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10KV电力电缆故障测试技术及应用.ppt

10KV电力电缆故障测试技术及应用.ppt

上传者: 威威1982214 2014-02-22 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《10KV电力电缆故障测试技术及应用ppt》,可适用于游戏领域,主题内容包含电力电缆故障测试技术及应用电力电缆故障测试技术及应用讲课人:钱德泽电力电缆故障点的迅速、准确定位能够提高供电可靠性减少故障修复费用及停电损失。随着电符等。

电力电缆故障测试技术及应用电力电缆故障测试技术及应用讲课人:钱德泽电力电缆故障点的迅速、准确定位能够提高供电可靠性减少故障修复费用及停电损失。随着电网改造工作的开展电力电缆数量的增加广大供电部门将更加重视电力电缆的故障探测工作。电力电缆故障探测是一项技术性比较强的工作测试人员应掌握所使用仪器的工作原理并要有一定的工作经验。近年来电力电缆故障的测试技术有了较大的发展如出现了故障测距的脉冲电流法、路径探测的脉冲磁场法以及利用磁场与声音信号时间差寻找故障点位置的方法等。计算机技术的应用更使得电缆故障探测技术面貌一新进入了智能化阶段。本文就本人在电缆测试测试过程中了解掌握电缆故障测试技术特别是近年来涌现出的新技术、新方法、新设备做一简要的介绍。前言电力电缆供电以其安全、可靠、有利于美化城市与厂矿布局等优点获得了越来越广泛的应用。电力电缆(以下简称电缆)多埋于地下一旦发生故障寻找起来十分困难往往要花费数小时甚至几天的时间不仅浪费了大量的人力、物力而且会造成难以估量的停电损失。如何准确、迅速、经济地查寻电缆故障便成了供电部门日益关注的问题。电缆故障情况及埋设环境比较复杂变化多测试人员应熟悉电缆的埋设走向与环境确切地判断出电缆故障性质选择合适的仪器与测量方法按照一定的程序工作才能顺利地测出电缆故障点。电缆故障探测有其固有的特点现场测试人员曾形象地说探测电缆故障点“七分靠仪器,三分靠人”说明单纯地靠购买先进仪器是不能解决问题的。要重视操作人员的培训工作生产单位和使用部门要经常交流信息、积累经验加强电缆故障探测技术的研讨以促进我国电缆故障探测技术整体水平的提高。电缆故障的原因了解电缆故障的原因对于减少电缆的损坏快速地判定出故障点是十分重要的。电缆故障的原因大致可归纳为以下几类:()机械损伤安装时损伤:在安装时不小心碰伤电缆机械牵引力过大而拉伤电缆或电缆过度弯曲而损伤电缆直接受外力损坏:在安装后电缆路径上或电缆附近进行城建施工使电缆受到直接的外力损伤行驶车辆的震动或冲击性负荷会造成地下电缆的铅(铝)包裂损因自然现象造成的损伤:如中间接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套因电缆自然行程使装在管口或支架上的电缆外皮擦伤因土地沉降引起过大拉力拉断中间接头或导体。()绝缘受潮绝缘受潮后引起故障。造成电缆受潮的主要原因有:因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水电缆制造不良金属护套有小孔或裂缝金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔()绝缘老化变质电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。当绝缘介质电离时气隙中产生臭氧、硝酸等化学生成物腐蚀绝缘绝缘中的水分使绝缘纤维产生水解造成绝缘下降。过热会引起绝缘老化变质。电缆内部气隙产生电游离造成局部过热使绝缘碳化。电缆过负荷是电缆过热很重要的因素。安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等都会因本身过热而使绝缘加速损坏。()过电压大气与内部过电压作用使电缆绝缘击穿形成故障击穿点一般是存在缺陷。()设计和制作工艺不良中间接头和终端头的防水、电场分布设计不周密材料选用不当工艺不良、不按规程要求制作会造成电缆头故障。