电力电缆故障的测试方法
仪器信息网 · 2012-08-20 07:05 · 37989 次点击
电力电缆故障的测试方法
电力电缆故障的粗浅方法与精测方法,即高、低压脉冲法与声测定位法、跨步法。
由于输电线路越来越多地使用电力电缆,使得电缆的生产厂家急剧增多,市场的竞争日趋激烈。市场竞争的激烈,带来的直接后果是电缆质量下降,从而引发电缆的平均故障率要高的多;同时由于电缆多为地埋形式,出故障后人很难直接观测到。因此,查找电缆故障便成了电缆行业较突出的问题。本文仅就电缆故障的测试方法做一较全面的论述。
1电缆故障测试方法概论
电力电缆故障的粗测方法较多,这里主要介绍最常用的且很有效的一种测试方法——脉冲法。
1.1低压脉冲法
此方法主要用来测试电缆的相间或相对地低阻故障;电缆的芯线、金属屏蔽层开路故障;以及电缆的实际长度、校验电缆的传输速度、显示电缆中的部分中间接头位置等。也可直接用该方法判断电缆中是否存在低阻或开路故障。
低压脉冲法是由仪器产生一组间断脉冲信号加到故障电缆上,当遇到故障后产生反射波,仪器的发射脉冲可正可负。其测试波形见图2。
t1时刻为仪器的发射脉冲;t2为电缆中间接头反射,t3为开路故障点反射,t4为电缆全长开路反射。实际中,电缆中间对接头有时为反极性反射,若为T型接头则必为反极性反射。
电缆的中间接头一般反射幅度较小。开路故障必为同极性反射。电缆全长反射相当于电缆断线开路故障的特例,电缆断线故障不存在全长反射。t3为低阻故障反射与仪器发射脉冲反极性。若电缆为低阻故障短路故障,测试波形中不存在t4电缆全长反射。由分析知:S(t1-t2)为电缆中间接头到测试端的距离,S(t1-t4)为电缆长度。SDCA系列智能电缆故障闪测仪产生的双竖线游标将自动显示相关距离,一般先将第一个游标对准仪器的发射脉冲,再将另一个游标对准相关的反射脉冲拐点,预置好被测电缆的传输速度V。
在分析低压脉冲法测量波形时应牢记:极性、时间、幅度3要素。
1.2高压脉冲法(闪络法)
1.2.1直流高压闪络测量法(直闪法)
本方法主要用作测量电缆的闪络性高阻故障,也可用以测量电缆中阻值很高的泄漏性高阻故障。电压法(DUM):测量线路及测试波形。
VT、GB分别为调压器和高压试验变压器。一般要求其容量≮1.5kVA,整流硅堆D应根据GB的容量及最高电压选择,如1.5kVA/50kV试验变压器应要求D的反向耐压>150kV、整流电流>50mA。隔直流电容C>0.1μF,耐压应不小于给电缆所加的直流高压,R1、R2为电阻分压器。水电阻R1为40~80kΩ。取200~680Ω。调整好仪器,从0开始给电缆加直流电压,当电压加到某一值时,泄漏电流突然增大,此时仪器显示出了图3(b)所示的近似衰减方波,故障点到测试端距离为:S(t1-t2)=S(t1-t3)=S(t1-t4)
电流法(DIM):测量线路及测试波形。
由LP电流取样器取代电阻分压器,相当于电流互感器,测试波形,
近似于衰减的脉冲波。极性可正、负,故障点到测量端的距离为:
S(t1-t2)=S(t2-t3)=S(t3-t4)
电流电压法(DIUM):测量线路与图4基本相同,但LP变成电流电压取样器。故障点到测试端的距离为S(t1t2)=S(t1-t3)
分析3种直闪法各有优缺点,DUM可以被完全取代,DIUM相对于DIM具有较强的抗干扰性能,故障可测率也相对较高,安全性好。
1.2.2冲击(SHOOT)高压闪络测量法
本方法主要用以测量电缆的泄漏性故障,特别是泄漏性高阻故障,也可用来测试其它类型故障。
电压法(SUM):最常用的典型SUM测量线路及测试波形(L法)
VT、GB、D、C的容量相对直闪法大,VT、GB>3kVA,C起贮能作用,一般要求>2μF,耐压不低于电缆所加冲击电压大小。Js为球隙,用以改变加到电缆上的冲击电压高低和放电间隔时间。L为取样电感,R1、R2为分压电阻,作用与直闪法相同。先调好球隙间距(20-30kV/cm)及仪器。从0V调节VT,使球隙以3~6S间隙放电(不能超过电缆所允许的耐压值),SDCA仪器将记录到如图6(b)所示的波形,故障点到测量端的距离为:S(t2-t3)。
电流法(SIM):测量线路:测试波形通过LP互感器取出,故障点到测试端距离为:S(t2-t3)=S(t3-t4)
