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電纜故障的分析與探測定位處理

來源:Jx    發布時間:2016-8-5 13:32:50    瀏覽量:1455

定位處理

 2016-08-01 輸配電線路 


作為連接各種電氣設備、傳輸和分配電能的電力電纜,以其安全、維護工作量少,穩定性高,有利於提高電能的質量等優點,已經得到越來越廣泛的應用。目前,電力電纜所產生的故障在所有供電故障中占了相當大的比重。如何快速、準確地確定故障點位置和判斷出故障類型已成為電力電纜使用和運行過程中十分關鍵的技術之一。


1. 電纜故障原因

電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導致絕緣降低的因素很多,根據實際運行經驗,歸納起來不外乎以下幾種情況:

1.1機械損傷

安裝時損傷:

在安裝時不小心碰傷電纜,機械牽引力過大而拉傷電纜,或電纜過度彎曲而損傷電纜;

直接受外力損壞:

在安裝後電纜路徑上或電纜附近進行城建施工,使電纜受到直接的外力損傷:

間接受外力損壞:

行駛車輛的震動或衝擊性負荷會造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損;

因自然現象造成的損傷:

如中間接頭或終端頭內絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護套;因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷;因土地沉降引起過大拉力,拉斷中間接頭或導體。


1.2絕緣受潮

絕緣受潮後引起故障。造成電纜受潮的主要原因有:

因接頭盒或終端盒結構不密封或安裝不良而導致進水;

電纜製造不良,金屬護套有小孔或裂縫;

金屬護套因被外物刺傷或腐蝕穿孔;


1.3絕緣老化變質

電纜絕緣介質內部氣隙在電場作用下產生遊離使絕緣下降。當絕緣介質電離時,氣隙中產生臭氧、硝酸等化學生成物,腐蝕絕緣;絕緣中的水分使絕緣纖維產生水解,造成絕緣下降。

過熱會引起絕緣老化變質。電纜內部氣隙產生電遊離造成局部過熱,使絕緣碳化。電纜過負荷是電纜過熱很重要的因素。安裝於電纜密集地區、電纜溝及電纜隧道等通風不良處的電纜、穿在幹燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會因本身過熱而使絕緣加速損壞。


1.4過電壓

過電壓主要是指大氣過電壓(雷擊)和電纜內部過電壓。對實際故障進行的分析表明,許多戶外終端頭的故障是由大氣過電壓引起的。過電壓使電纜絕緣層擊穿,形成故障,擊穿點一般是存在材料缺陷。


1.5設計和製作工藝不良

中間接頭和終端頭的防水、電場分布設計不周密,材料選用不當,工藝不良、不按規程要求製作會造成電纜頭故障。


1.6材料缺陷

材料缺陷主要表現在三個方麵。一是電纜製造的問題,鉛(鋁)護層留下的缺陷;在包纏絕緣過程中,紙絕緣上出現褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷;二是電纜附件製造上的缺陷,如鑄鐵件有砂眼,瓷件的機械強度不夠,其它零件不符合規格或組裝時不密封等;三是對絕緣材料的維護管理不善,造成電纜絕緣受潮、髒汙和老化。


1.7護層腐蝕

由於地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響,使電纜鉛包外皮受腐蝕出現麻點、開裂或穿孔,造成故障。


1.8電纜的絕緣物流失

油浸紙絕緣電纜敷設時地溝凸凹不平,或處在電杆上的戶外頭,由於起伏、高低落差懸殊,高處的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降,導致故障發生。 


2. 故障分類

2.1按故障電阻與芯線情況分類

  • 開路(斷線)故障

開路故障,又稱斷線故障,若電纜相間或相對地絕緣電阻達到所要求的規範值,但工作電壓不能傳輸到終端;或雖終端有電壓,但負載能力較差。當絕緣電阻=∞,即為斷線故障。

  • 低阻(短路)故障

低阻故障又稱短路故障電纜相間或相對地絕緣受損,其絕緣電阻小到能用低壓脈衝法測量的一類故障。當絕緣電阻<10kΩ時,為短路故障。


  • 高阻(泄漏性)故障

  • 高阻(閃絡性)故障

電纜相間或相對地絕緣損壞,其絕緣電阻較大,當絕緣電阻>100kΩ,不能用低壓脈衝法測量的一類故障,它是相對於低阻故障而言的。包括泄漏性高阻故障和閃絡性高阻故障二種類型。