()材料缺陷材料缺陷主要表现在三个方面。一是电缆制造的问题铅(铝)护层留下的缺陷在包缠绝缘过程中纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷二是电缆附件制造上的缺陷如铸铁件有砂眼瓷件的机械强度不够其它零件不符合规格或组装时不密封等三是对绝缘材料的维护管理不善造成电缆绝缘受潮、脏污和老化。()护层的腐蚀由于地下酸碱腐蚀、杂散电流的影响使电缆铅包外皮受腐蚀出现麻点、开裂或穿孔造成故障。()电缆的绝缘物流失油浸纸绝缘电缆敷设时地沟凸凹不平或处在电杆上的户外头由于起伏、高低落差悬殊高处的绝缘油流向低处而使高处电缆绝缘性能下降导致故障发生。在分析电缆故障发生的原因以及寻找故障点时极重要的是要特别注意了解高压电缆敷设、故障及修复的情况。要注意做好电缆安装敷设及故障修复过程中的记录工作。记录应主要包括以下内容:)线路名称及起止地点。)故障发生时间。)故障发生的地点及排除经过。)电缆规范:如电压等级、型式、导体截面、绝缘方式制造厂名及购置日期等。)装置记录:如安装日期及气候各个对接头、三通接头的设计型式、绝缘种类、热处理温度及精确位置。)电缆的埋设情况:如电缆弯曲半径的大小路径的走向有无反常的敷设深度或者有特别的保护措施如钢板、穿管和排管等电缆敷设中的技工和技术人员的姓名(这也常常是提供重要线索的来源之一)。)周围环境情况:如临近故障处的地面情况有无新的挖土、打桩或埋管等工程泥土中有无酸或碱的成分是否夹有小石块附近地区有无化学工厂等。)运行情况:如电缆线路负荷及温度等。)校验情况:包括试验电压、时间、泄漏电流及绝缘电阻的数值、历史记录。由于制造缺陷而造成的电缆故障是不多的分析了解可能造成电缆故障的原因对寻找电缆故障点是很有帮助的。例如通过测距知道了电缆的故障距离而在对应位置上发现近期进行过城建施工就可以怀疑为在施工的过程中损伤了被测电缆而引起了故障往往不需要费很大功夫就能很快地对故障进行定点。电缆故障的性质与分类电缆故障从型式上可分为串联与并联故障。串联故障指电缆一个或多个导体(包括铅、铝外皮)断开通常在电缆至少一个导体断路之前串联故障是不容易发现的。并联故障是导体对外皮或导体之间的绝缘下降不能承受正常运行电压。实际的故障型式组合是很多的下图给出了可能性较大的几种故障形式。例如:图c所示导体断路往往是电缆故障电流过大而烧断的这种故障一般伴有并联接地或相间绝缘下降的情况。实际发生的故障绝大部分是单相对地绝缘下降故障。a一相对地b两相对地c一相断线并接地电缆故障点可用图所示电路来等效。Rf代表绝缘电阻G是击穿电压为Vg的击穿间隙Cf代表局部分布电容上述三个数值随不同的故障情况变化很大并且互相之间并没有必然的联系。图电缆故障等效电路间隙击穿电压Vg的大小取决于放电通道的距离电阻Rf的大小取决于电缆介质的碳化程度而电容Cf的大小取决于故障点受潮的程度数值很小一般可以忽略。根据故障电阻与击穿间隙情况电缆故障可分为开路、低阻、高阻与闪络性故障如表所示。表电缆故障性质的分类以上分类的目的也是为了选择测试方法的方便根据目前流行的故障测距技术开路与低阻故障可用低压脉冲反射法高阻故障要用冲击闪络法而闪络性故障可用直流闪络法测试。现场人员有把Rf<KΩ的故障称为低阻故障的习惯主要是因为传统的电桥法可以测量这类故障。说明:表中Z为电缆的波阻抗值电力电缆波阻抗一般在Ω之间。据统计高阻及闪络性故障约占整个电缆故障总数的。现场上是通过试验方法区分高阻与闪络性故障的。图给出了电缆耐压试验等效电路其中Rs为试验设备内阻E为设备所能提供的直流电压值电阻Rf与临界击穿电压为Vg的间隙并联代表故障点。图电缆耐压试验等效电路由图可知在对电缆进行高压绝缘试验时电缆故障点所能获得的电压为:对闪络性故障来说Rf较大故障间隙两端电压可以增加至很高当试验电压升至某一值时故障点击穿放电电流突然升高电压突然下降。预防性试验中发生的故障多属闪络性故障。高阻故障的故障点电阻Rf较小(但大于Z)导致故障点两端所加电压不能升至高于故障点击穿电压也就不能使故障点击穿。因此可以从在对电缆进行高压绝缘试验时有无故障点击穿现象判断电缆存在高阻还是闪络性故障。