利用高压电桥法探测电力电缆故障方法

总第144期DOILO3969JISSN10052798201108015利用高压电桥法探测电力电缆故障方法何立新潞安环能股份公司常村煤矿，山西长治046102摘要主要介绍了高压电桥法探测电缆的基本原理、使用前提及智能电桥法探测电缆故障存在的问题和解决方法。关键词高压电桥；探测电缆故障；方法中图分类号TM835文献标识码B文章编号100527982011080037021电桥法探测电缆故障的基本原理在20世纪60年代之前，世界各工业发达国家采用惠斯登电桥探测电缆故障，所以国外有关资料称之为“电缆故障经典探测法”。电桥法技术成熟，几十年来变化很小，近年来，国外有些厂家把传统的电桥原理与计算机和数据采集分析系统有机结合，研制出了智能电桥电缆故障测试仪。电桥法原理如下将被测电缆故障相与非故障相相短接，电桥两臂分别接故障相和非故障相，调节电桥两臂上的滑线变阻器，使电桥保持平衡，利用比例关系和已知的电缆长度就能得出电缆故障点的距离。电桥法的优点是比较简单，精确度符合现场工程测试要求，对于电缆线路的两相短路故障，测起来很方便。但是它的适用范围有限，对电缆线路的高阻和闪络性故障，由于电桥电流很小而不易探测。2电桥法测试电缆故障使用的前提电桥法使用的前提是必须已知被测电缆的准确长度；当一条电缆线路是由不同的导体材料或不同截面的电缆组成时，还要进行换算；电桥法不能测量电缆线路的三相短路故障。电桥法工作原理如图1所示，即被测电缆末端无故障相与故障相短接，电桥两输出臂接无故障相和故障相。A测试接线B等效电路图1电桥法原理图1中，R为已知测量电阻；为精密电阻箱；R为故障点通过跨接线到另一端的电阻；F为电缆长度；Z为电缆一端至故障点的距离。线路接好后，仔细调节R的值，使电桥平衡，即电位差为零，无电流流过检流计。此时，根据电桥平衡原理可得R12R2X1R1R2R1R21由于R、为已知电阻，设RK，则R1R2K2又由于电缆直流电阻与其长度成正比，即ROCZ一；ROCZ，因此式2可以改写为ZF2一K1；因为一LX2L；所以有Z2LK13由式3可知只要精确知道电缆长度和测出电桥两已知电阻臂的比值K，就能精确计算出短路故障点至测试点的距离了。此法至今仍然在无脉冲测距仪和闪络仪的各基层单位中广泛的采用，效果良好。3智能电桥法智能电桥法是计算机技术与电缆故障经典探测法结合的产物，它的本质仍然是传统的电桥法。图2是某种智能电桥电缆故障测试装置示意图。收稿日期20101019作者简介何立新1973一，男，甘肃灵台人，工程师，从事机电技术管理工作。37跨接线2011年8月何立新利用高压电桥法探测电力电缆故障方法第20卷第8期图2智能电桥组成原理意关于智能电桥法，首先要考虑解决的关键问题是利用计算机微处理器的功能，判断电桥平衡与否。在非平衡状态，电桥两端电压的正负差值经AD变化成数字变量，去调节数字电位器的数值，直至电桥平衡。电桥平衡时的数字变量数据即代表数字电位器尺的阻值。剩下的问题由计算机微处理器根据式3计算出测试结果，并由显示单元直接显示出故障距离。智能电桥法要考虑解决的另一个关键问题是试验直流电压源问题。对于智能电桥法，尽管采用了高精度、高放大倍数的测量放大器。但在高阻接地故障时，如果电桥电源电压较低，回路电流太小，测量误差也会增加。所以仪器还得使用较高的直流电压源。实际情况，当泄露电阻在100MQ时，如果回路电压加到3000V，故障点距离的测试误差绝对值也仅在510M左右，这在过去使用传统的回路法是有困难的。4电桥法处理电缆故障过程电缆故障处理几个关键点见图3。图3电桥法处理电缆故障过程1要对电缆故障预定位，又叫测距，也称粗测，即在电缆的一端使用仪器确定故障点的距离。2确定电缆故障的性质，即确定故障的类型与严重程度，以便于测试人员选择适当的电缆故障预定位和精定位方法，根据故障电阻与击穿的情况，电缆故障可分为开路、短路、低阻、高阻与闪络陛故障等。3电缆故障精定位，也称精定点，即按照故障预定位测出的距离，沿着电缆的路径走向，找出故障点的大体方位。