以上故障分類也是為了選擇測試方法的方便,根據目前流行的故障測距技術,開路與低阻故障可用低壓脈衝反射法,高阻故障要用衝擊閃絡法,而閃絡性故障可用直流閃絡法測試。


2.2 按表麵現象分類

  • 開放性故障

  • 封閉性故障


2.3 按接地現象分類

  • 單相接地故障

  • 相間故障

  • 多相接地混合性故障


2.4 按故障位置分類

  • 接頭故障

  • 電纜本體故障


3. 探測原理

電纜故障的測試是基於電波在傳輸線中的傳輸時遇到線路阻抗不均勻而產生反向的原理。

根據傳輸線理論,每條線路都有其一定的特性阻抗Zc,它由線路的結構決定,而與線路的長度無關。在均勻傳輸線路上,任一點的輸入阻抗等於特性阻抗,若終端所接負載等於特性阻抗,線路發送的電流波或電壓波沿線傳送,到達終端被負載全部吸收而無反向。當線路上任一點阻抗不等於Zc時,電波在該點將產生全反射或部分反射。反射的大小和極性可用反射係數P表示,其關係式如下:

式中:

Zc為傳輸線的特性阻抗

Zo為傳輸線反射點的阻抗

(1)當線路無故障時,Zo=Zc,P=0,無反射。

(2)當線路發生斷線故障時,Zo=∞,P=1,線路發生全反射,且反射波與入射波極性相同。

(3)當線路發生短路時,Zo=1,P=-1,線路發生負的全反射,反射波與入射波相性相反。


4. 電纜故障探測基本步驟

電纜故障的探測一般要經過診斷、測距、定點三個步驟。


4.1故障診斷

電纜故障性質的診斷,即確定故障的類型與嚴重程度,以便於測試人員對症下藥,選擇適當的電纜故障測距與定點方法。

所謂診斷電纜故障的性質,就是指確定:故障電阻是高阻還是低阻;是閃絡還是封閉性故障;是接地、短路、斷線,還是它們的混合;是單相、兩相,還是三相故障。

可以根據故障發生時出現的現象,初步判斷故障的性質。例如,運行中的電纜發生故障時,若隻是給了接地信號,則有可能是單相接地的故障。繼電保護過流繼電器動作,出現跳閘現象,則此時可能發生了電纜兩相或三相短路或接地故障,或者是發生了短路與接地混合故障。發生這些故障時,短路或接地電流燒斷電纜將形成斷線故障。但通過上述判斷不能完全將故障的性質確定下來,還必須測量絕緣電阻和進行“導通試驗”。

測量絕緣電阻時,使用兆歐表(1千伏以下的電纜,用1000伏的兆歐表;1千伏以上的電纜,用2500伏的兆歐表)來測量電纜線芯之間和線芯對地的絕緣電阻;進行“導通試驗”時,將電纜的末端三相短接,用萬用表在電纜的首端測量芯線之間的電阻。


4.2故障測距

電纜故障測距又叫粗測,在電纜的一端使用儀器確定故障距離。

長期以來,湧現出了許多故障距離測量方法與儀器,這些方法與儀器適用於不同故障情況,各有優缺點。故障測距測量方法主要有阻抗發、脈衝法、閃絡法等。


4.3故障定點

電纜故障定點又叫精測,即按照故障測距結果,根據電纜的路徑走向,找出故障點的大體方位來,在一個很小的範圍內,利用放電聲測法或其它方法確定故障點的準確位置。故障頂點主要有聲測法、聲磁同步接收法、音頻信號感應法及跨步電壓法等。