显然高阻与闪络性故障的区分不是绝对的它与高压试验设备的容量或试验设备的内阻等因素有关。实际上还存在一种封闭性故障它多发生于电缆接头或终端头内特别是多发生在浸油的电缆头内。发生这类故障时有时在某一试验电压下绝缘击穿待绝缘恢复击穿现象便完全消失这类故障称为封闭性故障因故障不能再现寻找起来就比较困难。电缆故障探测的步骤电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。电缆故障性质诊断:电缆故障性质的诊断即确定故障的类型与严重程度以便于测试人员对症下药选择适当的电缆故障测距与定点方法。电缆故障测距:电缆故障测距又叫粗测在电缆的一端使用仪器确定故障距离现场上常用的故障测距方法有古典电桥法与现代行波法。电缆故障定点:电缆故障定点又叫精测即按照故障测距结果根据电缆的路径走向找出故障点的大体方位来在一个很小的范围内利用放电声测法或其它方法确定故障点的准确位置。一般来说成功的电缆故障探测都要经过以上三个步骤否则欲速则不达。例如不进行故障测距而利用放电声测法直接定点沿着很长的电缆路径(可能有数公里长)探测故障点放电声是相当困难的。如果已知电缆故障距离确定出一个大体方位来在很小的一个范围内(米左右)来回移动定点仪器探测电缆故障点放电声就容易多了。电缆故障性质的诊断所谓诊断电缆故障的性质就是指确定:故障电阻是高阻还是低阻是闪络还是封闭性故障是接地、短路、断线还是它们的混合是单相、两相还是三相故障。可以根据故障发生时出现的现象初步判断故障的性质。例如运行中的电缆发生故障时若只是给了接地信号则有可能是单相接地的故障。继电保护过流继电器动作出现跳闸现象则此时可能发生了电缆两相或三相短路或接地故障或者是发生了短路与接地混合故障。发生这些故障时短路或接地电流烧断电缆将形成断线故障。但通过上述判断不能完全将故障的性质确定下来还必须测量绝缘电阻和进行“导通试验”。测量绝缘电阻时使用兆欧表(千伏以下的电缆用伏的兆欧表千伏以上的电缆用伏的兆欧表)来测量电缆线芯之间和线芯对地的绝缘电阻进行“导通试验”时将电缆的末端三相短接用万用表在电缆的首端测量芯线之间的电阻。现将一故障电缆的测量结果列于表中供参阅。根据表所列绝缘电阻之测量结果可以分析出此故障是两相接地根据“导通试验”结果以确定三相电缆未发生断线。此故障点的状态如图所示。表绝缘电阻的测量与“导通试验”由于兆欧表分辨率比较差当指示为零时不能以为故障电阻就是零欧姆要用万用表测量故障电阻的精确值以确定故障是否是属于低阻的。如上所述可通过耐压试验确定高阻与闪络性故障弄清故障点的击穿电压。图电缆线路故障状态图电缆故障探测方法的评价长期以来涌现出了许多测量方法与仪器这些方法与仪器适用于不同故障情况各有优缺点这里就故障测距与定点仪器简单地做一下评价和比较。故障测距)电桥法:电桥法是一种经典测试方法。电桥法测试线路的连接如图a所示将被测电缆终端故障相与非故障相短接电桥两臂分别接故障相与非故障相图b给出了等效电路图。图电桥测距原理仔细调节R数值总可以使电桥平衡即CD间的电位差为无电流流过检流计此时根据电桥平衡原理可得:RR=RR()R、R为已知电阻设:RR=K则RR=K由于电缆直流电阻与长度成正比设电缆导体电阻率为RL全长代表电缆全长LX、、L分别为电缆故障点到测量端及末端的距离则R可用(L全长L)R代替根据式()可推出:L全长L=KLX而L=L全长LX所以LX=L全长(K)电缆断路故障可用电容电桥测量原理与上述电阻电桥类似。电桥法优点是简单、方便、精确度高但它的重要缺点是不适用于高阻与闪络性故障因为故障电阻很高的情况下电桥里电流很小一般灵敏度的仪表很难探测实际上电缆故障大部分属于高阻与闪络性故障。在用电桥法测量故障距离之前需用高压设备将故障点烧穿使其故障电阻值降到可以用电桥法进行测量的范围而故障点烧穿是件十分困难的工作往往要花费数小时甚至几天的时间十分不方便有时会出现故障点烧断故障电阻反而升高的现象或是故障电阻烧得太低呈永久短路以至不能用放电声测法进行最后定点。