電纜故障定位原理與新技術(shù)

1、 國際范圍電力電纜故障定位國際范圍電力電纜故障定位最新技術(shù)和新方法最新技術(shù)和新方法ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved2提提 綱綱 電纜基本知識與分類 電纜故障定位原理1:判斷故障性質(zhì) 電纜故障定位原理2:預(yù)定位 電纜故障定位原理3:電纜管線定位 電纜故障定位原理4:精確定點ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved36-35kv6-35kv交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)聚乙烯xlpexlpe絕緣電力電纜絕緣電力電纜ci - cable identi

2、fier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved4油浸紙絕緣電力電纜局部放電的原因匯總油浸紙絕緣電力電纜局部放電的原因匯總由于負(fù)荷過載熱效應(yīng)或電纜紙浸漬生產(chǎn)由于負(fù)荷過載熱效應(yīng)或電纜紙浸漬生產(chǎn)質(zhì)量不良導(dǎo)致的局部電纜絕緣層干涸質(zhì)量不良導(dǎo)致的局部電纜絕緣層干涸由于鉛護層腐蝕引起的絕緣由于鉛護層腐蝕引起的絕緣層進水層進水場強集中區(qū)域場強集中區(qū)域電纜紙層與層之間的沿面局部放電形成的電纜紙層與層之間的沿面局部放電形成的 碳化痕跡碳化痕跡電纜紙電纜紙1-10米左右米左右資料來源資料來源 : vwew infotag 2004 ; contribution aviso c

3、i - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved5重作過渡接頭后局放恢復(fù)重作過渡接頭后局放恢復(fù)到正常水平到正常水平現(xiàn)場實測案例 4 mixed cable pilc / xlpe ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved6電力電纜的基本結(jié)構(gòu)電力電纜的基本結(jié)構(gòu) 電纜 蘋果導(dǎo)體 果核絕緣 果肉護套 果皮除1至3kv電纜外，均有屏蔽層ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved

4、7電纜的護層電纜的護層 為使電纜適應(yīng)各種使用環(huán)境的要求而在電纜上所施加的保護覆蓋層，叫電纜護層。 內(nèi)護層，外護層 可大致分為：金屬護層、塑料護層，復(fù)合護層、特種護層。ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved8電纜的分類電纜的分類根據(jù)iec國際標(biāo)準(zhǔn)，電纜定義是：用以傳輸電(磁)能、信息和實現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。 電力電纜，如聚氯乙烯電力電纜，交聯(lián)xlpe力纜 通信電纜和通信光纖,如中移動、中國電信、聯(lián)通等 控制電纜,如發(fā)電廠內(nèi)汽輪機和發(fā)電機控制用電纜 裸導(dǎo)線，如架空線，鐵塔、電線桿上架設(shè) 繞組線，如漆包線，在變壓器

5、、電動機內(nèi) 油井電纜，對防油浸和機械拉力有特殊要求 煤礦電纜 電氣裝備用電線電纜，如布電線、船用電纜等ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved9電力電纜的基本結(jié)構(gòu)電力電纜的基本結(jié)構(gòu)(110-500kv)(110-500kv)ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved10聚氯乙烯電力電纜圖片聚氯乙烯電力電纜圖片:380v:380vci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights rese

6、rved11電纜故障定位原理電纜故障定位原理1:1:判斷故障性質(zhì)判斷故障性質(zhì) 需要儀表：萬用表和搖表（高阻計）各一只，最好是指針式 用搖表分別測量線芯對地絕緣電阻和相間絕緣電阻，單位：兆歐 在電纜遠(yuǎn)端將三相短路，在近端用萬用表測量相間導(dǎo)體電阻，單位：歐姆ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved12測量故障絕緣電阻測量故障絕緣電阻電橋法測量電橋法測量外護套故障定位絕緣故障: 相 - 地 外護套外護套- 地脈沖反射原理脈沖反射原理斷路:脈沖反射原理脈沖反射原理高阻故障時絕緣故障: 相 - 相 相 -外護套外護套接地接地