5. 電纜故障測距

長期以來,湧現出了許多測量方法與儀器,這些方法與儀器適用於不同故障情況,各有優缺點,這裏就故障測距與定點儀器簡單地做一下評價和比較。

5.1阻抗法

阻抗法有傳統的直流電橋、壓降比較法及直流電阻法。下麵僅簡單介紹下直流電橋。

下直流電橋法是一種經典測試方法。電橋法優點是簡單、方便、精確度高,但它的重要缺點是不適用於高阻與閃絡性故障,因為故障電阻很高的情況下,電橋裏電流很小,一般靈敏度的儀表,很難探測,實際上電纜故障大部分屬於高阻與閃絡性故障。在用電橋法測量故障距離之前,需用高壓設備將故障點燒穿,使其故障電阻值降到可以用電橋法進行測量的範圍,而故障點燒穿是件十分困難的工作,往往要花費數小時,甚至幾天的時間,十分不方便,有時會出現故障點燒斷,故障電阻反而升高的現象,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後定點。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資料,當一條電纜線路內是由導體材料或截麵不同的電纜組成時,還要進行換算,電橋法還不能測量三相短路或斷路故障。現在現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,仍然習慣於使用該方法。特別是對一些特殊的故障沒有明顯的低壓脈衝反射,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。

工作原理:直流單橋又稱惠斯登電橋,其原理接線如圖所示,圖中R1, R2, R3,和R4(Rx)為電橋的4個臂,其中R4(Rx)為被測電阻。在電橋的對角ab上接直流電源,在另一對角線cd上接檢流計。 

QF1—A型電纜探測儀(見下圖)是目前應用較廣、性能較好且又便於操作的電纜故障測試設備,可用於測量低阻接地故障、短路故障和高阻斷線故障,並能測量電纜的電容及電阻值。由於其內部有一個電壓為15V,300V和600V的直流電源,因而能對故障電阻較高(最高可達100kΩ)的故障進行測量。



原理接線圖:


接地故障測量的實際接線圖:


兩相短路故障測量:在三芯電纜中測量兩相短路故障,基本上和測量單相接地故障一樣。與測量接地故障不同的是利用兩短路相中的一相作為單相接地故障測量中的地線,以接通電橋的電源回路。如為單純的短路故障,電橋可不接地;當故障為短路且接地故障時,應將電橋接地。

三相短路故障測量:線芯在三相短路故障中,已無好線可以利用,因此必須借用其它並行線路或裝設臨時線作為回路線。

直流電阻法在電纜外護層絕緣故障探測也有得較多。


5.2低壓脈衝(反射)法

低壓脈衝反射法,又叫雷達法,低壓脈衝反射法用於測量電纜的低阻、短路與斷路故障。它通過觀察故障點反射脈衝與發射脈衝的時間差測距。低壓脈衝反射法的優點是簡單、直觀、不需要知道電纜的準確長度等原始技術資料。根據脈衝反射波形還可以容易地識別電纜接頭與分支點的位置。

低壓脈衝反射法的缺點是不能適用於測量高阻與閃絡性故障。

低壓脈衝反射法工作原理:

當線路輸入一個脈衝電波時,該脈衝便以速度V沿線路傳輸,當行Lx距離遇到故障點後被反射折回輸入端,其往返時間為T,則可表示為:

Lx=VT/2

V為電波在線路中的傳播速度,與線路一次參數有關,對每種線路它是一個固定值,可通過計算和儀器實測得到。將脈衝源的發射脈衝和線路故障點的反射波以一顯示器實時顯示,並由儀器提供的時鍾信號可測得時間T。因此線路故障點的距離Lx便可由上式求得。不同故障時的波形圖如下圖所示。


通過以上原理,測試時向電纜注入一低壓脈衝,該脈衝沿電纜傳播到阻抗不匹配點,如短路點、故障點、中間接頭等,脈衝產生反射,回送到測量點被儀器記錄下來,通過識別反射脈衝的極性,可以判定故障的性質。斷路故障反射脈衝與發射脈衝極性相同,而短路故障的反射脈衝與發射脈衝極性相反(如上圖所示)。


5.3脈衝電流法

在電纜故障中,單純的斷線開路故障很少,絕大部分都是含有低電阻的、高電阻的或閃絡性的單相接地、多相接地或相間故障,所以在實際測量中脈衝電纜法是最常用的測距方法之一。