电桥法的另一缺点是需要知道电缆的准确长度等原始技术资料当一条电缆线路内是由导体材料或截面不同的电缆组成时还要进行换算电桥法还不能测量三相短路或断路故障。现在现场上电桥法用的越来越少了不过一些测试人员尤其是老的测试人员仍然习惯于使用该方法。特别是对一些特殊的故障没有明显的低压脉冲反射但又不容易用高压击穿如故障电阻不是太高的话使用电桥法往往可以解决问题。)低压脉冲反射法低压脉冲反射法又叫雷达法是受二次世界大战雷达的启发而发明的它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测距。低压脉冲反射法的优点是简单、直观、不需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。根据脉冲反射波形还可以容易地识别电缆接头与分支点的位置。低压脉冲反射法的缺点是仍不能适用于测量高阻与闪络性故障。)脉冲电压法脉冲电压法又称闪测法是六十年代发展起来的一种高阻与闪络性故障测试方法。国内有数家企业生产、销售该原理的电缆故障闪测仪。首先使电缆故障在直流高压或脉冲高压信号的作用下击穿然后通过观察放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间测距。脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号测试速度快测量过程也得到简化是电缆故障测试技术的重大进步。脉冲电压法的缺点如下:A安全性差仪器通过一电容电阻分压器分压测量电压脉冲信号仪器与高压回路有电耦合很容易发生高压信号串入造成仪器损坏。B在利用闪测法测距时高压电容对脉冲信号呈短路状态需要串一电阻或电感以产生电压信号增加了接线的复杂性且降低了电容放电时加在故障电缆上的电压使故障点不容易击穿。C在故障放电时特别是进行冲闪测试时分压器耦合的电压波形变化不尖锐难以分辨。)脉冲电流法脉冲电流法是八十年代初发展起来的一种测试方法以安全、可靠、接线简单等优点显示了强大的生命力。脉冲电流法与脉冲电压法的区别在于:前者通过一线性电流耦合器测量电缆故障击穿时产生的电流脉冲信号成功地实现了仪器与高压回路的电耦合省去了电容与电缆之间的串联电阻与电感简化了接线传感器耦合出的脉冲电流波形亦比较容易分辨。对测距方法与仪器选择的建议:目前普遍采用行波测距法。低阻与断路故障采用低压脉冲反射法它比电桥法简单直接测量高阻与闪络性故障采用脉冲电流法两者都是通过脉冲信号在故障点与测量点之间往返一次时间测距但前者是主动向电缆发射探测电压脉冲后者是被动记录故障击穿产生的瞬间脉冲电流信号信号的记录与处理显示可由同一个电路完成故可方便地使仪器同时实现两个功能。故障定点电缆故障的精确定点是故障探测的关键。目前比较常用的方法是冲击放电声测法及主要用于低阻故障定点的音频感应法。实际应用中往往因电缆故障点环境困素复杂如振动噪声过大、电缆埋设深度过深等造成定点困难成为快速找到故障点的主要矛盾。声磁同步检测法提高了抗振动噪声干扰的能力通过检测接收到的磁声信号的时间差可以估计故障点距离探头的位置比较在电缆两侧接收到脉冲磁场的初始极性亦可以在进行故障定点的同时寻找电缆路径。电力电缆故障测寻步骤:识别故障性质(类型) 选定测试方法(仪器)故障点粗定位 核对原始资料故障点精确定位 接地故障、短路故障一般由于电缆耐压试验、电缆本体绝缘老化、外力损坏等原因造成。断线故障一般由于短路电流、外力损坏造成。闪络故障一般由于接头质量问题、电缆本体制造质量、耐压试验等原因造成。外力损坏造成的故障大多为低阻故障一般可以利用“电桥法”(注:电桥法――回路电桥平衡法对电缆故障点测寻。)、“低压脉冲法”(注:低压脉冲法――在电缆线芯上加一脉冲波当脉冲波遇到故障点被反射回来通过波形分析得出故障点距离。)测试。“电桥法”的最大优点是精度高“低压脉冲法”的最大优点是使用方便。但这两种方法共同的最大障碍是无法测试高阻故障、闪络故障。电缆耐压试验、电缆本体绝缘老化、接头质量、电缆本体质量引起的接地故障大多为高阻接地故障、闪络故障。这一系列故障在过去大多采用“烧穿法”(注:烧穿法――利用直流高压将接地电阻降低然后利用电桥测试距离)。