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電力電纜故障測試儀方法

閱讀:1054      發布時間:2019-5-24
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我國國民經濟迅猛發展供發電、石化、鋼鐵、機場、港口、油田等許多供電場合,幾乎全都采用了電力電纜供電。安全方便、線損小、受自然的影響小。但是在供用電力電纜過程中,一旦發生故障,很難較快地尋測出故障點的確切位置,不能及時排除故障恢復供電,往往造成停電停產的重大經濟損失。所以,如何用快的速度、低的維護成本恢復供電是各供電部門遇到故障時的首要課題。我就電力電纜故障測試方法進行簡單的探討。 

 

一、電阻電橋法 

上個世紀七十年代以前,世界各工業發達國家都廣泛采用此種方法,被稱為“經典”方法。幾十年來幾乎沒有什么質的變化,對于短路故障及低阻故障的測試甚為方便。 

電阻電橋法顧名思義,即利用電橋平衡原理,以電纜某一好相為臂組成電橋并使其達到平衡,測量出故障點兩側段電纜的直流電阻值,同時將電纜視為“均勻的傳輸線”,那么電阻的比值與電纜長度的比值成正比,以此推導出故障點距測試端的距離(在此略去計算公式的推導,只給出結論)即: 

其中:R1、R2為已知電阻通過上式可以看出,只要知道電纜的準確長度L全長,就能算出故障點的距離。

 

二、電容電橋法 

當電纜是開(斷)路故障時,若再采用測量電阻電橋法將無法測出故障點的距離,因為直流電橋測量臂未能構成直流通道。在此只能采用交流電源,根據電橋平衡原理測量出電纜好相及故障相的交流阻抗值。由于電纜被視為“均勻的傳輸線”,其上分布電容與電纜長度成正比,以此推算出故障點的距離(在此略去計算公式推導,只給出結論)即: 

其中:R1、R2為已知電阻,依據上式,已知電纜全長就可算出故障點距離。 

 

三、高壓電橋法 

電阻電橋法和電容電橋法解決的電纜故障類型很單一,局限性很大。通常電纜出故障往往都是綜合性的,而且大多數故障都是泄漏高阻(已形成固定泄漏通道的一類故障)或閃絡高阻(未形成固定泄漏通道的一類故障)。為了解決實際面臨的難題,人們想到了通過提高直流電橋輸出電壓(通常可達10kV),使故障點擊穿,形成瞬間短路,測量出故障點兩側段電纜的直流電阻值,推算出故障點距離,即: 

其中:R1、R2為已知電阻,高壓電橋法測電纜故障連線圖與低壓電阻電橋法相同。此種方法的優點是再也不用“燒穿”法先降低故障相絕緣電阻,使其變成低阻才能測試,即大家常形容的“邊燒穿邊粗測”。 

 

四、電纜故障檢測儀 

通過前面的分析,我們了解到電橋法實質上只能解決電纜部分故障的測試。而電纜的故障千奇百怪,三相全壞的情況常有發生。為了解決諸多難題,同時也為了方便各種故障的測試,因此,通過西安電子科技大學(原西北電訊工程學院)和西安供電局科研人員的合作攻關,我國才有了真正意義上的電纜故障檢測儀。 儀器的基本原理應用了微波傳輸(雷達測距)理論,即脈沖法。無論低壓脈沖法還是高壓脈沖法均是依據微波在“均勻長線(電纜)”傳輸中,因其某處(故障點)特性阻抗發生變化對電波的影響來微觀地分析電波相位、極性及幅度等物理量的變化,來測得電波傳輸到故障點的時間再計算出故障點的距離。即: 

其中:v-電波在不同介質電纜中的傳輸速度。 

          t-電波從始端到故障點再返回始端的時間。 

上世紀90年代初期,國內電纜故障檢測儀在電路設計中大多采用了 CPU處理器、高速的A/D轉換器、單片機編程控制等新技術,初步實現了半自動化。與代電纜故障測試儀相比,此階段電纜故障檢測儀在信號處理技術上是一個大的飛躍。它充分利用微處理器龐大的數據處理功能及豐富的軟件,*改變了原來用貯存示波管觀察瞬態模擬波形,用人工估讀故障波形距離的傳統方法,做到了一次采樣獲得的瞬態波形可以永遠顯示、保存,并且用光游標自動跟蹤故障特征波形,自動換算故障點距離,自動數字顯示,自動打印等。還可以根據不同種類的電纜電波傳輸速度自動修正測試距離。可以說基本上實現了電纜故障測試半自動化、半智能化,提高了儀器的可靠性、穩定性。讀數誤差減小,測試精度明顯提高。 

五、結束語 

總之,隨著計算機技術、網絡技術、微電子技術、大規模集成電路技術的迅猛發展和筆記本電腦的廣泛應用,出現了數字化儀器和智能儀器,國外提出了“虛擬儀器”的設計思路。大家知道,傳統儀器一般是一臺du立的裝置。所謂虛擬儀器,就是在通用的計算機平臺上定義和設計儀器的功能,用戶操作計算機的同時就是在使用一臺專門的電子儀器。虛擬儀器以計算機為核心,充分利用計算機強大的圖形界面和數據處理能力,提供對測量數據的分析和顯示功能,使電力電纜故障分析更加準確、迅速。 


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