脈衝電流法主要是將故障點用高壓擊穿,如下圖所示,用儀器采集並記錄下故障點擊穿產生的電流行波信號,通過分析判斷電流行波脈衝信號在測量端與故障點往返一次所需要的時間差△t,根據公式t=u△t/2來計算故障距離的測量方法叫脈衝電流法。脈衝電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號。

脈衝電流法工作原理圖

衝擊電流法測試波形


脈衝電流法與低壓脈衝法不同的是這裏的脈衝信號是故障點放電發生的,而不是測試儀器發射的。如上圖衝擊電流法測試波形  所示,吧故障點放電脈衝波形的起始點定位零點,那麽他到故障點發射脈衝波形的起始點的距離就是故障距離。

依照高壓發生器對故障電纜施加高壓電壓的方式不同,脈衝電流法分直流高壓閃絡與衝擊高壓閃絡兩種測試方法。

直流高壓閃絡測試法(簡稱直閃法)的應用範圍:直流高壓閃絡測試法用於測量閃絡擊穿性故障,即故障點電阻極高,在用高壓試驗設備把電壓升到一定值時就產生閃絡擊穿的故障。據統計,能用直閃法測量的電纜故障,約占電纜故障總數的20%,在預防性試驗中出現的電纜故障多屬於該類故障。直流高壓閃絡測試法獲得的波形簡單、容易理解。而一些故障點在幾次閃絡放電之後,往往造成故障點電阻下降,以致不能再用直閃法測試,故實際工作中應珍惜能夠進行直流高壓閃絡測試法測試的機會。


線性電流藕合器的輸出


衝擊高壓閃絡測試法(簡稱衝閃法)的應用範圍:主要適用於低電阻、高阻抗的或閃絡性的單相接地、多相接地或相間絕緣不良的故障。

采用衝擊高壓閃絡測試法時因為在故障點電阻不很高時,因直流泄漏電流較大,電壓幾乎全降到了高壓試驗設備的內阻上去了,電纜上電壓很小,故障點形不成閃絡,必須使用衝擊高壓閃絡測試法。衝擊高壓閃絡測試法亦適用於測試大部分閃絡性故障,當然,由於直流高壓閃絡測試法波形相對簡單,容易獲得較準確的結果,應盡量使用直流高壓閃絡測試法測試。

衝擊高壓閃絡測試法與直流高壓閃絡測試法接線基本相同,不同的是在儲能電容C與電纜之間串入一球形間隙G。


衝擊法測試接線



脈衝電流測試接線圖


5.4二次脈衝法

低壓脈衝(反射)法測試低阻和短路故障的波形最容易識別和判讀,可惜他不能測試高阻和閃絡性故障,原因在於它發射的低壓脈衝不能擊穿這類故障點。而二次脈衝法正好解決了這個問題,他可以測試高阻和閃絡性故障,而且得到的是和低脈衝法相似的波形,易於識別和判讀。

二次脈衝法可以測接地、短路、斷線和閃絡性故障,但對於金屬性接地或短路故障很難用此法進行定點。

   二次脈衝法可測量向故障電纜施加高壓使故障點擊穿放電後,放電電弧能長時間存在的故障。含有:高阻泄漏性故障、高阻閃絡性故障等。


二次脈衝測試原理



二次脈衝測試設備接線圖



二 次 脈 衝 測 試 接 線 圖


6. 電纜故障定點

電纜故障的精確定點是故障探測的關鍵。目前,比較常用的方法是衝擊放電聲測法及主要用於低阻故障定點的音頻感應法。實際應用中,往往因電纜故障點環境困素複雜,如振動噪聲過大、電纜埋設深度過深等,造成定點困難,成為快速找到故障點的主要矛盾。

6.1聲測法

直接通過聽故障點放點的聲音信號或看故障點放電的聲音信號所轉換的其他可視信號來找到故障點的方法稱為聲測定點法。

聲測法是目前電纜故障測試中應用最廣泛而又最簡便的一種方法,95%以上的電纜故障都用此法進行定點,很少發生判斷錯誤。

聲測定點主要是利用故障點的放電聲音定點,使用可調壓的高壓設備,使故障點擊穿放電,故障間隙放電時產生的機械振動,傳到地麵,便聽到“啪、啪”的聲音,利用這種現象可以十分準確地對電纜故障進行定點。對於電纜護層已被燒穿的故障,往往可在地麵上用人耳直接聽到故障點放電聲。對於護層未燒穿的電纜故障或電纜埋設較深時,地麵上能聽到的放電聲太小,則要使用耳機來監聽判斷進行定點。