利用精确定点仪，在一个很小的范围内，确定实际的故障点位置，根据故障性质，两种常用的精确定位方法为声磁同步法适于高阻故障和音频感应法适于短路死接地故障。简言之，若在对电缆冲击放电时，故障点能产生放电声音，采用声磁同步法，否则采用音频法。4需要采用专门的仪器对故障电缆进行识别。电缆识别仪由一个电缆识别发生器，一个电缆识别接收器，一只识别钳和具有不同功能的连线和夹子组成。电缆识别发生器可产生锯齿脉冲进入电缆，在电缆周围由脉冲电流产生的电磁场可由标识钳测到。根据识别钳测到的电流可以确定脉冲信号的电流值和电流方向。因此，可对电缆进行安全可靠的标识。5就是故障电缆的修复与耐压试验和重新投入使用。5电桥法探测电缆故障存在问题及解决方法电桥法具有较强的环境适应性，尤其对矿山、化工厂、石油等易燃易爆物质场合的电缆故障检测。电桥法测距的接线方式有两种麦利环路法和瓦莱环路法，见图4。其中麦利环路法使用较多。电桥法对于单相低阻接地或两相短路接地的测距非常有效。但其测距计算严重依赖电缆的原始长度，且要求被测电缆至少有一芯绝缘良好。A麦科环路法，、B瓦莱环路法图4电桥法的接线方式下转第47页陈学海等尼龙柱鞋在郑州矿区“三软”煤层中的引进和应用第20卷第8期后，尼龙鞋也便于回收和管理。4在使用过程中，为了能使尼龙鞋的使用达到最佳效果，也为了防止损坏和丢失，制定了以下尼龙鞋使用管理办法，严格按要求使用。柱鞋站在老塘、中排和煤墙柱柱底下，每少1块罚队100元，罚验收员5O元；当班验收员负责每班测量3次支柱初撑力，并做好详细记录记录包括柱鞋完好情况，少测罚款30次，无记录罚款20次；拔梁期间柱鞋影响站柱时，可及时回收，其它时间内保持连续使用，回收不及时罚款50块，丢失罚款400块；每块柱鞋必须保证连接链牢固可靠，无断开现象或钩子变形，若出现连接链断开或变形必须在下一班及时更换；如果尼龙鞋损坏要及时更换。3使用效果经过一个面使用，效果明显提高，采面初撑力提高到99以上，巷高全部达到合格，初撑力的提高改善了采面的压力状况，提高了整体支架的稳定性，杜绝了支柱歪旋，防止了煤墙片帮等多方面的问题，大大提高了采面安全生产的可靠性，解决了长期以来采面支柱初撑力低的问题。4材料费消耗情况对比以前使用道木，采煤工作面长100M时，一般情况下一排巷使用大概169个道木，采面可采长度500M，如果道木回收率按60计算，共用道木50700根左右，合计1408M，目前4M的坑木一立方米价格为1100元，整个工作面回采结束共用150万元左右。使用尼龙鞋，整个工作面回采结束共用大尼龙鞋517个，小尼龙鞋60个，共花费2O万元左右。材料消耗大大降低，而且尼龙鞋可长期重复使用，属于一次性投资，相对道木而言，采煤成本相对降低。5结语在大平矿实验成功后，集团公司通过召开现场会及时推广到各个直管矿井，下步将在资源整合矿井中推广使用。尼龙鞋一次投资，可以重复使用，回收率高，损坏率低，而且能提高采面单体液压支柱的初撑力，保证采面高度，防止煤壁片帮，降低采面开采成本，具有在“三”不稳定煤层单体液压支柱工作面推广的价值。责任编辑魏晋英】上接第38页电桥法因电源电压低和检流计电表灵敏度低，仅适用于对低阻故障的探测，一般要求故障点的电阻不超过100KQ，最高也不得超过500KO，通常以2KQ以下为宜。使用电桥法对电力电缆击穿故障点进行粗测试时，常用单臂电桥、双臂电桥、智能电桥和自制电桥等。在电缆故障现场测试实践中，电桥法产生误差的因素很多，有时甚至测不到故障点。分析其原因，不外乎为以下几点其一，接地电阻R地的非线性对直流电桥工作状态的影响；其二，电桥的测试引线和电缆头短接线选择不合理对测量线路的影响；其三，电桥检流计精度不够对测量精确度的影响。为了针对性地解决以上三个问题，必须做到1选择合适的电源。对低阻接地故障，电桥电源可选612V电池。具体取多少电压，以现场探测时，电桥工作在线性状态为准。电源电池尽量选用容量大一点的型号为好。2选用适应非线性电阻的电压适用于高压电桥。高阻接地故障，一般是不使用电桥法。但采用一定的技巧后，电桥法仍可精确的探测高阻接地故障。6结语电力电缆故障诱发或处罚原因复杂性、电缆故障外在表现形式和内