DL-T 2456-2021 輸電電纜故障測尋技術(shù)規(guī)范

DL/T2456—2021輸電電纜故障測尋技術(shù)規(guī)范國家能源局發(fā)布 Ⅱ1范圍 1 13術(shù)語和定義 14基本要求 2 2 6附錄A(資料性)主絕緣故障預(yù)定位方法 附錄B(資料性)典型故障波形 附錄C(資料性)故障精確定位方法 附錄D(資料性)T接線路測試方式 25附錄E(資料性)輸電電纜故障測尋作業(yè)記錄 27I本文件規(guī)定了高壓電纜線路的故障類型判別、故障預(yù)定位、故障精確定點(diǎn)等檢測與定位技術(shù)方法。本文件適用于110(66)kV～500DL/T849.1電力設(shè)備專用測試儀器通用技術(shù)條件第1部分：電纜故障閃測儀4基本要求4.1故障電纜線路基礎(chǔ)信息測試前應(yīng)掌握電纜線路的技術(shù)資料和相關(guān)參數(shù)，包括型號、規(guī)格、長度、生產(chǎn)廠家、路徑圖、中間接頭數(shù)量及位置、敷設(shè)方式、運(yùn)行記錄、歷史故障記錄等。4.2故障電纜沿線環(huán)境巡查測試前應(yīng)沿線檢查電纜線路周邊環(huán)境，對電纜本體與附件及附屬設(shè)施的外觀進(jìn)行檢查。安全措施應(yīng)符合DL409的要求。4.3故障電纜接地與系統(tǒng)改接線故障電纜應(yīng)放電并接地，拆除電纜兩端與其他設(shè)備的全部電氣連線。5故障類型判別5.1開路故障判別5.1.1萬用表判別法采用萬用表判別法判斷開路故障的原理接線見圖1,將故障相和非故障相導(dǎo)體在末端用短接線短接，用萬用表歐姆擋測量端接故障相導(dǎo)體，公共端接非故障相導(dǎo)體，測量兩相導(dǎo)體之間電阻。FF故障點(diǎn)。圖1開路故障萬用表判別法原理圖判別標(biāo)準(zhǔn)：電阻異常偏大可初步判定為開路故障。5.1.2低壓脈沖判別法采用低壓脈沖判別法判斷開路故障的原理接線見圖2,使用的時域反射儀(TDR)設(shè)備應(yīng)符合DL/T849.1的要求，設(shè)備測量端接電纜導(dǎo)體，屏蔽端接電纜金屬套，分別在末端開路和短路接地情況下，測試低壓脈沖波形。2TGFE圖2開路故障低壓脈沖判別法原理圖判別標(biāo)準(zhǔn)：測試距離小于電纜全長，末端開路和短路時波形一樣，應(yīng)判定為開路故障。5.1.3恒流源判別法對于高壓電纜相間工頻電壓于擾可能影響萬用表法測量的情況，可采用恒流源判別法判別開路故障。其原理接線見圖3,高壓恒流源高壓端通過電流表1接故障相導(dǎo)體，屏蔽端通過電流表2接非故障相導(dǎo)體，接地端接金屬套并接地，兩相導(dǎo)體在末端短接，測量兩相之間的電壓與電流。mA1——電流表1:mA2——電流表2;SL——短接線。圖3開路故障恒流源判別法原理圖判別標(biāo)準(zhǔn)如下：a)電壓可升高，電流讀數(shù)為零時，應(yīng)判定為開路故障；b)高壓端和屏蔽端測量的電流值有較大的差異，應(yīng)判定為開路故障。35.2短路故障判別5.2.1絕緣電阻測量法采用絕緣電阻法判別短路故障時，使用設(shè)備應(yīng)為絕緣電阻測試儀，電壓擋位應(yīng)為2.5kV～10kV。原理接線見圖4,絕緣電阻測試儀高壓端接電纜導(dǎo)體，接地端接金屬套，末端開路，加壓測試絕緣電阻。F言言圖4主絕緣短路故障絕緣電阻測量法原理圖采用萬用表測量法判別短路故障時，使用設(shè)備應(yīng)為萬用表，選用擋位應(yīng)為千歐擋和歐姆擋，從高電阻擋開始測量。原理接線見圖5,末端開路，萬用表測量端接導(dǎo)體，公共端接屏蔽。F圖5主絕緣短路故障萬用表測量法原理圖判別標(biāo)準(zhǔn)：按照DL/T849.1的規(guī)定，電阻低于100Ω為低阻故障，電阻高于100Ω為高阻故障，電阻幾乎為0Ω為金屬性低阻故障。4200kV。原理接線見圖6,電源高壓端輸出接電纜導(dǎo)體，屏蔽端接金屬套，末端開路，加壓測試。