聲測法是利用直流高壓試驗設備向電容器充電、儲能,當電壓達到某一數值時,經過放電間隙向故障線芯放電。由於故障點具有一定的故障電阻,在電容器放電過程中,此故障電阻相當於一個放電間隙,在放電時將產生機械振動。根據粗測時所確定的位置,用拾音器在故障點附近反複聽測,找到地麵振動最大、聲音最大處,即為實際電纜故障點位置。 

 

聲測法放電電壓的大小,由放電間隙來控製,一般在試驗時,將放電間隙調至一定位置,將放電電壓控製在20~25KV之間,每隔3~4s放電一次即可。 

聲測試驗中如果采用電容量較大的電容器,則應考慮試驗設備的容量問題。一般以采用2KV·A的試驗變壓器和2-3KV·A的調壓器較好。矽堆也應采用容量較大的矽堆(如2DL—75KV/1A),以防止燒壞。 

聲測法的優點是容易理解,便於掌握,可信性較高;缺點就是受外界環境影響較大,受人的經驗和測試心態的影響較大。


6.2聲磁信號同步接收定點法

通過探測傳感器的放電產生的聲音信號和磁場信號的時間差來找到故障點的方法,簡稱聲磁同步接收法

實際測試中,往往由於環境噪聲的幹擾,使人很難辨認出真正的故障點放電聲音。采用聲磁同步接收法,可以提高識別能力。

測試原理是在向電纜施加衝擊高壓信號使故障點放電時,會在電纜的外皮與大地形成的回路中感應出環流來,這一環流在電纜周圍產生脈衝磁場。由於一般環境電磁幹擾與電纜故障放電的脈衝磁場相比弱得多,儀器能夠可靠地檢測出磁場信號。如在監聽到聲音信號的同時,接收到脈衝磁場信號,即可判斷該聲音是由故障點放電產生的,故障點就在附近 。

現場測試時,往往已聽到故障點放電聲音了,但仍然不能最後精確地斷定故障點在何處,特別是當電纜敷設在鋼管或管道裏邊時,困難更大。通過檢測磁、聲信號的時間差,可以解決這一問題。

由於磁場信號傳播速度快,一般從故障點傳播到儀器探頭放置處所用的時間是微秒級,可忽略不計;而聲音傳播速度慢,傳播時間在毫秒級;因此,可根據探頭檢出的磁、聲信號的時間差,判斷故障點的遠近,測出時間差最小的點,即故障點。 

聲磁同步法故障定點的過程:第一步用高壓信號發生器向故障電纜中施加脈衝高電壓 。第二步攜帶聲磁同步法故障定點儀器,到 距離高壓信號發生器十幾米外的電纜路徑上,查看儀器是否能接收到脈衝磁場信號。第三步依照故障測距結果與電纜的路徑走向,找 出故障點的大體方位,攜帶聲磁同步法故障定點儀器到該方位處,沿電纜的路徑移動探頭,尋找聲音波形圖。


脈衝磁場的方向與聲磁時間差的顯示



管道中電纜故障的定位 例


6.3音頻感應法

當電纜線芯通過音頻電流時,其周圍將產生一個同樣頻率的交變磁場,這時,若在電纜附近放一個線圈,線圈中將因電磁感應而產生一個音頻電勢,用音頻信號放大器將此信號放大後送入耳機或電表,則耳機中將聽到音頻信號,電表也將有所指示。若將線圈沿著電纜線路移動,則可根據聲音和電表指示變化,來判斷電纜故障點位置。這種方法稱之為音頻感應法。 

音頻感應法一般用於探測故障電阻小於10歐的低阻故障。在電纜接地電阻較低時,故障點放電聲音微弱,用聲測法進行定點比較困難,特別是金屬性接地故障的故障點根本無放電聲音而無法定點。這時,便需要用音頻感應法進行特殊測量。

