電力電纜故障點(diǎn)定位方法及儀器

1、電力電纜故障點(diǎn)定位方法及儀器電力電纜故障點(diǎn)有短路及斷路兩大類，定位方法也有電橋法及波反射法兩大類，由測試角度看可細(xì)分為下述幾類：（一）、短路（擊穿）1 低阻短路或稱金屬性短路，通常由線芯及金屬屏蔽層連接引起的。按波反射法分，100以下才能被稱低阻短路，可使用低壓脈沖法粗測定位。難點(diǎn)在于精測定點(diǎn)，此時，脈沖引起的聲音很小，可采用護(hù)套的跨步定位法，音頻法作為輔助手段。2 高阻短路又可分為可變型高阻及線性高阻。前者涵蓋大部分電纜擊穿點(diǎn)，冷態(tài)或低電壓測量時，電阻較大由幾十k到幾百M(fèi),但隨著電壓上升,電流急增,等效電阻下降很快,高壓電橋,穩(wěn)定電弧法都是可靠的定位方法,定點(diǎn)使用脈沖聲測法,不難解決。線性高

2、阻短路比較少見,但很棘手.如終端或中間接頭中浸水,三芯低壓電纜兩芯在相鄰的不同位置破損,相當(dāng)于相間或相對地串有水電阻,隨著電壓升高電流呈線性上升,電阻幾乎不下降,甚至電纜可長期運(yùn)行,但放心不下。這類故障的定位只能用高壓電橋,定點(diǎn)往往比較容易。只要在附件位置重點(diǎn)查找即可,若在電纜上則需要高壓燒穿源將之變?yōu)榭勺兏咦瓒搪泛筮M(jìn)行。3 閃絡(luò)型短路電纜故障后，故障點(diǎn)是很高的電阻，尚能承受相當(dāng)高的電壓，這類故障往往發(fā)生在電纜直流耐壓試驗(yàn)中。若使用高壓電橋或穩(wěn)定電弧波反射法能順利找到該類故障，由于在脈沖作用下，聲音很大，定點(diǎn)亦不難。對于電纜或無銅帶屏蔽的低壓電纜，由于波特性不好（衰減很大），無論電阻高低，都可

3、采用電橋法定位。（二）、斷路電力電纜截面較大，斷路故障十分少見，往往同時短路，波反射法是首選，定點(diǎn)則可用脈沖聲測法，音頻探測法。測試方法略述如下：一、 電橋法利用故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜成芯電阻與比例電阻構(gòu)成Marray電橋，結(jié)合四端法電阻測量的引線，可得高精度定位比例。電橋法通常被認(rèn)為不適宜高阻，慧東電氣采用開關(guān)電源技術(shù)作為高壓恒流源，并解決了電源對電橋高靈敏放大的干擾難題，將電橋置于高壓側(cè)，徹底解決了電橋法用于高阻定位的局限性，使電橋法無盲區(qū)、精確、方便的特點(diǎn)得以發(fā)揮，是慧東電氣的一大貢獻(xiàn)。二、 波反射法利用波反射的時間差定位，適用范圍廣，但對高阻故障往往精度差，慧東電氣現(xiàn)有的穩(wěn)定電弧波反射儀器比

4、較低壓窄脈沖在燒弧前后的不同，可方便地解決方法難以定位的問題，定位不再是三分儀器七分經(jīng)驗(yàn)，而是十分儀器無須經(jīng)驗(yàn)了！下表為各種故障點(diǎn)定位方法及儀器型號，各種儀器詳細(xì)說明彩頁備索：缺陷類型低阻短路高阻短路閃絡(luò)型短路銅屏蔽電纜斷路可變型高阻線性高阻特點(diǎn)電阻小于100線芯與屏蔽層內(nèi)短路電阻隨電壓升高急劇下降電阻幾乎不隨電壓升高而下降電壓升高，泄漏很小至某一電壓，閃絡(luò)擊穿可重復(fù)波特性不好，用波反射法沒有明顯的反射波粗測定點(diǎn)方法及儀器電橋法GZD-4低壓脈沖法HDTDR-50高壓脈沖法GZD-2GZD-4穩(wěn)定電弧法HDTDR-50HDBM電源電橋法GZD-2電橋法GZD-2穩(wěn)定電弧法脈沖電流法HDTDR-