FF言判別標(biāo)準(zhǔn)：初始升壓時電流接近為零，當(dāng)電壓升到一定值時，電流突然變大，電壓隨之降低，在采用絕緣電阻測量法判別外護(hù)套故障時，使用設(shè)備應(yīng)為絕緣電阻測試儀。選用電壓擋位應(yīng)為500V。接線見圖7,被測電纜金屬套接地線及護(hù)層保護(hù)器全部斷開，電纜導(dǎo)體線芯接地，絕緣電阻測圖7絕緣電阻測試儀判別外護(hù)套故障接線判別標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)符合GB50150的要求。采用耐壓法判別外護(hù)套故障時，使用設(shè)備應(yīng)為高壓電源。選用電壓擋位，運(yùn)行中電纜應(yīng)選用5kV擋位，新投運(yùn)電纜應(yīng)選用10kV擋位。接線見圖8,被測電纜金屬套接地線及護(hù)層保護(hù)器全部斷開，電5判別標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)符合GB50150的要求。故障預(yù)定位方法根據(jù)定位原理分為阻值法和行波法。阻值法包括電橋法、電壓降法、截面法；行波法包括低壓脈沖法、直閃法、沖閃法、二次脈沖法、多次脈沖法和穩(wěn)定電弧法。根據(jù)故障類型判別結(jié)果，按表1選擇預(yù)定位方法查找故障點(diǎn)，配用儀器要求與原理說明見附錄A。故障類型參考依據(jù)電纜導(dǎo)體斷開A中A.5,波形見附錄B中圖B.1a)單相或兩相低阻故障、電橋法試端的距離，見附錄A中A.1電壓降法故障點(diǎn)位置占全長的百分比，見附錄A中A.2障點(diǎn)位置距測量點(diǎn)的長度，見附錄A中A.3脈沖相反，見附錄A中A.5,波形見附錄B中圖B.1b)和c)距離，見附錄A中A.6。直通；對于超過6km的交叉互聯(lián)系統(tǒng)，或影響波形識別，應(yīng)提前將交叉互聯(lián)箱內(nèi)銅排短接6表1(續(xù))故障類型參考依據(jù)單相低阻故障、距離，見附錄A中A.7。直通；對于超過6km的交叉互聯(lián)系統(tǒng)，或影響波形識形),將2個波形重疊比較，在故障點(diǎn)處有明顯分叉，可得出故障點(diǎn)到測試端的距離，見附錄A中A.8。外護(hù)套絕緣受損電橋法所測出故障點(diǎn)位置占全長2倍的百分比，計算故障點(diǎn)到電壓降法出故障點(diǎn)位置占全長2倍的百分比，見附錄A中A.11故障類型參考依據(jù)電纜導(dǎo)體斷開置，見附錄C中C.1磁場法(音頻法)通過電纜故障定位電源(或音頻源)對故障電纜施加小，見附錄C中C.3磁場法(音頻法)位置，見附錄C中C.1下的外護(hù)套故障和方向，從而實(shí)現(xiàn)精確定位，見附錄C中C.27表2(續(xù))故障類型隧道敷設(shè)下的外護(hù)套用紅外熱像儀查找故障電纜表面溫度高于其他區(qū)域的地混凝土電纜溝敷設(shè)下的高壓脈沖在故障點(diǎn)放電產(chǎn)生聲音與磁場信號。沿電纜路徑使用定點(diǎn)儀以接收磁場信號為基準(zhǔn)，同步接收并記錄聲音信號，測出兩者之間的時間差最小點(diǎn)即為故障點(diǎn)位置，見附錄C中C.1N1N1⑩G/E——屏蔽及接地端；N1——故障相戶外終端：8N1N1苦a)TV接地端接地b)TV接地端懸浮9(資料性)A.1.1測試設(shè)備要求c)預(yù)定位精度：±(0.2%L+1m),其中L為電纜全長。A.1.2測試原理及接線示意圖在測試端，將電橋測量首端接故障相導(dǎo)體X,測量末端接非故障相導(dǎo)體M(絕緣良好相),在電纜末端將故障相導(dǎo)體Y端與非故障相導(dǎo)體N端用低阻短接線短接，如圖A.1所示。X,測量末端接非故障相導(dǎo)體M端(絕緣良好相)。EL接地(注意SL、EL與故障相導(dǎo)體遠(yuǎn)端Y的接觸點(diǎn)必須分開)。加壓測得U?、I?,計算電纜全A.3截面法A.3.1測試設(shè)備要求截面法測試設(shè)備應(yīng)符合下列要求：電壓降法接線及原理示意圖c)預(yù)定位精度：±3%L,L為電纜全長。