用音頻感應法對單相電路接地故障、兩相短路兩相短路並接地故障,以及三相短路或三相短路並接地故障進行測試,都能獲得滿意的效果,一般測尋所得的故障點位置之絕對誤差為1~2米。其它類型故障,如一相或兩相斷線、單相接地等故障位置,若采用特殊探頭,也能用音頻感應法準確地測出來。

定音頻感應法點的基本原理與用音頻感應法探測埋地電纜路徑的原理一樣。探測時,用1千赫的音頻信號發生器向待測電纜通音頻電流,發出電磁波;然後,在地麵上用探頭沿被測電纜路徑接收電磁場信號,並將之送入放大器進行放大;而後,再將放大後的信號送入耳機或指示儀表,根據耳機中聲響的強弱或指示儀表指示值的大小而定出故障點的位置。


音頻感應法測尋單相接地故障原理


音頻感應法測尋電纜相間短路故障原理


6.4跨步電壓法


外護套故障、接地故障精確定點

直埋電纜的故障點處護層破損的開放性主絕緣故障或單芯高壓電纜的護層故障,可以用跨步電壓法。


跨步電壓法故障定點的接線

跨步電壓法隻能測試直埋電纜的開放性接地故障,不能用於探測非開放性的和其他敷設方式的電纜故障。


堅硬地麵上進行跨步電壓法定點



海底電纜的外護套故障


7. 電纜路徑探測方法

在對電纜故障進行測距之後,要根據電纜的路徑走向,找出故障點的大體方位來。由於有些電纜是直埋式或埋設在溝道裏,而圖紙資料又不齊全,不能明確判斷電纜路徑,這就需要專用儀器測量電纜路徑。在地下管道中,往往是多條電纜並行排列,還需要從多條電纜中找出故障電纜。下麵茄子app首先對地下電纜的磁場進行簡單地分析,然後分別介紹探測電纜路徑以及識別電纜的方法。

7.1音頻信號感應法

7.1.1測量原理

用信號發生器在電纜始端向被測電纜輸入音頻信號電流,利用接收線圈在地麵上接收磁場信號,在線圈中產生出感生電動勢,信號放大後,通過耳機、指針或其他方式進行監視。隨著接收線圈的移動,信號的大小發生變化,由此,可判斷出電纜路徑。路徑探測儀一般都是使用耳機監聽信號的幅值,所以根據探測時音響曲線的不同,探測方法分為音穀法和音峰法。下麵針對相地接線方式分別介紹這兩種測試方法,相地連接時地麵上的磁場分布見下圖。


大地電流等效電路及磁場分布


(1) 音穀法


音穀法探測電纜路徑

如上圖,使磁棒線圈軸線垂直於地麵,慢慢移動,在線圈位於電纜正上方且垂直於電纜時,磁力線與線圈平麵平行,沒有磁力線穿過線圈,線圈內無感應電動勢產生,耳機中聽不到聲響。然後將磁棒先後向兩側移動,就有一部分磁力線穿過線圈,產生感生電動勢,耳機中開始聽到音頻響聲。隨著磁棒緩慢移動,聲響逐步變大,當移動到某一距離時,響聲最大,再往遠處移動,響聲又逐漸減弱。在電纜附近,聲響與其位置關係形成一馬鞍形曲線,曲線穀點所對應的測試位置即電纜所經過的路徑。


(2) 音峰法


音峰法探測電纜路徑

如上圖,使磁棒線圈軸線平行於地麵,做慢慢移動,在線圈位於電纜正上方時,耳機中聽到的聲響最大。此時穿過線圈的磁力線最多。然後將磁棒先後向兩側慢慢移動,穿過線圈的磁力線逐漸減少,響聲逐漸減弱。在電纜附近,聲響與其位置關係形成一鍾形曲線,曲線的峰頂所對應的測試位置即電纜所經過的路徑。


