電纜故障定位原理與新技術(shù)

電纜故障定位原理與新技術(shù)第一頁，共57頁。提綱電纜基本知識與分類電纜故障定位原理1:判斷故障性質(zhì)電纜故障定位原理2:預(yù)定位電纜故障定位原理3:電纜管線定位電纜故障定位原理4:精確定點(diǎn)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved2第二頁，共57頁。6-35kV交聯(lián)聚乙烯XLPE絕緣電力電纜CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved3第三頁，共57頁。油浸紙絕緣電力電纜局部放電的原因匯總由于負(fù)荷過載熱效應(yīng)或電纜紙浸漬生產(chǎn)質(zhì)量不良導(dǎo)致的局部電纜絕緣層干涸由于鉛護(hù)層腐蝕引起的絕緣層進(jìn)水場強(qiáng)集中區(qū)域電纜紙層與層之間的沿面局部放電形成的碳化痕跡電纜紙1-10米左右資料來源:VWEWInfotag2004;contributionAVISO

CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved4第四頁，共57頁。重作過渡接頭后局放恢復(fù)到正常水平現(xiàn)場實(shí)測案例4mixedcablePILC/XLPECI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved5第五頁，共57頁。電力電纜的基本結(jié)構(gòu)

電纜蘋果導(dǎo)體果核絕緣果肉護(hù)套果皮除1至3kV電纜外，均有屏蔽層CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved6第六頁，共57頁。電纜的護(hù)層為使電纜適應(yīng)各種使用環(huán)境的要求而在電纜上所施加的保護(hù)覆蓋層，叫電纜護(hù)層。內(nèi)護(hù)層，外護(hù)層可大致分為：金屬護(hù)層、塑料護(hù)層，復(fù)合護(hù)層、特種護(hù)層。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved7第七頁，共57頁。電纜的分類根據(jù)IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，電纜定義是：用以傳輸電(磁)能、信息和實(shí)現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。電力電纜，如聚氯乙烯電力電纜，交聯(lián)XLPE力纜通信電纜和通信光纖,如中移動、中國電信、聯(lián)通等控制電纜,如發(fā)電廠內(nèi)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)控制用電纜裸導(dǎo)線，如架空線，鐵塔、電線桿上架設(shè)繞組線，如漆包線，在變壓器、電動機(jī)內(nèi)油井電纜，對防油浸和機(jī)械拉力有特殊要求煤礦電纜電氣裝備用電線電纜，如布電線、船用電纜等CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved8第八頁，共57頁。電力電纜的基本結(jié)構(gòu)(110-500kV)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved9第九頁，共57頁。聚氯乙烯電力電纜圖片:380VCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved10第十頁，共57頁。電纜故障定位原理1:判斷故障性質(zhì)需要儀表：萬用表和搖表（高阻計(jì)）各一只，最好是指針式用搖表分別測量線芯對地絕緣電阻和相間絕緣電阻，單位：兆歐在電纜遠(yuǎn)端將三相短路，在近端用萬用表測量相間導(dǎo)體電阻，單位：歐姆CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved11第十一頁，共57頁。測量故障絕緣電阻電橋法測量外護(hù)套故障定位絕緣故障:相-地外護(hù)套-地脈沖反射原理斷路:脈沖反射原理高阻故障時(shí)絕緣故障:相-相相-外護(hù)套接地外護(hù)套