5、50HDBM 電源電橋法GZD-4 低壓脈沖法HDTDR-50 穩(wěn)定電弧法HDTDR-50HDBM電源定點(diǎn)方法及儀器電弧脈沖聲測法往往不能，可輔助用護(hù)套定位法HD-2001音頻尋測法電脈沖聲測法HDBM或HDM電源HDL-1定點(diǎn)儀 在附件處查找 用HDBM電源燒成低阻再用電脈沖聲測法電脈沖聲測法HDM 15/4HDM 15/8HDL-1電脈沖聲測法HDBM或HDM電源+HDL-1電纜定點(diǎn)儀說明:*用低壓大電容電源可產(chǎn)生較大聲音,或反復(fù)沖擊使金屬性短路變?yōu)榉墙饘傩远搪贰?*低壓電纜不宜用高壓脈沖，選15kV/8F的脈沖電容可產(chǎn)生較大的聲音。110kV XLPE 電纜護(hù)套缺陷點(diǎn)定位方法 儀器及經(jīng)驗(yàn)

6、上海慧東電氣設(shè)備有限公司 孔德武 華一威 張順利摘要：本文簡述了護(hù)套缺陷定位的原理，電阻比例法的幾種典型線路及為此專門設(shè)計(jì)的儀器特點(diǎn)。特別介紹了幾種特殊的定位方法。如多點(diǎn)缺陷，穿管電纜管內(nèi)缺陷點(diǎn)定位等等。一、 概述 伴隨城網(wǎng)改造的全面展開，許多供電局，施工方甚至設(shè)計(jì)單位都是首次碰到110kV XLPE電纜，由于時間緊迫及經(jīng)驗(yàn)不足，造成許多電纜敷設(shè)后護(hù)層耐壓通不過（10kV/1min）。而電纜護(hù)套在工廠內(nèi)必須通過直流25kV/5min的耐壓試驗(yàn)，目前大多數(shù)單位采用HDPE護(hù)套料，工廠耐壓時泄漏電流低至幾十A。因此敷設(shè)后的缺陷大多由敷設(shè)中，包括填土及蓋板過程中外力損傷所至。護(hù)套損傷如此普遍，幾乎無

7、一幸免，遇到有些小工程不用查缺陷，反倒有中獎的幸福感?，F(xiàn)在，我們將護(hù)套定位設(shè)備列入了附件安裝必備工具清單，附件安裝前的定位工作也幾乎成了例行工序。上?；蹡|代理供應(yīng)日本藤倉公司高壓附件，并設(shè)計(jì)生產(chǎn)了護(hù)套定位儀。完成了幾十項(xiàng)高壓電纜工程，其中大多數(shù)有護(hù)套定位工作。有時應(yīng)供電局要求，也為其它的安裝工程進(jìn)行的救火式定位服務(wù)。本文不揣粗陋，總結(jié)了一些定位經(jīng)驗(yàn)，就教于諸位專家，希望在交流中得到更大提高。二、 定位的原理與設(shè)備定位由粗測估算和精測定點(diǎn)兩步完成。粗測法的原理為電阻比例法。如圖1，B相電纜全長為L，護(hù)套有缺陷，距測量端X距離為Lxp，金屬護(hù)套對大地有一電阻Rp。金屬護(hù)套層（其材料為鉛或鋁，或不銹

8、鋼）與銅芯相比，電阻較大，通常為0.1級，均勻分布，因此XP及PY之間金屬護(hù)層的電阻之比即為長度之比?？紤]到電阻值較大，可采用普通的電流電壓法，計(jì)算得到該阻值。通常Rp數(shù)值差異很大，由幾乎為零到幾M都有可能，與缺陷類型，敷設(shè)環(huán)境有關(guān)，當(dāng)然也與施加電壓有關(guān)。典型情況如閃絡(luò)型缺陷，隨著電壓升高，缺陷點(diǎn)起弧，電阻值由維持電壓及電弧電流決定，由起始的幾十M驟降至幾。由此可見，準(zhǔn)確測量金屬護(hù)層的電阻，關(guān)鍵是要降低Rp，使幾十mA的穩(wěn)定電流通過XP護(hù)層段，產(chǎn)生電壓降，由電壓表測得電壓值Vxp,再由Y端加相同電流，測得Vpy。由此算得缺陷點(diǎn)長度Lxp。Lxp=L*Vxp/（Vxp+Vpy）為此，我們設(shè)計(jì)了專

