交联电力电缆故障点的定位.pdf

2 0 0 0年第 3期 No3 200 0 电 线电 缆 E1 e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 0年 6月 J u n ， 2 0 0 0 交 联 电力 电缆 故 障点 的定 位 温耀 泉 ( 广 州 电缆 厂 ， 广东 广 州 5 1 0 4 3 5 ) 摘 要 ： 本 文 详 细介 绍 了用 于检 测 交联 电力 电缆 击 穿故 障 和局 部 放 电定 位 的 方 法和 使 用 的仪 器 ， 以及 测 试 线 路 的 改 进 。 关键 词 ： 交联 电 力电缆 ； 击 穿 ； 局 部放 电； 故 障 点 ； 定位 ； 检 测 中图分 类号 ： TM2 4 7 ； 2 0 6 文献 标识 码 ： A 0n t he f a ul t l oc at i o n f or XLPE powe r c a bl e s W e n Ya oqu an ( Gu a n g z h o u Ca b l e W o r k s，Gu a n g z ho u 5 1 0 4 3 5 ，Gu a n g d o ng Pr o v i n c e ) Ab s t r a c t ：Th i s a r t i c l e d e s c r i b e s i n d e t a i l t h e me t h o d s a n d e qu i p me nt f o r b r e a k d o wn d e t e c t i o n a n d P D l o c a t i o n f o r XLPE p o we r c a b l e s a s we l l a s t h e i mp r o v e m e n t o f t h e me a s u r i n g c i r c u i t Ke y wo r d s：XLPE p o we r c a b l e；b r e a k d o wn；p a r t i a l d i s c h a r g e ( PD)；f a u l t ；l o c a t i o n；d e t e c t i on 交 联 电力 电 缆 出 厂 试 验 中 ， 有 时 耐 压 试 验 时 出现 电缆 击 穿 ； 测 量 局 放 值 时 局 放 值 超 标 的 问题 ， 因此 往 往 需 要 对 故 障 点 进 行 定 位 。 下 面 谈 谈 在 生 产 过 程 中对 击 穿 和局 放 故 障 点 定 位 的一 些 体 会 。 1击穿 短路 故 障及 其故 障点 的定 位 电缆 绝 缘 中 ， 出现 大 的 气 孔 、 杂 质 、 机 械 损 伤 ， 以及 外 屏 蔽 层 刺 入 到 绝 缘 层 等 都 会 产 生 耐 压 试 验 时 击穿 。这 种 击 穿 一 般 分 为 高 阻 击 穿 和 低 阻 击 穿 两 类 ， 用 万 能 表 电阻 档 测 量 绝 缘 电 阻 1 0 k Q 不 能 用 低 压 脉 冲 法 测 量 的为 高 阻击 穿 。 对 击 穿 故 障 点 的 定 位 可 分 为 二 步 ： 先 粗 测 电缆故 障点位 置范 围 ， 然 后精 测故 障点 的 精 确 位 置 。 1 1 粗测 的方法 ( 1 )电 桥 法 用 低 压 电桥 测 电 缆 低 阻 击 收稿 日期 ： 1 9 9 9 1 0 3 0 作者 简 介 ： 温耀 泉 ( 1 9 4 4 一) ， 男 ， 广东 花 县人 ， 工 程 师 穿 ， 用 电 容 电 桥 测 电 缆 开 路 、 断 线 ， 用 高 压 电 桥 测 泄 漏 性 高 阻 击 穿 。 ( 2 )驻 波 法 根 据 微 波 传 输 线 原 理 ， 利 用传 输线 的驻波 谐振 现象 ， 对故 障 电缆 进行 测 试 ， 本 法 适 用 于测 低 阻及 开 路 故 障 。 ( 3 )脉 冲 法 利 用传 输 线 的 特 性 阻抗 发 生 变 化 时 的 回波 现 象 ， 在 电 缆 芯 线 中加 上 一 定 的 电压 ， 使 其 不 击 穿 而 产生 放 电故 障 。 放 电 脉 冲 在 电 缆 中传 播 及 反 射 ， 用 数 字 示 波 器 测 出三 个脉 冲 的位 置 比例 ， 算 出故 障点 的位置 ( 和局 放 故 障 点 测 定 的方 法 一 样 ) 。本 i 适 于 高 阻 击 穿 。 ( 4 )闪 络 法 用 直 闪 法 测 闪 络性 高 阻 故 障 ； 用 冲闪法 测泄漏性高阻故 障， 即能测试 电 缆所 有故障 。此法能解决其他方 法难于解 决 的 高 阻 故 障 。 ( 5 )简 易 办 法不 需 要 特 殊 设 备 、 将 电 缆 加 电 压 将 故 障 点 反 复 击 穿 ， 并 烧 穿 后 ， 在 电 缆 两 端 接 入 甲 号 3 V 电 池 ( 或 蓄 电 池 ) 的 同 时 ， 用 两 个 数 字 毫 伏 表 同 时 测 量 电 缆 两 端 芯 线 对 铜 带 的 电 压 。