L1

L2

L3方法Mai0012第十二頁，共57頁。判斷故障性質(zhì)舉例1：線芯間絕緣電阻：AB=2500兆；BC=8兆，CA=2500兆；線芯對地絕緣電阻：A=2500兆；B=5兆，C=3兆；導(dǎo)通試驗(yàn)，末端三相短路：AB=0歐姆；BC=0歐姆，CA=0歐姆；由此判斷，該故障屬于BC兩相接地故障，同時(shí)短路CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved13第十三頁，共57頁。電纜故障類型低阻接地故障高阻接地故障短路故障斷線故障閃絡(luò)性故障混合故障CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved14第十四頁，共57頁。電纜故障的原因外力損傷（當(dāng)時(shí)因外力破壞發(fā)生的直接故障和因外力損傷后來發(fā)生電纜故障）絕緣受潮（附件密封不良或本體有小孔）絕緣老化變質(zhì)（過熱）過電壓制造質(zhì)量、設(shè)計(jì)質(zhì)量、施工質(zhì)量外護(hù)層受地下酸堿腐蝕CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved15第十五頁，共57頁。根據(jù)故障性質(zhì)決定選用合適儀器電纜故障定位儀器不是越貴越好合適的儀器，一把鑰匙開一把鎖用合適的儀器找對應(yīng)類型的電纜故障選對儀器，事辦功倍，效率極高選錯(cuò)儀器，事倍功辦，效率極低CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved16第十六頁，共57頁。低阻接地故障的儀器選擇選擇：脈沖反射儀或電橋法脈沖反射儀，應(yīng)用低壓脈沖法，即低壓脈沖法雷達(dá)原理，適用于0-1k歐姆故障絕緣電阻低壓電橋法，應(yīng)用惠斯通電橋原理，低壓直流電源為電橋電源，適用于0-10k歐姆故障絕緣電阻,如QF1A電橋CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved17第十七頁，共57頁。高阻接地故障的儀器選擇手推車式一體化電纜故障定位系統(tǒng)應(yīng)用弧反射法預(yù)定位專利技術(shù)應(yīng)用聲磁同步法精確定點(diǎn)專利技術(shù)先用高壓脈沖信號將高阻瞬間擊穿再用低壓脈沖信號快速測量故障點(diǎn)反射是高阻瞬間轉(zhuǎn)化為低阻的可靠儀器一體化儀器，無需現(xiàn)場分體式接線，確保電纜檢修和運(yùn)行人員的人身安全CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved18第十八頁，共57頁。短路故障的儀器選擇如短路故障的相間絕緣電阻在0-1k歐姆，則選用脈沖反射儀，E15（15公里測量范圍），D30（30公里測量范圍），MFX（3.5公里測量范圍）如短路故障的相間絕緣電阻在1k歐姆以上,則絕緣電阻較高的一相接地,絕緣電阻較低的一相為故障相,應(yīng)用S32手推車CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved19第十九頁，共57頁。斷線故障的儀器選擇預(yù)定位選擇:脈沖反射儀精確定點(diǎn)選擇,S32手推車系統(tǒng)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved20第二十頁，共57頁。閃絡(luò)型電纜故障的儀器選擇選擇1：S32手推車系統(tǒng)選擇2：M型電橋、LDM-15高壓電橋選擇3：電纜故障測試車,如沈陽供電公司等,提高利用率CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved21第二十一頁，共57頁?；旌闲碗娎|故障的儀器選擇選擇1：脈沖反射儀，E15，D30，MFX脈沖反射儀選擇2：絕緣電阻1k歐姆以上,S32手推車系統(tǒng)選擇3：M型電橋、LDM-15高壓電橋選擇4：電纜故障測試車CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved22第二十二頁，共57頁。電纜故障定位原理2:預(yù)定位預(yù)定位，又稱電纜故障測距，在電纜的一端使用儀器確定電纜故障點(diǎn)距離常用的方法有電橋法和波反射法電橋法：低壓電橋法和高壓電橋法波反射法：一次脈沖法（低壓脈沖法）、二次脈沖法、弧反射法、三次脈沖法等CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved23第二十三頁，共57頁。惠斯通電橋的基本原理利用故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成Whitestone/Murray電橋，是傳統(tǒng)，經(jīng)典的定位方法

CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved24第二十四頁，共57頁。電橋的等效電路設(shè)被測電纜兩端至擊穿點(diǎn)的距離為L1和L2，電纜全長為L，它們對應(yīng)的線芯電阻為R1，R2

