电缆线路故障诊断和故障定位技术

电缆线路故障诊断和故障定位技术,主要内容一、电缆线路故障诊断与分类二、电缆线路故障的初测三、电缆线路的识别四、电缆线路故障的精确定点五、思考与练习,一、电缆线路故障诊断与分类,电缆故障性质的诊断，是确定故障的类型及故障电阻阻值，以便于测试人员选择适当的电缆故障测距与定点方法。,（一）目的：,一、电缆线路故障诊断与分类,电缆故障种类很多，为便于电缆的故障测寻，可分为以下五种类型：,（二）分类：,1接地故障2短路故障3断线故障4闪络性故障5混合性故障,一、电缆线路故障诊断与分类,1、试验击穿故障性质的确定,（三）方法：,（1）单相接地故障（2）相间短路故障（3）闪络性故障,2、运行故障性质的确定,（1）接地故障（2）短路故障（3）断线故障（4）混合型故障,3、电缆故障电阻的低阻、高阻确定,一、电缆线路故障诊断与分类,电缆绝缘故障：,一、电缆线路故障诊断与分类,电缆断线故障：,检查电缆导体连续性是否完好。方法是在一端将A、B、C三相短接（不接地），到另一端用万能表的电阻1档测量各相间电阻值是否为零。1、若各相间均为零，则三相完好；2、若AB为零，BC、CA不为零，则C相断线；3、若各相间均不为零，则两相或三相断线。,一、电缆线路故障诊断与分类,电缆故障电阻的低阻、高阻，不是某个固定电阻值，而应是根据初测设备的灵敏度确定的。例：,二、电缆线路故障的初测,1、电桥法2、低压脉冲法3、直闪法4、冲闪法5、脉冲电流法6、二次脉冲法,电缆故障的初测是指在电缆一端用专用设备确定故障点距测试端的电气距离，常用的方法为：,二、电缆线路故障的初测,1、电桥法：,Rx=R2R3/R1,当电桥平衡时检流计中的电流Ig=0，则,二、电缆线路故障的初测,电桥实物图：,二、电缆线路故障的初测,用电桥法测量电缆低阻接地故障：,N/M=(2L-Lx)LxLx=2LM/(M+N),二、电缆线路故障的初测,用电桥法测量电缆低阻两相短路故障：,Lx=2LM/(M+N),二、电缆线路故障的初测,电桥查找故障的限制条件：,1、故障电缆至少要有一相绝缘良好；,2、电缆不能是断线故障；,3、电缆要有准确的长度；,二、电缆线路故障的初测,电缆故障探伤仪实物图：,二、电缆线路故障的初测,高压电桥实物图：,二、电缆线路故障的初测,高压电桥接线图：,二、电缆线路故障的初测,2、低压脉冲法：,在测试时，从测试端向电缆中输人一个低压脉冲信号，该脉冲信号沿着电缆传播，当遇到电缆中的波阻抗不匹配点时，如：开路点、短路点、低阻故障点和接头点等，均会产生波反射，反射波传回测试端，被仪器记录下来，假设从仪器发射出发射脉冲到仪器接受到反射脉冲的时间差为t，同时如果已知脉冲电磁波在电缆中传播的速度是v，那么根据公式L=v.t/2即可计算出阻抗不匹配点距测t端的距离L的数值。,二、电缆线路故障的初测,低压脉冲法接线：,二、电缆线路故障的初测,相关公式：,Lx-故障点距离,V-波速度,l-长线长度,L-长线单位长度的电感量,C-长线单位长度的电容量,Z-波阻抗,R-负载电阻,P-反射系数,t-时间,二、电缆线路故障的初测,例：,设波阻抗Z=50，故障电阻Rg=100，计算反射系数P。,解：,二、电缆线路故障的初测,电缆中的脉冲传播与反射基本原理,开路反射为正反射,短路反射为负反射,中间接头反射,阻抗变化点Z1,Z2,中间接头反射,二、电缆线路故障的初测,断线故障波形：,二、电缆线路故障的初测,低阻短路或接地故障波形：,二、电缆线路故障的初测,典型的低压脉冲反射波形：,二、电缆线路故障的初测,低压脉冲比较法实际测量的低阻故障波形：,二、电缆线路故障的初测,低压脉冲实测图：,二、电缆线路故障的初测,两相低压脉冲比较实测图：,二、电缆线路故障的初测,3、直闪法：,这种方法能测量闪络性故障及一切在直流电压下能产生突然放电（闪络性）的故障。,接线图：,二、电缆线路故障的初测,波形：,公式：,二、电缆线路故障的初测,直闪法实物接线图：,二、电缆线路故障的初测,4、冲闪法：,这种方法能用于测量泄漏性高阻接地或短路故障。