这一方法即费时又费力根本不能满足当前供电可靠性的要求所以我们已经基本弃用。现今我们一般采用“冲闪法”(注:冲闪法――逐渐增加电容上电压到达某一值利用球间隙击穿电容对电缆放电高压脉冲信号施加于电缆使故障点击穿通过分析故障点击穿放电所产生的脉冲电流波形测试故障点距离。)或“直闪法”(注:直闪法――逐渐增加电容上电压到达某一值利用电缆故障点击穿。高压脉冲信号施加于电缆使故障点击穿通过分析故障点击穿放电所产生的脉冲电流波形测试故障点距离。与“冲闪法”区别为去掉球间隙直接对电缆加高压脉冲信号。)显而易见对于各种性质(类型)的电力电缆故障选用适当的测寻方法(仪器)是非常必要的。例:某变电站站KV乙进线电缆故障。(电缆YJLV-、全长米)第一步:分析故障性质使用摇表测量分析测量所得数据确定为A相单相低阻接地故障。第二步:选择故障测试方法使用方法:低压脉冲法、电桥法第三步:粗测故障点距离低压脉冲法:使用仪器DLD波速调整为MμS、范围:分别对A相、B相测试得到波形:比较两波形得出故障点距离测试端M。(用时小时)电桥法:使用仪器QF-A直流电桥、A-B两相跨接测试得到正接法:=M反接法:(-)=M 取平均值得到离测试端距离:(正接法+反接法)=(+)=M(用时小时)第四步:故障点精确定位实际故障点位置距离测试端M。上例证明:对于短电缆的低阻故障(R<KΩ)一般采用低压脉冲法或采用电桥法。低压脉冲法的优点是便捷、快速。电桥法的优点是精度高。例:某变电站出线电缆耐压实验B相发生闪络(直流KV闪络性故障)。电缆全长M、ZLQ-型电缆第一步:分析故障性质使用摇表测量确定为B相高阻闪络性故障。第二步:选择故障测试方法使用方法:低压脉冲法、电桥法、直闪法第三步:粗测故障点距离低压脉冲法:使用仪器DLD波速调整为MμS、范围:分别对A相、B相测试得到波形:无法通过比较两波形得出故障点距离。(用时小时)电桥法:使用仪器QF-A直流电桥、A-B两相跨接测试得到正接法:=M反接法:(-)=M取平均值得到离测试端距离:(正接法+反接法)=(+)=M(用时小时)直闪法:使用仪器DLDB相测试得到波形:通过分析波形得出故障点离测试端距离为M。(用时小时)冲闪法:使用仪器DLDB相测试由于故障点未放电采不到波形测试失败。(用时小时)第四步:故障点精确定位实际故障点位置距离测试端M。上例证明:对于长电缆的高阻闪络性故障(短路电流随电压下降而下降、R>KΩ)一般应采用直闪法。低压脉冲法、电桥法、冲闪法不能直接测试。例:某变电站KV出线电缆B相发生高阻单相接地故障(运行故障)。电缆全长M、YJV--型电缆第一步:分析故障性质使用摇表测量确定为B相高阻接地故障。第二步:选择故障测试方法使用方法:低压脉冲法、电桥法、直闪法、冲闪法第三步:粗测故障点距离低压脉冲法:使用仪器DLD波速调整为MμS、范围:分别对A相、B相测试得到波形:通过比较两波形得出故障点距离测试端M。(用时小时)电桥法:使用仪器QF-A直流电桥、A-B两相跨接测试得到正接法:=M反接法:(-)=M取平均值得到离测试端距离:(正接法+反接法)=(+)=M(用时小时)直闪法:使用仪器DLDB相测试:因为故障点的短路电流已经不再随试验电压下降而下降所以弃用直闪法。冲闪法:使用仪器DLDB相测试得到波形:通过分析波形得出故障点离测试端距离为M。(用时小时)第四步:故障点精确定位实际故障点位置距离测试端M。上例证明:对于长电缆的高阻接地故障(短路电流不随电压下降而下降R>KΩ)一般应采用冲闪法。低压脉冲法、电桥法、直闪法不能直接测试。通过以上三个实例我们可以得出这样一些道理:、低阻接地故障测寻(R<KΩ)经验告诉我们以低压脉冲法、电桥法测试为易。、具有绝缘回复性的高阻故障(R>KΩ)经验告诉我们以直闪法测试最佳。、高阻接地故障(R>KΩ)经验告诉我们以冲闪法测试最准。所以我们在测寻故障时选择合适的测试方法是非常必要的。可以大大减少故障测寻时间从而加快故障修复速度。最终明显提高供电可靠性、降低国民经济损失。谢谢观看结束

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