浅谈电力电缆常见故障测试方法

我国城市化进程加快的同时促进了电力电缆的快速发展:三线入地,城区供电主网路基本由电缆构成。由于电力电缆敷设在电缆隧道、电缆沟、管中或直埋于地下,敷设通道的隐蔽性一直是故障查找的最大困难。大规模的电缆采用必然对电缆故障查找工作提出新的要求。

1线路故障测试方法与步骤

离线电缆故障的查找通常包括诊断、测距、定点三个阶段。通过故障诊断,可以有效地确定故障具体类型与严重程度。

电力电缆线路故障的诊断,必须按照一定的程序和步骤来进行,根据电缆故障发生的原因与特征来确定诊断对象,不能盲目试之。一旦诊断确定好,故障也就便于排除了。同时,还需要了解和掌握一些常见故障的类型及特点,以便给快速诊断和排除提供方便。

2电力电缆故障类型特点分析

2.1常见类型

根据当前实践经验,电力电缆故障常见故障主要有短路(接地)型、断线型、闪络型、复合型几种。

2.2原因分析

按现有技术发展水平,电力电缆运行过程中故障不可避免。因为其生产、敷设、三头工艺、附件材料、运行条件等等这些环节当中,任何一个环节的疏漏,都会埋下电缆故障的隐患。更重要的是,目前技术还难以客服电缆长期的运行环境带来的问题。电力电缆发生故障的原因和特点,主要有质量缺陷、机械损伤、自然受损(绝缘受潮、过热烧伤、绝缘老化)。

3常用诊断与测试方法分析

3.1传统测试方法

在长期的实践中,人们也探索和总结出了许多电缆故障的诊断与测试方法。过去使用的仪器设备有QF1-A型电缆探测仪、DLG-1型闪侧仪,电缆路径仪及故障定点仪等。在20世纪90年代前,广泛使用的电缆故障测试方法是电桥法,包括电阻电桥法、电容电桥法、高压电桥法。这种测试方法误差较大,对某些类型的故障无法测量。比较经典的测试方法是闪络测试法和脉冲反射测试法。闪络法利用故障点瞬间放电产生多次反射波完成故障排查,具体有冲击高压闪络测量法(冲闪法)、直流高压闪络测量法(直闪法),直闪法的波形更为简单、准确度比较高,但其缺点是波形相对比较复杂,辨别难度比较大,准确度不高。

脉冲反射测试法利用超声波遇到由声阻抗不同的介质构成的界面时会发生反射现象的原理来进行超声波检测。采用一个探头兼作发射和接收器件,接收信号在探伤仪的荧光屏上显示,并根据缺陷及底面反射波的有无、大小及其在时基轴的位置来判断缺陷的有无、大小及其方位。脉冲反射测试包括低压脉冲法、脉冲电压法和脉冲电流法,特别适用于各种不同类型的电缆故障测试,其适用性和准确性也日趋成熟,并得到完善。它与其它传统方法相比,具有测试简便、测试效率高、测试更精确、适用范围广、适于发展等许多优点。缺陷是脉冲信号输出引线引起的高频振荡,采集系统本身固有的高频干扰,以及使用现场的空间电磁干扰都会通过暴露在定位仪外的信号引线进入测试系统,严重时可淹没反射脉冲的起始点,给故障定位带来误差。

3.2流行测试新方法

GPS行波定位法:采用专用行波波头检测传感器、高精度的GPS时钟及存储行波波头时刻的高效存取方法,直接测量故障行波波头到达各个变电站的准确时刻,由调度进行故障定位。前提是已构成输电网GPS行波测量网络,且对发展性故障、近距离故障的测量处理比较困难。

跨步电压法:它是利用电缆沿线的土壤中或地面产生沿电缆走向依次递减或递增的“跨步”电压脉冲,对直埋电力电缆故障快速定向、精确定点。因为根据实践经验,90%以上低压电力电缆故障点的电缆护层都是破损的,这样即可利用在电缆一端施加一个周期的脉冲信号,沿电缆敷设走向快速确定故障点的方向和精确确定故障点的位置。

高频感应法:利用高频信号发生器向电缆输入高频电流,这样会产生高频电磁波,然后在地面上用探头沿电缆路径接收电缆周围高频电磁场,电磁场的变化经接收处理后直接在液晶屏幕上显示出来,根据显示出数值的大小直接判断故障点位置。高频信号源比音频信号源容易实现,制造容易,可以减少定点探测装置的体积和重量,为设备的小型化和便携创造有利条件。此外,高频信号的频谱抗干扰性能较强。该方法可以直接将结果显示出来,比靠人耳辨别更可靠,更方便。用高频感应法比音频感应法要优越得多,而且它可在不停电情况下用耦合式接线来实施在线故障探测。

红外热象技术:通过采用红外热像仪扫描电缆表面,拍摄出电缆的表面温度场分布图象,进一步处理可得出温度场的具体数值分布,然后根据已建立的传热数学模型,根据电缆结构参数、物性参数、环境温度及表面温度对电缆线芯温度进行反演计算,从而实现电缆线芯温度的非接触的故障探测。由电缆一旦过载,线芯的温度将会急剧上升这一现象,人们可对电缆的线芯温度进行监测来判断故障位置。红外技术不需接触设备,不要求设备停运,且具有操作简便,检测速度快,工作效率高等优点,在未来的电缆故障检测中,红外热像技术必将发挥更大的作用。

随着科技的进步,电缆故障测试方法与技术必然会不断改进。我们需要努力的是,在现有的技术条件下,针对不同的故障性质采取不同的方法,同时要在已有的技术设备上摸索经验,开发新功能。如现利用T16/910电缆故障测试仪的SDC系列高智能电缆故障闪测仪对故障点的精确定位,让这些设备可以使其测量误差控制在几十厘米以内,直接找到故障点进行处理,提高了故障排查效率。