7、外護套外護套 l1 l2 l3方法方法ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved13判斷故障性質(zhì)判斷故障性質(zhì) 舉例1：線芯間絕緣電阻：ab=2500兆；bc=8兆，ca=2500兆； 線芯對地絕緣電阻：a=2500兆；b=5兆，c=3兆； 導(dǎo)通試驗，末端三相短路： ab=0歐姆；bc=0歐姆，ca=0歐姆； 由此判斷，該故障屬于bc兩相接地故障，同時短路ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved14電纜故障類型電纜故障類型 低阻接地故障 高

8、阻接地故障 短路故障 斷線故障 閃絡(luò)性故障 混合故障ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved15電纜故障的原因電纜故障的原因 外力損傷（當(dāng)時因外力破壞發(fā)生的直接故障和因外力損傷后來發(fā)生電纜故障） 絕緣受潮（附件密封不良或本體有小孔） 絕緣老化變質(zhì)（過熱） 過電壓 制造質(zhì)量、設(shè)計質(zhì)量、施工質(zhì)量 外護層受地下酸堿腐蝕ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved16根據(jù)故障性質(zhì)決定選用合適儀器根據(jù)故障性質(zhì)決定選用合適儀器 電纜故障定位儀器不是越貴

9、越好 合適的儀器，一把鑰匙開一把鎖 用合適的儀器找對應(yīng)類型的電纜故障 選對儀器，事辦功倍，效率極高 選錯儀器，事倍功辦，效率極低ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved17低阻接地故障的儀器選擇低阻接地故障的儀器選擇 選擇：脈沖反射儀或電橋法 脈沖反射儀，應(yīng)用低壓脈沖法，即低壓脈沖法雷達原理，適用于0-1k歐姆故障絕緣電阻 低壓電橋法，應(yīng)用惠斯通電橋原理，低壓直流電源為電橋電源，適用于0-10k歐姆故障絕緣電阻,如qf1a電橋ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all

10、rights reserved18高阻接地故障的儀器選擇高阻接地故障的儀器選擇 手推車式一體化電纜故障定位系統(tǒng) 應(yīng)用弧反射法預(yù)定位專利技術(shù) 應(yīng)用聲磁同步法精確定點專利技術(shù) 先用高壓脈沖信號將高阻瞬間擊穿 再用低壓脈沖信號快速測量故障點反射 是高阻瞬間轉(zhuǎn)化為低阻的可靠儀器 一體化儀器，無需現(xiàn)場分體式接線，確保電纜檢修和運行人員的人身安全ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved19短路故障的儀器選擇短路故障的儀器選擇 如短路故障的相間絕緣電阻在0-1k歐姆，則選用脈沖反射儀，e15（15公里測量范圍），d30 （30公

11、里測量范圍），mfx （3.5公里測量范圍） 如短路故障的相間絕緣電阻在1k歐姆以上,則絕緣電阻較高的一相接地,絕緣電阻較低的一相為故障相,應(yīng)用s32手推車ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved20斷線故障的儀器選擇斷線故障的儀器選擇 預(yù)定位選擇: 脈沖反射儀 精確定點選擇,s32手推車系統(tǒng)ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved21閃絡(luò)型電纜故障的儀器選擇閃絡(luò)型電纜故障的儀器選擇 選擇1：s32手推車系統(tǒng) 選擇2：m型電橋、ldm-

12、15高壓電橋 選擇3：電纜故障測試車,如沈陽供電公司等,提高利用率ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved22混合型電纜故障的儀器選擇混合型電纜故障的儀器選擇 選擇1：脈沖反射儀，e15，d30，mfx脈沖反射儀 選擇2：絕緣電阻1k歐姆以上,s32手推車系統(tǒng) 選擇3：m型電橋、ldm-15高壓電橋 選擇4：電纜故障測試車ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved23電纜故障定位原理電纜故障定位原理2:2:預(yù)定位預(yù)定位 預(yù)定位，又稱電纜故

13、障測距，在電纜的一端使用儀器確定電纜故障點距離 常用的方法有電橋法和波反射法 電橋法：低壓電橋法和高壓電橋法 波反射法：一次脈沖法（低壓脈沖法）、二次脈沖法、弧反射法、三次脈沖法等ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved24惠斯通電橋的基本原理惠斯通電橋的基本原理利用故障點兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成whitestone/murray電橋，是傳統(tǒng)，經(jīng)典的定位方法 a a相相鋁鋁護護套套主主絕絕緣緣線線芯芯r rp ppgb b相相r rr r: :比比例例電電位位器器 g g：檢檢流流計計ci - cable