这 两 个 电压 的 比值 即为 故 维普资讯 http:/ 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 2 0 0 0年 第 3期 No3 2 000 电线 电缆 El e c t r i c Wi r e& Ca b l e 2 0 0 0年 6月 J u n， 2 0 0 0 障点 到两端 的距离 比。我厂曾用此法测过几 根 击 穿 的 电缆 ， 误 差 在 3 m 以 内 。 1 2精 测 定 位 法 ( 1 )音 频 法 测 电 缆 开 路 、 断 路 故 障 的 定 位 。 ( 2 )声 测 法 加 脉 冲 直 流 高 压 于 故 障 电 缆 芯 线 和 铜 带 之 间 ， 使 故 障点 产 生 间歇 放 电 。 并 同 时 出现 声 、 光 和 热 ， 很 容 易 准 确 判 定 故 障 点 的 位 置 。 1 3设 备 的 选 用 ( 1 )粗 测 设 备 选 用 对 低 阻 故 障 点 ， 供 电部 门长 期 以来 使 用 将 故 障 点 加 电压 烧 穿 技 术 ， 用 上 海 沪 光 厂 生 产 QF1 A 型 电缆 探 伤 仪 ( 低 压 电桥 ) 价格 较 低 ， 此 属 低 压 电桥 法 。 对 高 阻 故 障 点 。我 厂 选 购 上 海 慧 东 电 气 有 限 公 司 生 产 GZ D一 1电 线 电 缆 高 阻 故 障 定 位 仪 ( 高 压 电桥 ) 。设 备 包 括 粗 测 和精 测 两 功 能 ， 能 准 确 确 定 电缆 故 障 点 位 置 。粗 测 误 差 ： 士 ( 0 2 + 1 m) ， 精 测 能 准 确 地 判 定 击 穿 点 的位 置 ， 价 格 也 适 中 。我 厂 使 用 该 设 备 除 对 1 0 k V交 联 电缆 故 障 定 位 外 ， 还 用 于 1 k V 级 船 用 电 缆 、 橡 套 电缆 和 塑 力 缆 的 击 穿 故 障定 位 。此 属 高 压 电 桥 法 ， 声 测 法 。 西 安 、 武 汉 等 厂 家 生 产 的智 能 式 电缆 故 障 定 位 仪 是 采 用 闪 络 法 的 原 理 ， 适 于 处 理 高 阻故 障 ， 能 测 电缆 的所 有 故 障 。 智 能 式 仪 器 是 一 门新 兴 技 术 ， 但 价格 较 贵 ， 此 属 闪 络 法 。 ( 2 )精 测 设 备 选 用 音 频 法 。测 电缆 短 路 开 路 及 电 缆 路 径 位 置 ： 如 西 安 产 品 S d e l 一 2 大 功 率 路 径 信 号 发 生 器 ， S DC T一 2同 步 接 收 定 点 仪 。 声 测 法 。故 障 点 ( 高 、 低 阻 ) 击 穿 点 定 位 ， 试验 设 备 有 西 安 产 品 ： S D CK 控 制保 护 箱 ， 冲 闪 取 样 箱 ， 5 k VA 2 2 0 5 0 k V 变 压 器 ， 3 5 k V 4 F贮 能 电 容 器 ， 放 电 棒 等 组成 。 上 述 精 测 设 备 ， 可 用 于 电缆 厂 及 供 电 部 门对 电力 电缆 故 障点 定 位 。 2局 放 故 障点在 电缆 端 部 的定 位 我 厂 局 放 故 障 点 定 位 使 用 T e k t r o n i c 2 1 0数 字 示 波 器 ( 6 0 MHz 1 GS s ) ， 价格 相对 其 他 型 号 便 宜 ， 配 置 扩展 模 块 后 ， 能 直 接 和 打 印 机 连 接 ， 打 印 波 型 ， 或 与 P C 机 连 接 打 印 波 形 及 波 形 扩 展 与 分 析 ， 图 1波 形 是 用 Te k t r o n i c 2 1 0实 测 打 印 的波 形 。 故 障 点 在 电 缆 中部 的 波 形 ( 如 图 1 ) ， 是 局 放 测 试 工 作 者 所 熟 悉 的 ， 很 容 易 按 照 公 式 算 出 故 障 点 距 远 端 的位 置 远 一 厶 式 中 ： 厶 故 障 点 距 远 端 的距 离 ( m) 厶 电缆 全 长 ( m) t ， t 2 见 图 1波 形 图 。 图 t 1 0 k V YJ V2 2 32 4 0 r f l _r n 电 缆 全 长 4 8 2 m 故 障点距 远端 3 6 1 5 m 定位 波形 图 在 生 产 过 程 中， 由 于 碰 撞 ， 刮 伤 等 原 因 ， 局 放 故 障 点 在 电缆 端 部 情 况 较 多 ， 测 试 波 形 如 图 2 。从 波 形 图上 很 难 判 定 故 障 点 在 电缆 的远 端 还 是 近 端 。 判 断 不 准 、 造成 不 必 要 浪 费 和工时损失 。 