,儀器通過一電容電阻分壓器分壓測量電壓脈沖信號,儀器與高壓回路有電耦合,很容易發(fā)生高壓信號串入,造成儀器損壞。
B.在利用閃測法測距時,高壓電容對脈沖信號呈短
路狀態(tài),需要串一電阻或電感以產(chǎn)生電壓信號,增加了接線的復(fù)雜性,且降低了電容放電時加在故障電纜上的電壓,使故障點不容易擊穿。
C.在故障放電時,特別是進行沖閃測試時,分壓器耦合的電壓波形變化不尖銳,難以分辨。
4)脈沖電流法
脈沖電流法是八十年代初發(fā)展起來的一種測試方法,以安全、可靠、接線簡單等優(yōu)點顯示了強大的生命力。
脈沖電流法(詳見第四章)與脈沖電壓法的區(qū)別在于:前者通過一線性電流耦合器測量電纜故障擊穿時產(chǎn)生的電流脈沖信號,成功地實現(xiàn)了儀器與高壓回路的電耦合,省去了電容與電纜之間的串聯(lián)電阻與電感,簡化了接線,傳感器耦合出的脈沖電流波形亦比較容易分辨。
5)二次脈沖法
二次脈沖測試技術(shù)是九十年代發(fā)展起來的一種測技術(shù)。由于脈沖電流法、脈沖電壓法的波形不容易分析,給測試人員造成很大的不便。國外很早就開始研究二次脈沖測試技術(shù)。以其操作簡單、波形容易分析,受到電纜測試工作者的歡迎,但由于設(shè)備復(fù)雜,技術(shù)難點多,設(shè)備的價格很高,國內(nèi)市場一直被進口設(shè)備獨占。近年來,隨著國內(nèi)技術(shù)人員的努力,此項技術(shù)已被國內(nèi)的幾家公司掌握。淄博信易杰電氣公司有幸成為其中的佼佼者。
首先是電纜故障在直流高壓或脈沖高壓信號的作用下?lián)舸?,同時采用延弧技術(shù)、續(xù)弧技術(shù)使電弧持續(xù)時間延長并保持穩(wěn)定;其次,在沒有擊穿故障點時,向電纜注入測量信號,得到參考波形;在延弧時注入一次或多次測量信號,得到一個或多個比較波形;將兩次得到的波形同時顯示出來,可以很明顯的顯示出差異,大大降低了波形分析的難度。二次脈沖技術(shù)以其操作簡單,波形易于分析,受到廣大技術(shù)人員的好評。隨著設(shè)備逐步國產(chǎn)化,市場占有率必然會逐步提高,最終成為主流產(chǎn)品。
6)對測距方法與儀器選擇的建議
目前,普遍采用行波測距法。低阻與斷路故障采用低壓脈沖反射法,它比電橋法簡單直接;測量高阻與閃絡(luò)性故障采用二次脈沖法、脈沖電流法;三者都是通過脈沖信號在故障點與測量點之間往返一次時間測距,但低壓脈沖反射法是主動向電纜發(fā)射探測電壓脈沖,脈沖電流法是被動記錄故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖電流信號;二次脈沖測試法則是分別在故障點沒有被擊穿和擊穿延弧時,分兩次或多此主動向電纜發(fā)射測試信號;信號的記錄與處理顯示可由同一個電路完成,故可方便地使儀器同時實現(xiàn)三個功能。
2. 故障定點
電纜故障的精確定點是故障探測的關(guān)鍵。目前,比較常用的方法是沖擊放電聲測法、 主要用于低阻故障定點的音頻感應(yīng)法以及我公司創(chuàng)新的快速磁場預(yù)定位法。實際應(yīng)用中,通常因電纜故障點環(huán)境困素復(fù)雜,如振動噪聲過大、電纜埋設(shè)深度過深等,造成聲測法定點困難,成為快速找到故障點的主要矛盾。利用我公司創(chuàng)新的快速磁場預(yù)定位法后,將大大提高定點的速度。
聲磁同步檢測法(詳見第六章),提高了抗振動噪聲干擾的能力;通過檢測接收到的磁聲信號的時間差,可以估計故障點距離探頭的位置;比較在電纜兩側(cè)接收到脈沖磁場的初始極性,亦可以在進行故障定點的同時尋找電纜路徑。
快速磁場預(yù)定位法,利用延弧、續(xù)弧技術(shù),在拉弧期間注入音頻信號,通過檢測音頻信號,查找故障點。此方法發(fā)展了傳統(tǒng)的音頻法,克服了音頻感應(yīng)法只能測試低阻故障的局限,發(fā)揚了音頻感應(yīng)法方便、快捷的優(yōu)點。會大大提高定點的速度,為技術(shù)人員提供便利。
3. 新一代智能化電纜故障探測儀器
現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展,促進了電纜故障探測儀器的進步。儀器正向智能化方向發(fā)展,能對采集的信號進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理,自動計算故障點;記憶測量波形;打印輸出波形及測量結(jié)果;并具有體積小、攜帶方便、操作簡單等優(yōu)點。西安光大百納電子科技有限公司提供的CD系列電纜故障測試儀與電纜故障定點儀,是這種發(fā)展的一個代表,正迅速在全國推廣,受到了廣大用戶的歡迎。