A.3.2測試原理以A.2電壓降法計算測量首端到故障點(diǎn)的導(dǎo)體電阻，選取電纜導(dǎo)體截面積標(biāo)稱值，通過電阻直接計算故障距離。測試原理及接線如圖A.2b)所示。A.4基于電壓降的電橋法A.4.1測試設(shè)備要求A.4.2測試原理當(dāng)遠(yuǎn)端方便將兩相電纜導(dǎo)體短接時，可采用基于電壓降的電橋法，只需測試一次。如圖A.3所示。設(shè)備測量首端接故障相導(dǎo)體X,測量末端接非故障相導(dǎo)體M(絕緣良好相)。通過低阻短接線將故障相和非故障相導(dǎo)體短接，或利用銅排通過GIS接地開關(guān)接線端將故障相和非故障相電纜導(dǎo)體短接。DL/T2456—2021U?、I?——故障相導(dǎo)體測試端到故障點(diǎn)的電壓降及電流；U?、I?——非故障相導(dǎo)體測試端經(jīng)遠(yuǎn)端短接線到故障點(diǎn)的電壓降及電流；L——電纜全長；L——測試端到故障點(diǎn)距離。A.5低壓脈沖法A.5.1測試設(shè)備要求低壓脈沖法測試設(shè)備應(yīng)符合下列要求：a)發(fā)射脈沖輸出電壓幅值：≤30V。e)實(shí)時采樣率：≤100MHz。A.5.2測試原理將電纜金屬套全線分相連通，再按技術(shù)要求接地。被測電纜注入低壓脈沖信號，發(fā)射脈沖以恒定速度沿電纜傳播，遇到阻抗突變點(diǎn)，如短路、開路、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，傳播到測試端，儀器記錄下發(fā)射脈沖與反射脈沖波形并自動計算兩者之間的時間△t,△t的一半乘以脈沖在電纜傳播的速度(行波速度),計算出故障點(diǎn)距測試端的距離。測試時時域反射儀(TDR)設(shè)備測量端接故障相導(dǎo)體，屏蔽端接金屬套(所測線路的金屬套首尾分相連通),測試低壓脈沖波形。接線及測試原理見圖A.4。TTGFGE故障相導(dǎo)體→E圖A.4低壓脈沖法接線及測量原理示意圖其中A.6直閃法(衰減法)c)TDR預(yù)定位精度：±(0.2%L+移動光標(biāo)步長),其中L為電纜全長，v=160m/μs。A.6.2測試原理直閃法(衰減法)只能測試閃絡(luò)性故障，一般用于測量高殘壓的閃絡(luò)性擊穿故障，即故障點(diǎn)電阻極在電纜故障相導(dǎo)體與金屬套之間施加直流高壓，使故障點(diǎn)擊穿。故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電壓、電流行波，在測量端與故障點(diǎn)之間來回反射，并在測量端產(chǎn)生電流行波信號，使用線性電流耦合器獲取該電流行波信號，并用儀器采集、記錄下來，通過測量擊穿脈沖在測試端與故障點(diǎn)之間時間差△t,根據(jù)公式,可得出故障點(diǎn)距測試端的距離。接線及測試原理如圖A.5所示。圖A.5直閃法接線及測試原理示意圖DL/T2456—2021A.7沖閃法(脈沖電流法)d)TDR預(yù)定位精度：士(0.2%L+移動光標(biāo)步長),其中L為電纜全長，v=160m/us。e)TDR實(shí)時采樣頻率：≤100MHz。沖閃法(脈沖電流法)一般用于高阻故障和能形成擊穿的閃絡(luò)性故障。在電纜故障相導(dǎo)體與金屬使用線性電流耦合器獲取該電流行波信號，并用儀器采集、記錄下來，通過測量擊穿脈沖在測量端與圖A.6沖閃法接線及測試原理示意圖d)TDR預(yù)定位精度：±(0.2%L+移動光標(biāo)步長),其中L為電纜全長，v=160m/μs。故障定位電源給高阻或閃絡(luò)性故障施加脈沖高壓，使故障點(diǎn)燃弧放電，此時故障性質(zhì)變成低阻短路。在燃弧同時，通過耦合器向故障電纜注入低壓脈沖信號，記錄故障點(diǎn)低阻反射脈沖信號。在故障電弧熄滅后，再次記錄低壓脈沖反射波形(無放電時的波形),將2個波形重疊比較，在故障點(diǎn)處有明顯分叉，軟件自動計算波形分叉點(diǎn)到測試端時間△t,根據(jù)公式可得出故障點(diǎn)距測試端的二次脈沖法、多次脈沖法和穩(wěn)定電弧法的區(qū)別在于其燃弧時間的原理不同。