电流电压法(SIUM):测量线路与图7基本相同,所不同的是把LP换成电流电压取样器,测试波形与图6相似,但比图6的拐点更加明显。故障点到测试端的距离为S(t2-t3)。
三种方法的优缺点与直闪法相同,这里不再赘述。
1.2.3二次脉冲法
二次脉冲法是闪络法的一种不同连线方式或工作方式,其目的是改善测试波形,提高仪器的抗干扰性能,但从理论及实际操作上讲,不存在比其它3种方法更多的优越性。
2电缆故障的精测方法
2.1声测定位法
测量线路。给故障电缆加冲击高压,用“定点仪”(包括探头,接收放大器、耳机等)在电缆埋设路径的可疑地方收听故障点放电产生的声波,其声音最大点为电缆故障点。定点仪归纳起来有3种:
1)声波法:只接收故障点放电产生的声波,由声音大小判断故障点位置,这种定点仪已淘汰。
2)声磁同步法:利用故障点放电同时产生的电磁波和声波确定故障点。电磁波起辅助作用:用来
证明听到的声音是否是故障点的放电声;判断给电缆所加的冲击高压是否正常;用来查找电缆的正确走向。目前常用如“SDCT-3“或“SDCT-4型定点仪”属此类。
3)数字式定点仪:以数字的形式显示出“定点仪”所处的位置与故障点的相对距离。但使用要求环境相对安静,否则效果较差。如“SDCT-5同步接收定点仪”属此类。
2.2跨步法
主要用来查找66kV以上电缆的护套故障,测量线路
给电缆加一个断续的调制信号,用2个探针相距1m触地面,当在故障点一边时表头指针朝一个方向摆动,当在故障点的另一边时,表头指针朝反方向摆动。当跨在故障点中间时表头指针不摆动。3电缆路径的探测
探测电缆路径的理论依据是电磁感应原理。“电缆路径仪”的输出加到电缆的其中一相,输出信号为间歇的交流信号。在现场,“接收器”通过探棒接收电缆所幅射的电磁信号。当探棒垂直地面,接收器接收到的最小信号的各点连线即为电缆的埋设路径。现场使用比较方便。
4电缆故障测试中的一些实际问题
4.1不同耐压等级电缆故障测试根据电缆的结构及故障类型,把电力电缆分为低、中和高压3种类型。一般来说,低压电缆通常没有金属外护套或金属屏蔽层,相对地故障一般是相对大地,采用闪络法测量较困难。可选择相、相测量(粗测),或直接进行定位,冲闪电压可取电缆耐压的数倍,球隙放电间隔约5~10s为好。6、10、35kV中压电缆故障一般都较典型,可采用低压脉冲法或闪络法测量,闪络电压不要超过电缆的额定试验电压。66kV及以上电缆通常故障点表现形式为主绝缘故障和外护套故障。绝缘故障的测试方法与中压电缆相同,但“闪测仪”通常的配置在耐压上存在一定的问题,应注意谨慎使用。外护套故障通常采用“跨步法”直接定位。
4.2不同绝缘介质电缆故障测试
电力电缆因绝缘介质不同而有不同的结构形式。这里主要以油浸纸介质和XLPE两种常用电缆为例说明故障测试中的一些问题。
油浸纸电缆故障点在中间接头时粗测较困难,而用沥青或环氧树脂灌封接头,两端本体铅包用一条短连线相连,故障点放电很难形成短路电弧。
XLPE电缆故障相对比较难测,归纳起来主要有以下几点:
a)运行中出现泄漏性故障,当采用某种方法测试时,故障电阻消失,用直流高压做泄漏试验,电缆耐压正常。
b)当进行电缆故障定位时,电缆上到处有响声。
c)电缆存在明显的泄漏性高阻故障,但无论采用什么方法都找不到。
d)当对电缆故障进行烧穿时,故障电阻非但不降低,反而升高很多。
出现上述现象归纳起来有以下几个原因:
a)XLPE电缆的绝缘材料为固体材料,与油浸纸介质比较有其特殊的一面。如气隙放电,偶极子(如:水份)极化等,这些在油浸纸介质电缆中是不存在的。
b)XLPE电缆的质量问题不易显露,很难界定,如电缆中某一段无半导电层或没有铜屏蔽层等很难发现。
c)电缆接头制做工艺,如终端头连接地线不准确,应该是铜屏蔽层,而不是金属护层,或接触不良等;又如中间接头没有铜屏蔽层或铜屏蔽层未与本体连接或接触不良等。
可以肯定的讲,只要XLPE电缆质量合格,电缆接头制作规范,一般来讲,故障测试非常容易。但要特别注意是:XLPE电缆故障应谨慎使用“烧穿法”,且不可长时间冲击放电测量。
4.3故障点难测的几种情况
a)没有良好的接地回路
b)故障点处大面积受潮
c)封闭性短路故障
d)穿管电缆