9、門的高壓恒流源，采用成熟的開關(guān)電源技術(shù)，由PWM（脈寬調(diào)制技術(shù)）控制輸出電壓，電流及最大的功率。全橋逆變產(chǎn)生的幾百伏中頻交流電壓，經(jīng)過中頻變壓器升壓，整流輸出負(fù)極性直流電壓。高壓部分采用固體絕緣封裝在接地的金屬外殼中，高壓由具有銅絲屏蔽的橡膠高壓電纜輸出，控制部分和高壓部分裝在同一便攜式鋁合金箱中，輕巧，堅(jiān)固，便于攜帶。主要技術(shù)指標(biāo)如下：1、定位精度利用電壓比較法粗測定位 精度±2%L利用跨步電壓法精測定點(diǎn) 精度±30cm 2、耐壓試驗(yàn)容量試驗(yàn)電壓：012kV連續(xù)可調(diào)，負(fù)極性輸出電流：10kV時60mA有連續(xù)輸出及脈沖輸出兩種方式電源及精測定點(diǎn)設(shè)備，分裝在兩個鋁合金箱中。電

10、源箱長×寬×高 36cm ×30cm×32 cm重量 12.5 kg包括 ： 電源主體 電源線 電壓表 接地線附件箱長×寬×高 64 cm×28cm×32 cm重量 9.5 kg包括：二根探棒 一套專用測量線 四個或六個專用接線環(huán)三、面板說明1、接地柱：使用中應(yīng)可靠接地，確保人身及設(shè)備安全。2、保險(xiǎn)絲：4A3、電源插座：AC220V4、輸出電壓表：單位kV5、輸出電流表：單位mA6、電源指示燈：電源正常，電源開關(guān)打開后該燈亮，否則應(yīng)檢查電源電壓，或保險(xiǎn)絲。7、工作方式：斷續(xù)開關(guān)：打到連續(xù)，高壓連續(xù)輸出。打到短脈沖，

11、高壓斷續(xù)輸出，其規(guī)律為7秒輸出、3秒停止，不斷重復(fù)。打到長脈沖高壓斷續(xù)輸出，其規(guī)律為15秒輸出、6秒停止，不斷重復(fù)。8、工作指示：電壓調(diào)節(jié)旋鈕逆時針到底，零位合閘后，可以輸出高壓，該燈亮。9 、電源開關(guān)。10、高壓調(diào)節(jié)：逆時針到底完成零位合閘，順時針調(diào)節(jié)升壓，逆時針調(diào)節(jié)降壓。11、電流調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)最大短路電流值，電流可以在2080mA范圍調(diào)節(jié)。四、使用方法. 粗測估算方法 基于上節(jié)所該原理,可以引申出許多具體測量方法，一種典型的接線如圖1、圖2，步驟如下： 圖1 圖2（1） 如圖1 高壓電源高壓輸出紅夾頭接B相金屬屏蔽層，此時，電流經(jīng)X點(diǎn)流入P點(diǎn)。萬用表（mV檔）接在A相與B相金屬屏蔽層X、M。

12、必須注意，電壓表與高壓輸出應(yīng)分別接在金屬屏蔽層的兩個不同點(diǎn)，否則引線及接觸點(diǎn)的電壓降也會計(jì)入電壓V1中，造成較大測量誤差，同時將A相與B相另一端的屏蔽層N、Y兩點(diǎn)相連，保持良好接觸。 測量前應(yīng)仔細(xì)檢查連線，保證接地良好，斷續(xù)開關(guān)打到連續(xù)檔。升高電壓，待電流升到某一恒定值，讀取電壓表電壓值V1，并及時記錄。測量后關(guān)掉儀器，放電。 由于電壓表輸入電阻很高，因此，流經(jīng)P,Y,M,N的電流很小，可以認(rèn)為P點(diǎn)電位與M點(diǎn)相同，因此，該讀數(shù)即為X.P兩點(diǎn)的電位差Vxp。上述兩步完成了Vxp 的測量。 （3）如圖2， 把高壓電源，高壓輸出紅夾頭接到A相鋁護(hù)套，鋁護(hù)套另一端與B相鋁護(hù)套短接。此時，電流經(jīng)線芯由Y