7.1.2 電纜埋設深度的探測

電纜埋設深度的探測

如上圖所示,在電纜的導體與地之間通入音頻電流信號。使電感線圈的磁棒垂直於地麵,並放在被測電纜的正上方,找出耳機中聲響最小(音穀)時線圈所處的位置,記下其所對應的地麵位置A;然後,將線圈磁棒傾斜,使之與地麵成45°角(垂直於電纜的走向)並沿電纜向左或向右移動,找到音穀點B和B’,在這兩個位置上,線圈的軸線與磁力線垂直,穿過線圈的磁力線最少,耳機中聽到的聲音最小。兩個音穀點B或B’與電纜所在點O

之間的連線BO和B,O與直線AO之間的夾角為450,三角形AOB和AOB’為等腰三角形,AB=AB’=AO。因此,電纜正上方音穀點A與另外兩個音穀點B或B’之間的距離即等於電纜的埋設深度。


7.1.3 相相連接時電纜路徑的探測

(a)探頭豎放:音峰法 

(b)探頭橫放:音穀法

導體與地麵平行時的路徑探測

如上圖所示,相相連接時電纜路徑探測的原理與相地連接時是類似的。由於電纜導體的扭絞,地麵上磁場的分布沿電纜的路徑是變化的,音峰法與音穀法的應用有所區別。當兩個通電導體所在的平麵與地麵垂直時,磁場的分布規律與相地連接時是一致的,以上介紹的音穀法和音峰法同樣適用。在兩個導體所在的平麵與地麵平行時,其地麵上磁場分布規律如圖5.5所示,由於磁力線在電纜的正上方進入地麵,造成音峰及音穀的出現與相地連接時情況相反。在線圈與地麵垂直放置時,在電纜正上方穿過線圈的磁力線最多,聽到的音響最大,出現音峰;而在在線圈與地麵平行放置時,在電纜正上方穿過線圈的磁力線最少,聽到的音響最小,出現音穀。

音響隨電纜扭距變化曲線

相相連接時,當在電纜的正上方把線圈與地麵平行或垂直放置並沿電纜的路徑移動時,監聽到的音響是隨電纜的扭距變化的,如上圖所示。在應用音峰法或音穀法時應注意。由於電纜的兩相導體靠的很近,以及外皮對電磁場的屏蔽作用,相相連接時,地麵上磁場強度小,線圈接收到的信號較弱,抗外界幹擾的能力差。

相相連接時地麵的磁場變化比相地連接時來得快。當把線圈與地麵垂直放置,沿與電纜徑向垂直的方向移動探頭時,聽到的音響變化比較明顯。在外界幹擾較小的情況下,可以使用相相連接方式。


7.1.4 電纜接頭的識別

很多電纜的故障點發生在電纜的中間接頭上,識別出電纜中間頭位置有利於盡快地找到故障點。有些發生在中間頭的故障,很難使用衝擊高壓使故障點放電,隻有嚐試挖開電纜中間接頭,進行仔細地觀察分析。

在應用相相連接方式探測電纜路徑時,電纜在中間接頭處會出現聲響的異常現象。由於電纜在此不扭絞,聽到的聲響不再有規律地變化,並且視三個導體排列的位置、接頭有無鐵磁屏蔽及探測方式的不同聲音往往會增大或者是變小。據此便可以測定電纜中間接頭的位置。


7.1.5 間接式連接

間接式連線接圖

如上圖所示,間接式連接是將信號源的輸出線繞在待測電纜的鉛

皮周圍,一般耦合圈數為5~7圈。通過耦合線圈向電纜發射信號,電纜可視作一電感,產生感生電動勢和感生電流,通過電纜向周圍發射電磁波。間接式連接方式,可以在不停電的情況下進行路徑測試,在某些不允許停電的電纜需要測試路徑時,可以用此連接方式。這種方式的缺點是電磁波在向前傳播的過程中損耗

大造成測尋距離不遠,一般在一公裏以內。


7.1.6 應用中注意的問題

注入信號的頻率一般選在1千赫至15千赫之間。頻率過低時,線圈的感應電動勢小;頻率過高時,電纜的屏蔽作用也增加使相相連接時地麵上的磁場更弱,影響探測。注入的信號電流一般在1~10安培,信號頻率小時電流要大一些,反之,電流要小一些。

探測時一般在電纜的另一端把電纜的兩個通電導體或通電導體與地連接起來。在信號發生器頻率較高時(如15KHz),可以不用在遠端短接,直接利用導體對地或導體之間的分布電容產生電流信號。