如圖A.7所示為穩(wěn)定圖A.7穩(wěn)定電弧法接線及原理示意圖A.9燒弧降阻法A.9.1測試設(shè)備要求c)最大輸出功率：≤600W。A.9.2測試原理當(dāng)故障點(diǎn)殘壓(擊穿電壓)高于電纜故障定位電源的最高輸出電壓時，需要更高電壓的電源設(shè)備燒穿電源采用高、低壓關(guān)聯(lián)輸出，高壓輸出起到點(diǎn)火作用，擊穿故障點(diǎn)，以形成電流通路，開始燃弧，故障點(diǎn)發(fā)熱并逐漸形成碳化通道，故障點(diǎn)殘壓逐漸降低；當(dāng)殘壓降低到低壓輸出的電壓值時，低壓大電流輸出回路開始工作，快速將故障電阻燒成低阻，如圖A.8所示。DL/T2456—2021F言圖A.8燃弧降阻法接線示意圖A.10電橋法測外護(hù)套故障A.10.1測試設(shè)備要求采用電橋法測外護(hù)套故障的原理與主絕緣故障定位類似。被測電纜和輔助電纜的導(dǎo)體線芯均接地，設(shè)備測量首端接故障相金屬套，測量末端接非故障相金屬套(外護(hù)套絕緣良好相),故障相與非故障相金屬套的末端用低阻短接線短接，如圖A.9所示?！璫)預(yù)定位精度：±(0.2%L+1m),其中L為該段電纜長度。與電橋法相比，電壓降法可以避免工頻感應(yīng)電壓的干擾。被測電纜和輔助電纜的導(dǎo)體線芯均接地，設(shè)備測量首端接故障相金屬套X,測量末端接非故障相金屬套M(外護(hù)套絕緣良好相),故障相與圖A.10電壓降法測外護(hù)套故障預(yù)定位接線原理示意圖或…(A.10)儀器自動根據(jù)電壓、電流計算并顯示故障距離百分比和故障點(diǎn)距離(資料性)典型故障波形B.1低壓脈沖法典型測試波形如圖B.1所示。圖B.1低壓脈沖法典型測試波形B.2直閃法典型測試波形如圖B.2所示。圖B.2直閃法脈沖電流波形B.3沖閃法典型測試波形如圖B.3所示。其中，沖閃法脈沖電流波形的第一個波形為故障定位電源開關(guān)或球隙放電波形，有毛刺；對于長放電延時的故障現(xiàn)象，可以通過軟件設(shè)置延時功能，略去波形前面部分，集中觀察后部有用的波形，使波形更清晰；短電纜脈沖電流波形，兩個脈沖會重疊，影響預(yù)圖B.3沖閃法脈沖電流波形B.4二次脈沖法/多次脈沖法/穩(wěn)定電弧法典型測試波形如圖B.4所示。圖B.4二次脈沖法/多次脈沖法/穩(wěn)定電弧法典型測試波形故障精確定位方法C.1聲磁同步法C.1.1測試設(shè)備要求C.1.2測試原理采用電纜故障定位電源對故障相施加高壓脈沖，使故障點(diǎn)放電而產(chǎn)生聲音信號與磁場信號。沿電纜路徑使用定點(diǎn)儀以接收磁場信號為基準(zhǔn)，同步接收并記錄故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的聲音信號，測出兩者之間的時間差，時間差最小的點(diǎn)即為故障點(diǎn)位置，見圖C.I。F圖C.1聲磁同步法故障定點(diǎn)試驗示意圖C.2跨步電壓法C.2.1測試設(shè)備要求C.2.2測試原理電位分布。沿電纜路徑用電位差計可測得信號的幅度和方向，在故障點(diǎn)前后，電位差計指針?biāo)傅姆较蛳喾?，?dāng)電位差計剛好跨在故障點(diǎn)兩側(cè)時，電位差計指示值幾乎為零，找到電纜的故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精確定位。由于測量的是地面兩點(diǎn)間的電位差(通常稱跨步電壓),加大脈動電流信號可有效提高電位差計的抗干擾能力?？绮诫妷悍ü收隙c(diǎn)試驗示意圖如圖C.2所示。C.3磁場法(音頻法)⑩b)溫度測量范圍：0℃~120℃。F⑩IR——紅外熱成像儀。(資料性)T接線路測試方式T接線路測試接線方式見圖D.1,以單相GIS為例。圖中GIS終端的電纜導(dǎo)體可以通過接地開關(guān)引出。N1—JP1長度L?=6.559km,G1—JP1度L?=0.6km,截面積均為1000mm2。圖D.1含有T接頭的電纜線路圖基于