顯然L1/L2=R1/R2

接入電橋后構(gòu)成如右電路圖中r1+r2=r0為比例電位器，其電阻值對應(yīng)于刻度盤讀數(shù)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,allrightsreserved25第二十五頁，共57頁。電橋法的特點(diǎn)利用故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成Murray電橋，是傳統(tǒng)，經(jīng)典的定位方法。設(shè)備價(jià)格低，操作簡單。由于過去低壓電橋法儀器測量電壓低，通常被認(rèn)為不適宜高阻。引線采用四端子測量，可獲得高精度定位比例。須將電橋置于高壓側(cè)，而操作鈕安全接地，確保人身安全。高壓電橋徹底解決了電橋法用于高阻定位的局限性。電橋法無盲區(qū)、精確、使用方便CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved26第二十六頁，共57頁。波反射法

脈沖波在電纜中以一定速度傳播，在電纜擊穿點(diǎn)或電纜端部反射，波反射法根據(jù)脈沖的時(shí)間差定位，適用范圍廣，可以定位未知電纜長度及斷線故障。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved27第二十七頁，共57頁。txlxl=v·tx2xvtxlx脈沖往返傳播時(shí)間電纜長度波速度l=2xv·tx2v波速的一半傳播時(shí)間和距離脈沖反射原理Mai0028第二十八頁，共57頁。

弧反射法ARM的優(yōu)勢-先通過高壓單元瞬間擊穿故障點(diǎn)然后T30E數(shù)碼脈沖反射儀快速無盲區(qū)采集信號儲能電容器上的全部電壓加到故障電纜上,無任何電壓損失G=SebaKMT公司ARM弧反射法故障定位原理圖HV-UnitSurgeUnitTeleflexARM弧反射法專利濾波器FaultyCableCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved29第二十九頁，共57頁。

二次脈沖法技術(shù)特點(diǎn)-先通過高壓單元瞬間擊穿故障點(diǎn)-必須經(jīng)過一段時(shí)間延遲后才能測量到波形-儲能電容器上的部分電壓在300歐姆電阻上產(chǎn)生電壓損失,無法全部加到故障電纜G=二次脈沖法故障定位原理圖HV-UnitSurgeUnitTeleflex二次脈沖法濾波器FaultyCable300CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved30第三十頁，共57頁。Peaktopeak=LG=脈沖電流法技術(shù)特點(diǎn)-電壓需要一直升壓,直到故障點(diǎn)擊穿或高壓脈沖發(fā)生器發(fā)出高壓脈沖-只能被動測量行波,波形依賴行波頻率,有時(shí)清楚,有時(shí)很難辨認(rèn)-通過耦合線圈得到波形,準(zhǔn)確性降低TeleflexSurgeUnit

or

DC

Test

Set脈沖電流法,國產(chǎn)技術(shù)FaultyCableCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved31第三十一頁，共57頁?；》瓷浞ǖ膮⒖疾ㄐ魏凸收喜ㄐ蜟I-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved32第三十二頁，共57頁。等效電路圖電纜模型電纜截面RLGC電纜的等效電路圖C...G...L...R...并聯(lián)電容并聯(lián)電導(dǎo)串聯(lián)電感串聯(lián)電阻CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved33第三十三頁，共57頁。0%100%窄脈沖高衰減，傳播較近的距離原因:包含高頻元件0%100%寬脈沖脈沖反射儀好電纜脈沖寬度的影響反射波形(100%反射)低衰減，傳播較遠(yuǎn)的距離原因:包含低頻元件CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved34第三十四頁，共57頁。電纜故障定位原理3:電纜路徑定位并非必須步驟，如電纜檔案齊全，路徑清楚則省略本環(huán)節(jié)該步驟解決的目標(biāo)問題：城市改造頻繁，圖紙中的參照物消失；用戶沒有電纜資料保管意識，竣工后沒有保存電纜路徑資料由于電力電纜運(yùn)行時(shí)具有高壓，按照電力規(guī)程，除定出管線位置外，還需進(jìn)行電纜準(zhǔn)確識別，確保鋸電纜時(shí)的人身和設(shè)備安全CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved35第三十五頁，共57頁。無源信號電力信號

50/60HZ無線電信號微波通訊管線探測

管線上的無源信號用來做管線定位，不適合做深度測量。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved36第三十六頁，共57頁。管線儀發(fā)射機(jī)器的連接三種方法選擇需要的發(fā)射功率!