14、identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved25電橋的等效電路電橋的等效電路設(shè)被測電纜兩端至擊穿點的距離為l1和l2，電纜全長為l，它們對應(yīng)的線芯電阻為r1，r2 顯然 l1/l2=r1/r2 接入電橋后構(gòu)成如右電路 圖中r1+r2=r0 為比例電位器，其電阻值對應(yīng)于刻度盤讀數(shù)p 平衡后有l(wèi)1/l2=r1/r2 =r1/r2 l1/l=r1/r0=p%（百分之p） 因此l1=p % 2lci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved26電橋法的特點電橋法的特點 利用故

15、障點兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成murray電橋，是傳統(tǒng)，經(jīng)典的定位方法。 設(shè)備價格低，操作簡單。 由于過去低壓電橋法儀器測量電壓低，通常被認(rèn)為不適宜高阻。 引線采用四端子測量，可獲得高精度定位比例。 須將電橋置于高壓側(cè)，而操作鈕安全接地，確保人身安全。 高壓電橋徹底解決了電橋法用于高阻定位的局限性。 電橋法無盲區(qū)、精確、使用方便ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved27波反射法波反射法l 脈沖波在電纜中以一定速度傳播，在電纜擊穿點或電纜端部反射，波反射法根據(jù)脈沖的時間差定位，適用范圍廣，可以定位未知電纜長度

16、及斷線故障。ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved28txlxl =v tx2xvtxlx脈沖往返傳播時間電纜長度波速度l =2xv tx2v波速的一半傳播時間和距離傳播時間和距離脈沖反射原理脈沖反射原理ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved29g=faulty cableci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved30g=faulty cableci -

17、cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved31peak to peak = lg=faulty cableci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved32弧反射法的弧反射法的參考波形和故障波形參考波形和故障波形ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved33等效電路圖等效電路圖電纜模型電纜模型電纜截面rlgc電纜的等效電路圖電纜的等效電路圖c .g .l .r .并聯(lián)電容并聯(lián)電

18、容 并聯(lián)電導(dǎo)并聯(lián)電導(dǎo) 串聯(lián)電感串聯(lián)電感串聯(lián)電阻串聯(lián)電阻ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved340%100%窄脈沖高衰減，傳播較近的距離原因: 包含高頻元件0%100%寬脈沖脈沖反射儀好電纜脈沖寬度的影響脈沖寬度的影響反射波形反射波形 (100% 反射反射)低衰減，傳播較遠(yuǎn)的距離原因: 包含低頻元件ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved35電纜故障定位原理電纜故障定位原理3:3:電纜路徑定位電纜路徑定位 并非必須步驟，如電纜檔案齊全

19、，路徑清楚則省略本環(huán)節(jié) 該步驟解決的目標(biāo)問題：城市改造頻繁，圖紙中的參照物消失；用戶沒有電纜資料保管意識，竣工后沒有保存電纜路徑資料 由于電力電纜運行時具有高壓，按照電力規(guī)程，除定出管線位置外，還需進行電纜準(zhǔn)確識別，確保鋸電纜時的人身和設(shè)備安全ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved36無源信號無源信號電力信號電力信號 50/60hz無線電信號無線電信號 微波通訊微波通訊管線探測管線上的無源信號用來管線上的無源信號用來做管線定位，不適合做做管線定位，不適合做深度測量。深度測量。ci - cable identifi

20、er, (c) sebakmt 2007, all rights reserved37管線儀發(fā)射機器的連接管線儀發(fā)射機器的連接三種方法三種方法選擇需要的發(fā)射功率 ! 選擇最適合的方法 !有可能使用在運行電纜上接收信號隨距離減弱 最佳連接方式直接連接直接連接不可能使用在運行電纜上音頻發(fā)生器輸出功率3w至 500 w優(yōu)點和缺點感應(yīng)耦合感應(yīng)耦合ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved383.13.1直連法（有源探測）直連法（有源探測）當(dāng)信號線方便連當(dāng)信號線方便連到管線上時，優(yōu)先到管線上時，優(yōu)先采用直連法。采用直連法。接地