13、端流入P點(diǎn)。 （4）再次升壓，保持與測VXP時相同的電流值，讀取電壓表讀數(shù)為VPY,即為Y、P之間的電位差VPY。（5） 由下列公式計(jì)算故障點(diǎn)距X點(diǎn)的距離 Lxp=L*Vxp/（Vxp+VPY） L為電纜全長 Lxp 為測量端到缺陷點(diǎn)的距離注：Vxp 、Vpy 值通常較小，以mV計(jì)。(6) 對于已敷設(shè)電纜但未安裝附件的情況，鋁護(hù)套被塑料絕緣覆蓋，為此設(shè)計(jì)了專用的套環(huán)，套環(huán)三端分別為固定端、電流端及電壓端，在粗測定位時，電流端加高壓恒流源，電壓端測量電壓，利用了四端法電阻測量原理，避免了引線和接觸電阻產(chǎn)生的誤差。使用時，四只套環(huán)分別安裝在兩根電纜兩端，套好環(huán)后，用力順時針旋轉(zhuǎn)電壓端、電流端旋鈕，

14、直到探針穿透外護(hù)套為止，應(yīng)注意，將套環(huán)位置的外護(hù)套的半導(dǎo)電層刮干凈，否則無法加高壓。 2、精測定點(diǎn) 根據(jù)計(jì)算值確定的故障點(diǎn)位置會有誤差，如電壓測量誤差，電纜總長度誤差，及電纜蛇形敷設(shè)引起的偏差等。因此，應(yīng)通過精測步驟定點(diǎn)，對于埋地敷設(shè)的電纜，最有效的方法是跨步電壓法。 圖3如圖3中所示，因?yàn)殡娫摧敵鰹樨?fù)極性，從G點(diǎn)流入土壤的電流形成V形的電位分布，跨步電壓法正是通過探棒尋找土壤中電勢最低點(diǎn)確定位置?；静襟E如下：（） 把高壓加到金屬屏蔽層和大地之間（） 通過專用連線連接探棒至萬用表，萬用表量程置200mV檔。（） 啟動高壓，升壓、調(diào)節(jié)電流到一定值（如40mA，該電流越大，定位越靈敏，一般根據(jù)土

15、壤的電阻率調(diào)節(jié)電流，使輸出電壓在100V以上，使土壤中有足夠的跨步電壓分布，以脈沖方式輸出高壓，6秒輸出、15秒停止，并不斷重復(fù)。（） 把探棒分別插入AB點(diǎn)或AD點(diǎn)，如圖4，以AD點(diǎn)為例進(jìn)行介紹，取AD距離為5米，將兩探棒分別插入A、D兩點(diǎn)，盡量深，觀察地電勢是否突變，高壓電源施加的脈動電流，在缺陷點(diǎn)周圍會引起幾到幾百mV電勢差，記錄AD兩點(diǎn)間的電勢差，特別要注意方向，再分別向DE和AB平移探棒，應(yīng)保持兩探棒相對位置不變，如G點(diǎn)為故障點(diǎn)，可發(fā)現(xiàn)AB間電勢變化遠(yuǎn)大于AD、DE，由此判斷故障點(diǎn)在由A向B的方向。原理圖3所示AB點(diǎn)電勢變化遠(yuǎn)大于AD點(diǎn)。再次平移探棒到BC之間，可以發(fā)現(xiàn)地電勢變化仍很大，但是與 AB處電壓極性相反。這時可以做出判斷故障點(diǎn)在A、C兩點(diǎn)間，把探棒插到AC兩點(diǎn)，并不斷調(diào)整探棒位置，直到地電勢不再變化為止，此時，兩探棒位置的中垂面與電纜的交點(diǎn)即為故障點(diǎn)。區(qū)分地電電勢本身變化，還是所加電流引起地點(diǎn)電勢變化很重要。地電勢本身變化為單向遞增或遞減，變化較緩慢，數(shù)值較小。由所加電流引起的脈動量交替變化，地電勢在幾秒內(nèi)迅速變化。（） 關(guān)掉高壓電源，放電。（） 現(xiàn)場情況多種多樣，透徹理解上述原理，可靈活應(yīng)用，應(yīng)付各種情況。五特殊情況處理1