电缆故障定位原理与新技术

国际范围电力电缆故障定位最新技术和新方法CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved2提纲•电缆基本知识与分类•电缆故障定位原理1:判断故障性质•电缆故障定位原理2:预定位•电缆故障定位原理3:电缆管线定位•电缆故障定位原理4:精确定点CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved36-35kV交联聚乙烯XLPE绝缘电力电缆CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved4油浸纸绝缘电力电缆局部放电的原因汇总由于负荷过载热效应或电缆纸浸渍生产质量不良导致的局部电缆绝缘层干涸由于铅护层腐蚀引起的绝缘层进水场强集中区域电缆纸层与层之间的沿面局部放电形成的碳化痕迹电缆纸1-10米左右资料来源:VWEWInfotag2004;contributionAVISOCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved5重作过渡接头后局放恢复到正常水平现场实测案例4mixedcablePILC/XLPECI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved6电力电缆的基本结构电缆苹果•导体果核•绝缘果肉•护套果皮除1至3kV电缆外，均有屏蔽层CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved7电缆的护层•为使电缆适应各种使用环境的要求而在电缆上所施加的保护覆盖层，叫电缆护层。•内护层，外护层•可大致分为：金属护层、塑料护层，复合护层、特种护层。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved8电缆的分类根据IEC国际标准，电缆定义是：用以传输电(磁)能、信息和实现电磁能转换的线材产品。•电力电缆，如聚氯乙烯电力电缆，交联XLPE力缆•通信电缆和通信光纤,如中移动、中国电信、联通等•控制电缆,如发电厂内汽轮机和发电机控制用电缆•裸导线，如架空线，铁塔、电线杆上架设•绕组线，如漆包线，在变压器、电动机内•油井电缆，对防油浸和机械拉力有特殊要求•煤矿电缆•电气装备用电线电缆，如布电线、船用电缆等CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved9电力电缆的基本结构(110-500kV)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved10聚氯乙烯电力电缆图片:380VCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved11电缆故障定位原理1:判断故障性质•需要仪表：万用表和摇表（高阻计）各一只，最好是指针式•用摇表分别测量线芯对地绝缘电阻和相间绝缘电阻，单位：兆欧•在电缆远端将三相短路，在近端用万用表测量相间导体电阻，单位：欧姆CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved13判断故障性质•举例1：线芯间绝缘电阻：AB=2500兆；BC=8兆，CA=2500兆；•线芯对地绝缘电阻：A=2500兆；B=5兆，C=3兆；•导通试验，末端三相短路：AB=0欧姆；BC=0欧姆，CA=0欧姆；•由此判断，该故障属于BC两相接地故障，同时短路CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved14电缆故障类型•低阻接地故障•高阻接地故障•短路故障•断线故障•闪络性故障•混合故障CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved15电缆故障的原因•外力损伤（当时因外力破坏发生的直接故障和因外力损伤后来发生电缆故障）•绝缘受潮（附件密封不良或本体有小孔）•绝缘老化变质（过热）•过电压•制造质量、设计质量、施工质量•外护层受地下酸碱腐蚀CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved16根据故障性质决定选用合适仪器•电缆故障定位仪器不是越贵越好•合适的仪器，一把钥匙开一把锁•用合适的仪器找对应类型的电缆故障•选对仪器，事办功倍，效率极高•选错仪器，事倍功办，效率极低CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved17低阻接地故障的仪器选择•选择：脉冲反射仪或电桥法•脉冲反射仪，应用低压脉冲法，即低压脉冲法雷达原理，适用于0-1k欧姆故障绝缘电阻•低压电桥法，应用惠斯通电桥原理，低压直流电源为电桥电源，适用于0-10k欧姆故障绝缘电阻,如QF1A电桥CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved18高阻接地故障的仪器选择•手推车式一体化电缆故障定位系统•应用弧反射法预定位专利技术•应用声磁同步法精确定点专利技术•先用高压脉冲信号将高阻瞬间击穿•再用低压脉冲信号快速测量故障点反射•是高阻瞬间转化为低阻的可靠仪器•一体化仪器，无需现场分体式接线，确保电缆检修和运行人员的人身安全CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved19短路故障的仪器选择•如短路故障的相间绝缘电阻在0-1k欧姆，则选用脉冲反射仪，E15（15公里测量范围），D30（30公里测量范围），MFX（3.5公里测量范围）•如短路故障的相间绝缘电阻在1k欧姆以上,则绝缘电阻较高的一相接地,绝缘电阻较低的一相为故障相,应用S32手推车CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved20断线故障的仪器选择•预定位选择:脉冲反射