21、線盡可能與管接地線盡可能與管道方向垂直。道方向垂直。ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved393.23.2夾鉗法（有源探測）夾鉗法（有源探測）夾鉗法是給電纜施加信夾鉗法是給電纜施加信號的一種很方便的方法。號的一種很方便的方法。尤其適合電力電纜尤其適合電力電纜連接好夾鉗后打開發(fā)射機連接好夾鉗后打開發(fā)射機電源。必要時電纜的兩邊接電源。必要時電纜的兩邊接地。地。不要在沒有絕緣的帶電不要在沒有絕緣的帶電導(dǎo)體上使用夾鉗法。導(dǎo)體上使用夾鉗法。被夾上的電纜信號最強。被夾上的電纜信號最強。ci - cable identifie

22、r, (c) sebakmt 2007, all rights reserved403.33.3感應(yīng)法（有源探測）感應(yīng)法（有源探測）在沒有連接點的情況下可以使用在沒有連接點的情況下可以使用感應(yīng)法施加信號。感應(yīng)法施加信號。可能的話盡量使用直連法，因為可能的話盡量使用直連法，因為直連法的效果更好。直連法的效果更好。將發(fā)射機平行地放在管線上方，信將發(fā)射機平行地放在管線上方，信號同樣可以施加到管線上，簡單快號同樣可以施加到管線上，簡單快捷。捷。信號同時也會加到別的管線上，因此信號同時也會加到別的管線上，因此探測精度會受到影響。探測精度會受到影響。ci - cable identifier, (c) s

23、ebakmt 2007, all rights reserved41路徑測尋（最大值方式路徑測尋（最大值方式)測尋線圈在水平位置音頻電流產(chǎn)生的磁場信號和音量的強度信號和音量的強度音頻音頻發(fā)生器發(fā)生器ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved42測尋線圈在垂直位置路徑測尋（最小值方式路徑測尋（最小值方式)音頻電流產(chǎn)生的磁場信號和音量的強度信號和音量的強度音頻音頻發(fā)生器發(fā)生器ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved43路徑測尋（超級峰值方式路

24、徑測尋（超級峰值方式supermaximum）最小值法最大值法反向的最小值super maximum超級峰值方式超級峰值方式xci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved44超級峰值法在多條平行運行電纜定位的技術(shù)優(yōu)勢超級峰值法在多條平行運行電纜定位的技術(shù)優(yōu)勢0minimum - signal1.5side distancesignal depth -543210123451.50maximum - signal1.5side distancesignal depth -543210123451.50super - ma

25、ximum1.5side distancesignal depth -543210123451.5ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved45三種測試方法的比較三種測試方法的比較最大值法最大值法優(yōu)點: 電纜管線上方信號接收最強 缺點:信號變化較緩，故精確度較低最小值法最小值法優(yōu)點: 精度高缺點: 正確的電纜路徑左右均有很強的信號，有時無法識別最小值超級峰值法超級峰值法優(yōu)點:在電纜路徑上方信號突然增強，因而精度高，分辨率高 ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all ri

26、ghts reserved46電纜故障定位原理電纜故障定位原理4:4:精確定點精確定點 精確定點：電纜運行或檢修技術(shù)人員根據(jù)電纜故障預(yù)定位的結(jié)果，在電纜故障點附近，通過儀器和設(shè)備對電纜故障點的位置進行精確定位的過程。這一步驟的結(jié)論是在0.1米的范圍內(nèi)指出故障點位置。 基本方法是聲磁同步法、跨步電壓法和音頻感應(yīng)法ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved47高壓脈沖發(fā)生器高壓脈沖發(fā)生器4.1聲磁同步法精確定點ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights rese

27、rved488 kv8 kv8 kv8 kv8 kv8 kv8 kvsinglecesingle cs = cecs = 4 ce16 kv 檔位時檔位時不同的匹配電容8 kv 檔時的電容檔時的電容32 kv 檔位時檔位時4.1高壓單元電容配置高壓單元電容配置w = c u12 2沖擊能量4cs =cecececi - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved494.1 管道中電纜故障的定位管道中電纜故障的定位lx=lgt1t1t2+舉例: t1 = 38,4, t2 = 10,3, lg = 50 m38,438,410,3+lx=50 = 39,4 mlgt1t2l1l2ci - cable identifier, (c) sebakmt 2007, all rights reserved50探測線圈故障4.24.2音頻絞合法精確定點相間死接地故障音頻絞合法精確定點相間死接地故障( (三芯三