传统 的方 法 ， 一般是双 峰法 。 其 效 果 很 不 理 想 ， 很 难 准 确 判 定 。 较 好 的办 法 是 用 两套 定 位 装 置 ， 从 电 缆 远 端 和 近 端 分 别 取 出放 电信 号 ， 输 入 示 波 器 的两 个 通 道 ， 并 可 以 从 图 3的波 形 图 上 看 出 故 障点 在 电 缆 远 端 。 经 一 年 多 的 反 复 实 践 ， 其 判 断 的 准 确 度 达 1 0 0 。 最 终 解 决 故 障点 在 电缆 端 部 位 置 ( 远 端 或 近 端 ) 的 判 断 问 题 。 国 内多 数 厂 家 只 有 一 维普资讯 http:/ 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 2 0 0 0年 第 3期 No3 200 0 电 线电 缆 El e c t r i c W i r e 8 L Ca b l e 2 0 0 0年 6月 J u n ， 2 0 0 0 套定位装置。其实可不难地 自制一套。 3局 放故 障点 定位 线 路 的 改进 。 十 j ： 2 _ ： - 曲 一 、 _ 图 2 1 O k V YJ V2 2 3X 2 4 0 mm 电 缆 全 长 4 9 2 m 故 障点在 电缆端 部 的波形 图 远 端 输 A ： l l， J I 一 I - H 一 一 一| f l r I j 。 ； 近靖 输人 口 T 了 _ y 了 ： ： ； ： ： j 图 3 3 5 k V YJ V 1 2 0 mm 电 缆 全 长 4 5 3 m 故 障 点在 电缆 远端 的 波形 图 图 4中显 示 出用 两 套 定 位 装 置 从 电缆 近 端 和 远 端 分 别 取 出放 电信 号 输 入 示 波 器 的两 个通道 ， 从 而判定 放 电故 障点 是在 电缆 远端 或 近 端 的 接 线 示 意 图 。在 时 间 坐 标 上 远 端 的 波 形 先 出 现 则 故 障点 在 远 端 ( 见 图 3 ) 。 实 测 证 明 ， 内触 发 源 采 用 A 或 B( CH 或 C H ) 触 发 波形 图 是 一 样 的 。 礅 占 定 位 接 鼬 图 4用 两套 定 位 装 置 同 时 检 测 判定 故 障点 在 电缆 端部 ( 近端 或远端 ) 的接 线示 意 图 原 Hi p t r o n i c公 司 局 部 放 电 故 障 点 定 位 线 路 如 图 5 ， 优 点 是 输 出 信 号 通 过 高 频 变 压 器 耦 合 输 出与 高 压 隔 离 ， 防 止 高 压 窜 入 并 击 穿 示 波 器 输 入 通 道 ( 笔 者 发 现 有 些 厂 家 出 现 过 加 压 时 击 穿 示 波 器 的情 况 ) 。 不 足 之 处 是 信 号 振 荡 时 间 长 ， 衰 减 慢 ， 时 间 分 辨 率 低 ， 波 形 不 清 晰 。 另 外 ， 测 试 电 压 较 高 时 容 易 将 输 入 电 阻 烧 坏并 击 穿 9 0 V 放 电管 ( 我 厂 曾 出现 过 ) 。 改 进 的 线 路 图如 图 6 。输 入 端 加 2 5 mH 1 A 空 芯 电感 ， 使 高 频 阻 抗 高 ， 而 5 0 Hz 低 频 阻抗 小 ， 防 止 烧 坏 电 阻 ， 击 穿 9 0 V 放 电 管 。选 用 L、 C、 R 的 合 适 参 数 ， 高 压 电 容 用 4 n F( 原 为 1 n F) ， 得 到 信 号 波 形 衰 减 处 于 临 介 阻 尼 ， 信 号 波 形 清 晰 情 况 下 ， 幅 值 较 高 ( 见 图 1 、 图 2 波 形 图 ) 。 而 图 3远 端 输 入 波 形 的 高 压 电 容 为 1 n F， 所 以波 形 不 够 理 想 。 图 5 Hi p o t r o n i c s原 局放 故 障定位 线路 图 6改 进 的 局 部 放 电 故 障 定 位 线 路 另 外 ， 使 用 旧 的定 位 装 置 的设 备 ， 可 将 检 测 局 放 定 位 线 路 移 到 控 制 室 。定 位 时 只 要 将 局 放 输 出 信 号 的 同 轴 电缆 ( 原 测 试 仪 S c o p e 的接 线 ) 插 到 定 位 线 路 的输 入 端 ， 输 出端 和示 波 器 相 连 ， 这样 定 位 工 作 就 方 便 得 多 了 。 参考文献 1 孔 德 武 出 厂试 验 中交 联 电缆 缺 陷点 的定位 E z 3 局 放试 验学 习班讲 义 之四 上 海 电缆研究 所 ， l 9 9 2 E 2 韩伯 峰 DGc电 缆故 障 闪测 仪 原理 与电缆 故 障测 量 E M 陕西科 学技 术 出版社 ， 1 9 9 3 35 一 q 维普资讯 http:/ 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载