仪•精确定点选择,S32手推车系统CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved21闪络型电缆故障的仪器选择•选择1：S32手推车系统•选择2：M型电桥、LDM-15高压电桥•选择3：电缆故障测试车,如沈阳供电公司等,提高利用率CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved22混合型电缆故障的仪器选择•选择1：脉冲反射仪，E15，D30，MFX脉冲反射仪•选择2：绝缘电阻1k欧姆以上,S32手推车系统•选择3：M型电桥、LDM-15高压电桥•选择4：电缆故障测试车CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved23电缆故障定位原理2:预定位•预定位，又称电缆故障测距，在电缆的一端使用仪器确定电缆故障点距离•常用的方法有电桥法和波反射法•电桥法：低压电桥法和高压电桥法•波反射法：一次脉冲法（低压脉冲法）、二次脉冲法、弧反射法、三次脉冲法等CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved24惠斯通电桥的基本原理利用故障点两侧的电缆线芯电阻与比例电阻构成Whitestone/Murray电桥，是传统，经典的定位方法A相铝护套主绝缘线芯RpPGB相rr:比例电位器G：检流计CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved25电桥的等效电路设被测电缆两端至击穿点的距离为L1和L2，电缆全长为L，它们对应的线芯电阻为R1，R2显然L1/L2=R1/R2接入电桥后构成如右电路图中r1+r2=r0为比例电位器，其电阻值对应于刻度盘读数P平衡后有L1/L2=R1/R2=r1/r2L1/L=r1/r0=P%（百分之P）因此L1=P%·2LCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved26电桥法的特点•利用故障点两侧的电缆线芯电阻与比例电阻构成Murray电桥，是传统，经典的定位方法。•设备价格低，操作简单。•由于过去低压电桥法仪器测量电压低，通常被认为不适宜高阻。•引线采用四端子测量，可获得高精度定位比例。•须将电桥置于高压侧，而操作钮安全接地，确保人身安全。•高压电桥彻底解决了电桥法用于高阻定位的局限性。•电桥法无盲区、精确、使用方便CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved27波反射法脉冲波在电缆中以一定速度传播，在电缆击穿点或电缆端部反射，波反射法根据脉冲的时间差定位，适用范围广，可以定位未知电缆长度及断线故障。Mai0028txlxl=v·tx2xvtxlx脉冲往返传播时间电缆长度波速度l=2xv·tx2v波速的一半传播时间和距离脉冲反射原理CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved29弧反射法ARM的优势-先通过高压单元瞬间击穿故障点-然后T30E数码脉冲反射仪快速无盲区采集信号-储能电容器上的全部电压加到故障电缆上,无任何电压损失G=SebaKMT公司ARM弧反射法故障定位原理图HV-UnitSurgeUnitTeleflexARM弧反射法专利滤波器FaultyCableCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved30二次脉冲法技术特点-先通过高压单元瞬间击穿故障点-必须经过一段时间延迟后才能测量到波形-储能电容器上的部分电压在300欧姆电阻上产生电压损失,无法全部加到故障电缆G=二次脉冲法故障定位原理图HV-UnitSurgeUnitTeleflex二次脉冲法滤波器FaultyCable300CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved31Peaktopeak=LG=脉冲电流法技术特点-电压需要一直升压,直到故障点击穿或高压脉冲发生器发出高压脉冲-只能被动测量行波,波形依赖行波频率,有时清楚,有时很难辨认-通过耦合线圈得到波形,准确性降低TeleflexSurgeUnitorDCTestSet脉冲电流法,国产技术FaultyCableCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved32弧反射法的参考波形和故障波形CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved33等效电路图电缆模型电缆截面RLGC电缆的等效电路图C...G...L...R...并联电容并联电导串联电感串联电阻CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved340%100%窄脉冲高衰减，传播较近的距离原因:包含高频元件0%100%宽脉冲脉冲反射仪好电缆脉冲宽度的影响反射波形(100%反射)低衰减，传播较远的距离原因:包含低频元件CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved35电缆故障定位原理3:电缆路径定位•并非必须步骤，如电缆档案齐全，路径清楚则省略本环节•该步骤解决的目标问题：城市改造频繁，图纸中的参照物消失；用户没有电缆资料保管意识，竣工后没有保存电缆路径资料•由于电力电缆运行时具有高压，按照电力规程，除定出管线位置外，还需进行电缆准确识别，确保锯电缆时的人身和设备安全CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved36无源信号•电力信号50/60HZ•无线电信号微波通讯管线探测•管线上的无源信号用来做管线定位，不适合做深度测量。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved37管线仪发