相相連接時音響變化比較明顯,但信號較弱;相地連接時,線圈接收到的信號較強,但音響範圍過寬,不易聽出聲響的明顯變化。

在被測電纜與運行電纜平行敷設時,運行電纜的零序電流或高次諧波會產生較大的幹擾,影響探測工作的正常進行。可以使用間斷的注入信號,使信號有規律地出現,以此來區別某些幹擾信號。

人的耳朵監聽聲音幅值的能力是有限的,通過觀察指針的擺動或智能儀器顯示的信號幅值,可以較好地發現音峰或音穀點,提高工作效率。


7.2脈衝磁場法

音頻感應法是一種傳統的電纜路徑探測方法,而脈衝磁場法則是最近提出來的一種新的電纜路徑探測原理。

利用衝閃法測試中使用的高壓試驗設備,向電纜的選定導體與地之間施加衝擊高壓脈衝,在電纜周圍產生脈衝磁場。利用接收線圈,垂直於地平麵進行測量,當接收線圈由電纜的一側移到電纜的另一側時,由於穿過線圈的磁力線方向發生變化,測量到的脈衝磁場的初始極性相反,由正變到負或由負變到正,如下圖所示,由此,可識別出所尋找的電纜。該方法是判別接收到的初始脈衝磁場的極性而不是接收信號(音響)強弱變化來識別電纜位置,故簡單、方便、判斷精度高、誤差小於0.2米。

脈衝磁場法探測電纜路徑

從探測電纜路徑的角度講,並不一定要求電纜有故障點並且故障點擊穿放電。如欲確定一完好電纜的路徑,可把電纜的遠端接地,利用高壓試驗設備向電纜施加數千伏的衝擊高壓,產生脈衝磁場,通過檢測比較脈衝磁場的初始極性探測電纜的路徑。

檢測電纜上衝擊高壓產生的脈衝磁場,判別磁場初始極性的功能很容易置入電纜故障定點儀。因此,電纜路徑探測可以與電纜故障定點一並進行。

應該指出,在相相連接時不適宜應用脈衝磁場法。在電纜通電導體所在的平麵與地麵平行時,電纜兩側的磁力線方向是相同的,故不能通過檢測磁場極性來確定電纜位置。


7.3故障電纜的鑒別

電纜溝或開挖區域裏經常是多條電纜並排敷設,在尋找和排除電纜故障時,需要區分出哪條是茄子app要尋找的電纜。在電纜的一端,在導體對地或兩導體之間通入音頻電流信號,由於電纜的導體不在電纜的軸線上,而電纜周圍的任一點的磁場強度與該點與通電導體的距離成反比,靠近通電導體一側的磁場強度明顯增強。因而通過測量電纜圓周上磁場的變化可以識別出所要尋找的

電纜。

7.3.1 相地通電時音響變化的測量

在電纜始端,將音頻信號發生器接到電纜一相導體和外皮(接地)間,在電纜另一端將該相與外皮短接。向電纜通入信號電流。在測試現場將探測儀接收線圈圍繞電纜轉一周(線圈軸線與電纜外皮相切),用耳機可以監測到聲響的變化。由下圖所示的音響曲線可以看出,當線圈靠近通電的導體一側時,聲響最強。從而可以確定此電纜即是茄子app要尋找的電纜。

相地通電音響變化曲線


7.3.2  相間通電時音響變化的測量

相間通電音響變化曲線

在被測電纜始端,將信號發生器輸出端接到電纜的兩相導體間,在電纜另一端將該兩相導體短接,並向電纜通入音頻信號電流。與相地通電時相似,將探測儀接收線圈環繞待測電纜轉動時(線圈軸線與電纜外皮垂直),當線圈分別在兩個通電導體的正上方或下方時,接收到的磁場最強,耳機聽到的聲音最響,從而可根據聽到的音響的變化確認該電纜即是要尋找的電纜,如上圖所示


由於小編未搞夠電纜故障測試,以上主要參考《電力電纜故障探測技術》及《電力電纜故障測試方法與案例分析》,不足之處請指正。

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