,接线图：,二、电缆线路故障的初测,冲闪法实物接线图：,二、电缆线路故障的初测,波形：,公式：,二、电缆线路故障的初测,5、脉冲电流法：,脉冲电流法是采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号,接线图：,二、电缆线路故障的初测,典型波形：,公式：,二、电缆线路故障的初测,实测波形：,二、电缆线路故障的初测,说明：1第一个脉冲测量区间，与击穿延时相关2第二个脉冲测量区间3高压脉冲4从电缆终端的反射5故障点的第一次反射6故障点的第二次反射,二、电缆线路故障的初测,6、二次脉冲法：,通过高压发生器给存在高阻或闪络性故障的电缆施加高压脉冲，使故障点出现弧光放电。由于弧光电阻很小，在燃弧期间原本高阻或闪络性的故障就变成了低阻短路故障。此时，通过耦合装置向故障电缆中注人一个低压脉冲信号，记录下此时的低压脉冲反射波形，则可明显地观察到故障点的低阻反射脉冲；在故障电弧熄灭后，再向故障电缆中注人一个低压脉冲信号，记录下此时的低压脉冲反射波形，此时因故障电阻恢复为高阻，低压脉冲信号在故障点没有反射或反射很小。把带电弧波形和无电弧波形进行比较，两个波形在故障点的位置上明显不同，波形的明显分歧点就是故障点。,二、电缆线路故障的初测,接线图：,二、电缆线路故障的初测,原理：,二、电缆线路故障的初测,效果图：,二、电缆线路故障的初测,实测图：,二、电缆线路故障的初测,第三脉冲为高阻状态实测图：,二、电缆线路故障的初测,例：1,二、电缆线路故障的初测,例：2,二、电缆线路故障的初测,例：3,二、电缆线路故障的初测,例：4,二、电缆线路故障的初测,例：5,二、电缆线路故障的初测,电缆：YJV228.7/10kV3X240mm2电缆长度：473米故障点：112米,常州电缆故障,二、电缆线路故障的初测,例：不放电电缆故障,三、电缆线路的识别,电缆线路的识别包括电缆路径的查找和电缆线路的鉴别。（一）电缆线路路径的查找：在待测电缆上加人特定频率的电流信号，通过接收该电流信号在电缆周围产生的磁场信号来查找出电缆路径和识别出被测电缆。常用的方法：,1、音谷法2、音峰法3、极大值法,三、电缆线路的识别,1、音谷法。,三、电缆线路的识别,2、音峰法。,三、电缆线路的识别,3、极大值法。,三、电缆线路的识别,极大值法路径仪实物图。,三、电缆线路的识别,接线方式法。,相铠接线,相地接线,铠地接线,相相接线,三、电缆线路的识别,（二）电缆线路的鉴别：在几条并列敷设的电缆中正确判断出已停电的需要检修或切改的电缆线路，常用的方法为脉冲信号法。,四、电缆线路故障的精确定点,电缆线路故障的精确定点是指在经过初测和确定电缆路径后，准确定出电缆故障点所在的具体位置。常用的方法：,1、声测法2、声磁同步法3、音频信号法4、跨步电压法,四、电缆线路故障的精确定点,1、声测法：利用直流高压试验设备向电容器充电、储能，当电压达到某一数值时，球间隙击穿，高压试验设备和电容器上的能量经球间隙向电缆故障点放电，产生机械振动声波，从而用定点仪确定故障点位置。,接线方式图：,四、电缆线路故障的精确定点,声测法定点：,四、电缆线路故障的精确定点,2、声磁同步法：向电缆施加冲击直流高压使故障点放电，在放电瞬间电缆金属护套与大地构成的回路中形成感应环流，从而在电缆周围产生脉冲磁场。应用感应接收仪器接收脉冲磁场信号和从故障点发出的放电声信号。仪器根据探头检测到的声、磁两种信号时间间隔为最小的点即为故障点。,四、电缆线路故障的精确定点,四、电缆线路故障的精确定点,3、音频信号法：主要用于查找金属性短路故障，在发生金属性短路的两者之间加入音频电流信号后，音频信号接收器在故障点正上方接收到的信号会突然增强，过了故障点后音频信号会明显减弱或者消失，用这种方法可以找到故障点。,四、电缆线路故障的精确定点,四、电缆线路故障的精确定点,4、跨步电压法：通过向故障相和大地之间加入一个直流高压脉冲信号，在故障点附