選擇最適合的方法!有可能使用在運(yùn)行電纜上接收信號隨距離減弱最佳連接方式直接連接不可能使用在運(yùn)行電纜上音頻發(fā)生器輸出功率3W至500W優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)感應(yīng)耦合CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved37第三十七頁，共57頁。3.1直連法（有源探測）當(dāng)信號線方便連到管線上時(shí)，優(yōu)先采用直連法。接地線盡可能與管道方向垂直。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved38第三十八頁，共57頁。3.2夾鉗法（有源探測）夾鉗法是給電纜施加信號的一種很方便的方法。尤其適合電力電纜連接好夾鉗后打開發(fā)射機(jī)電源。必要時(shí)電纜的兩邊接地。不要在沒有絕緣的帶電導(dǎo)體上使用夾鉗法。被夾上的電纜信號最強(qiáng)。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved39第三十九頁，共57頁。3.3感應(yīng)法（有源探測）在沒有連接點(diǎn)的情況下可以使用感應(yīng)法施加信號?？赡艿脑挶M量使用直連法，因?yàn)橹边B法的效果更好。將發(fā)射機(jī)平行地放在管線上方，信號同樣可以施加到管線上，簡單快捷。信號同時(shí)也會加到別的管線上，因此探測精度會受到影響。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved40第四十頁，共57頁。路徑測尋（最大值方式)測尋線圈在水平位置音頻電流產(chǎn)生的磁場信號和音量的強(qiáng)度音頻發(fā)生器CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved41第四十一頁，共57頁。測尋線圈在垂直位置路徑測尋（最小值方式)音頻電流產(chǎn)生的磁場信號和音量的強(qiáng)度音頻發(fā)生器CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved42第四十二頁，共57頁。路徑測尋（超級峰值方式SuperMaximum）最小值法最大值法反向的最小值SuperMaximum超級峰值方式XCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved43第四十三頁，共57頁。超級峰值法在多條平行運(yùn)行電纜定位的技術(shù)優(yōu)勢0Minimum-Signal1.5SideDistanceSignal

Depth

–-5–4–3–2–1012345–1.50Maximum-Signal1.5SideDistanceSignal

Depth

–-5–4–3–2–1012345–1.50Super-Maximum1.5SideDistanceSignal

Depth

–-5–4–3–2–1012345–1.5CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved44第四十四頁，共57頁。三種測試方法的比較最大值法優(yōu)點(diǎn): 電纜管線上方信號接收最強(qiáng)

缺點(diǎn): 信號變化較緩，故精確度較低最小值法優(yōu)點(diǎn): 精度高缺點(diǎn): 正確的電纜路徑左右均有很強(qiáng)的信號，有時(shí)無法識別最小值超級峰值法優(yōu)點(diǎn): 在電纜路徑上方信號突然增強(qiáng)，因而精度高，分辨率高CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved45第四十五頁，共57頁。電纜故障定位原理4:精確定點(diǎn)精確定點(diǎn)：電纜運(yùn)行或檢修技術(shù)人員根據(jù)電纜故障預(yù)定位的結(jié)果，在電纜故障點(diǎn)附近，通過儀器和設(shè)備對電纜故障點(diǎn)的位置進(jìn)行精確定位的過程。這一步驟的結(jié)論是在0.1米的范圍內(nèi)指出故障點(diǎn)位置?；痉椒ㄊ锹暣磐椒ā⒖绮诫妷悍ê鸵纛l感應(yīng)法CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved46第四十六頁，共57頁。高壓脈沖發(fā)生器4.1聲磁同步法精確定點(diǎn)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved47第四十七頁，共57頁。8kV8kV8kV8kV8kV8kV8kVsingleCEsingle

CS=CECS=4·CE16kV檔位時(shí)不同的匹配電容8kV檔時(shí)的電容32kV檔位時(shí)4.1高壓單元電容配置W=C·U122沖擊能量4CS=CECECECI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved48第四十八頁，共57頁。4.1管道中電纜故障的定位lx=lgt1t1t2+舉例:t1=38,4,t2=10,3,lg=50m38,438,410,3+lx=50?=39,4mlgt1t2l1l