架空导线知识
  随着现代城市建设的发展,电力电缆在城网供电中所占的份量也越来越重,在一些城市的市区,逐步取代了架空供电线路。同时随着电缆数量的增多及运行时间的延长,电缆的故障也越来越频繁,由于电缆线路的隐蔽性(多埋于地下)和一些电缆运行单位运行资料、测试设备及测试经验的局限性使得电缆故障的查找非常困难,随着科技的进步及研究的深入,出现了许多新的电力电缆的故障定位方法,同时各种测试仪器的精度也有了进一步的提高,如何实现电缆故障定位的快速性、准确性、经济性,以缩短电缆故障修复的停电时间是本文研究的目的。
  电力电缆故障定位的方法很多,过去由于测量设备简陋及技术应用的局限性,人们只能应用较为原始的方法进行电缆故障定位,如声响法、排除法、综合法,上述方法往往浪费大量的时间及人力物力,且对于电缆短路点金属性接地的故障测试较为困难,成功率有限。后来人们将现代测试技术应用于电缆故障定位上,如20世纪70年代前人们广泛使用电桥法和低压脉冲反射法去进行电缆故障定位,这两种方法主要测量测试点到故障点的距离,两者对电缆低阻短路故障较准确,但不适用于电缆高阻故障,常常需要结合燃烧降阻(烧穿)法,烧穿法主要应用在油纸电缆故障测试中,对电缆主绝缘会产生不良影响,且不易操作,现已很少使用。后来出现了直流闪测法和冲击闪测法,分别用于测试闪络(间歇)故障及高阻故障,两者都可分为电流闪测法和电压闪测法,取样参数不同,各有优缺点。电压取样法可测率高,波形清晰易判,盲区比电流法少一倍,但接线复杂,分压过大时对人及仪器有危险。电流取样法正好相反,接线简单,但波形干扰大,不易判别,盲区大。高压电流(电压)闪测法基本上解决了电缆高阻故障问题。
  到了20世纪90年代,发明了二次脉冲法测试技术:因为低压脉冲法准确易用,结合高压发生器发射冲击闪络技术,在故障点起弧的瞬间通过仪器内部装置触发发射一低压脉冲,此脉冲在故障点闪络处(电弧的电阻值很低)发生短路反射,并将波形记录在仪器中,电弧熄灭后,复发一正常的低压测量脉冲到电缆中,此低压脉冲在故障处(高阻)没有击穿产生通路,直接到电缆末端,并在电缆末端发生开路反射,将两次低压脉冲波形进行对比,非常容易判断故障点(击穿点)位置。仪器可自动匹配,自动判断计算出故障点距离。
  电力电缆的故障按其性质可分为串联(断线)故障及并联(短路)故障,后者按其主绝缘外是否有金属护套或屏蔽可分为主绝缘故障(外有金属屏蔽)及外皮(外无金属屏蔽)故障。
  主绝缘短路故障的示意图及等效电路图如图2-1所示,
  图中Rf代表绝缘电阻,G为击穿间隙,Cf代表局部分布电容。根据测试方法不同,按故障点的绝缘电阻(Rf)大小可分为:
  低阻故障(含金属性短路Rf=0)其中Rf的大小根据故障测试设备及测试方法的不同定义各不同,一般取Rf<10Z0(Z0为波阻抗);
  高阻故障一般取Rf>10Z0;
  闪络(间歇)故障(Rf∞)三种。
  三者之间没有绝对的界限,主要根据现场测试方法区分,与测试设备的容量及内阻有关。
  对应不同类型的电力电缆故障,目前国内外有各种不同的定位方法,但进行电缆故障定位的步骤均相同(都是分三步,只是各步所采用的方法上有所差别),即:
  1、先进行电缆故障性质诊断。即确定故障类型与严重程度,以便对症下药,为下步选择适当的电缆故障测试方法。诊断故障性质一般分二步:①用摇表判别故障种类,即分别测各相对地绝缘电阻及分别测各相间的绝缘电阻,然后根据结果判断是单相短路故障还是相间短路故障,是低阻故障还是高阻故障;②检查导体的连续性,即在电缆一端将A、B、C三相短路但不接地,在另一端用放心表测各相间是否通路。
  2、根据第一步诊断结果选择合适的电缆故障预定位方法进行预定位测距(在电缆一端使用仪器测出故障点的距离)。目前国内外主要的电力电缆故障定位的预定位方法:电桥法、低压脉冲法、高压脉冲(闪络)法、二次脉冲法及衰减法(decay)等。
  3、进行电缆故障点放心定点。即根据预定位测得距离,现场沿电缆路径丈量,定出故障点的大概位置,在此位置附近通过各种方法和手段定出电力电缆故障点的准确位置。目前国内外进行电缆故障定位的精定位的方法有:a、声响法;b、声磁同步法;c、跨步电压法;d、音频感应法等。
  上述的电缆故障预定位及精定位的各种方法及原理不相同,都有其优缺点及适用范围,因此必须在清楚各种方法的原理、优缺点及适用范围的基础上才能做到故障的诊断的快捷、准确,少走弯路,并不断总结现场的测试经验,以达到电缆故障定位的快捷、准确、经济的目的。
  湖南三湘电线电缆有限责任公司
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