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1、 电力电缆故障定位新技术介绍1/2/20231提提 纲纲l电缆基本知识与分类l电缆故障定位原理1:判断故障性质l电缆故障定位原理2:粗测l电缆故障定位原理3:精确定点l电缆故障定位原理4:电缆管线定位1/2/20232电缆基本知识与分类1/2/202336-35kV6-35kV交联聚乙烯交联聚乙烯XLPEXLPE绝缘电力电缆绝缘电力电缆1/2/20234380V380V聚氯乙烯PVCPVC电力电缆图片1/2/20235电力电缆的基本结构电缆苹果l导体果核l绝缘果肉l护套果皮除1至3kV电缆外，均有屏蔽层1/2/20236电缆的护层l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
2、电缆护层。l内护层，外护层l可大致分为：金属护层、塑料护层，复合护层、特种护层。1/2/20237电缆的分类电缆的分类根据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。l电力电缆，如聚氯乙烯电力电缆，交联XLPE电缆l通信电缆和通信光纤,如中移动、中国电信、联通等l控制电缆,如发电厂内汽轮机和发电机控制用电缆l裸导线，如架空线，铁塔、电线杆上架设l绕组线，如漆包线，在变压器、电动机内l油井电缆，对防油浸和机械拉力有特殊要求l煤矿电缆l电气装备用电线电缆，如布电线、船用电缆等1/2/20238电力电缆的品种绝缘类型电缆名称电压等级kV允许最高工作温度油浸纸绝缘电
3、缆粘性浸渍绝缘电缆1-3516kV 为 80 10kV 为 657035kV为 65不滴流电缆1-35自容式充油电缆66-7508085塑料绝缘电缆聚氯乙烯电缆1-665聚乙烯电缆6-40070交联聚乙烯电缆0.4-50090橡皮绝缘电缆天然丁苯橡皮电缆0.5-665乙丙橡皮电缆1-13890丁基橡皮电缆1-3580气体绝缘电缆管道气体绝缘电缆220-500901/2/20239电缆故障类型l低阻接地故障l高阻接地故障l短路故障l断线故障l闪络性故障l混合故障1/2/202310R 1 k ，低阻故障，低阻故障Test or Problem绝缘电阻测量绝缘电阻测量确定故障电缆的绝缘电阻确定故障
4、电缆的绝缘电阻1 k R 高阻故障预定位高阻故障预定位脉冲反射仪配合高压单元进行测量脉冲反射仪配合高压单元进行测量弧反射法弧反射法（二次脉冲法）（二次脉冲法）三次脉冲法三次脉冲法衰减法衰减法脉冲电流法脉冲电流法低阻故障预定位低阻故障预定位无需加高压，只用脉冲反射仪测量无需加高压，只用脉冲反射仪测量脉冲反射测量脉冲反射测量外护套故障预定位外护套故障预定位（电压降法、电桥法）（电压降法、电桥法）故障电缆故障电缆或接头试验或接头试验对接头进行对接头进行0.1Hz试验试验对故障电缆进行对故障电缆进行DC试验试验确定故障点的击穿电压确定故障点的击穿电压电缆投入运行电缆投入运行通过通过试验试验1/2/20
5、2311精确定点精确定点修复电缆修复电缆电缆路径测寻电缆路径测寻高阻故障高阻故障距离法距离法声音和磁场声音和磁场的时间差的时间差低阻和死接地故障低阻和死接地故障音频绞合法音频绞合法和和最小扭曲法最小扭曲法外护套故障外护套故障跨步电压法跨步电压法电缆识别电缆识别（多根并行敷设的运行电缆中找出故障电缆）（多根并行敷设的运行电缆中找出故障电缆）1/2/202312电缆故障定位原理电缆故障定位原理1:1:判断故障性质判断故障性质l需要仪表：万用表和摇表（高阻计）各一只，最好是指针式l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l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
6、姆1/2/202313电缆故障定位原理电缆故障定位原理2:2:粗测粗测l粗测，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l常用的方法有电桥法和波反射法l电桥法：低压电桥法和高压电桥法l波反射法TDR：一次脉冲法（低压脉冲法）、二次脉冲法、三次脉冲法1/2/202314惠斯通电桥的基本原理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 1/2/202315电桥的等效电路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
7、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%L1/2/202316电桥法的特点电桥法的特点l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。l设备价格低，操作简单。l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。l引线采用四端子测量，可获得高精度定位比例。l须将电桥置于高压侧，而操作钮安全接地，确保人身安全。l高压电桥彻底解决了电桥法用于高阻定位的局限性。l电桥法无盲区、精确、使用方便1/2/202317波反射法l脉冲波在电缆中以
8、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。1/2/202318txlxl =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传播时间和距离脉冲反射脉冲反射1/2/202319 弧反射法弧反射法弧反射法弧反射法ARM ARM ARM ARM 的优势的优势的优势的优势-先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点-然后然后然后然后T30ET30ET30ET30E数码脉冲反射仪快速无盲区采集信号数码脉冲反射仪快
9、速无盲区采集信号数码脉冲反射仪快速无盲区采集信号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储能电容器上的全部电压加到故障电缆上储能电容器上的全部电压加到故障电缆上储能电容器上的全部电压加到故障电缆上,无任何无任何无任何无任何电压损失电压损失电压损失电压损失G=ARMARMARMARM弧反射法故障定位原理图弧反射法故障定位原理图弧反射法故障定位原理图弧反射法故障定位原理图HV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitTeleflexTeleflexTeleflexTele
10、flexARMARM弧反射法专利滤波器，纯电感线圈弧反射法专利滤波器，纯电感线圈Faulty Cable1/2/202320 二次脉冲法二次脉冲法二次脉冲法二次脉冲法 技术特点技术特点技术特点技术特点-先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障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必须经过一段时间延迟后才能测量到波形必须经过一段时间延迟后才能测量到波形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储能电容器上的部分电压在储能电容器上的部分电压在储能电容器上的部分电压在300300欧姆电欧姆电欧姆电欧姆电阻上产
11、生电压损失阻上产生电压损失阻上产生电压损失阻上产生电压损失,无法全部加到故障电无法全部加到故障电无法全部加到故障电无法全部加到故障电缆缆缆缆G=二次脉冲法二次脉冲法二次脉冲法二次脉冲法故障定位原理图故障定位原理图故障定位原理图故障定位原理图HV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitTeleflexTeleflexTeleflexTeleflex二次脉冲法滤波器二次脉冲法滤波器300300欧姆电阻欧姆电阻Faulty Cable300 300 1/2/202321Peak to peak=LG=
12、脉冲电流脉冲电流脉冲电流脉冲电流法法法法 技术特点技术特点技术特点技术特点-电压需要一直升压电压需要一直升压电压需要一直升压电压需要一直升压,直到故障点击穿或高压直到故障点击穿或高压直到故障点击穿或高压直到故障点击穿或高压脉冲发生器发出高压脉冲脉冲发生器发出高压脉冲脉冲发生器发出高压脉冲脉冲发生器发出高压脉冲-只能被动测量行波只能被动测量行波只能被动测量行波只能被动测量行波,波形依赖行波频率波形依赖行波频率波形依赖行波频率波形依赖行波频率,有时有时有时有时清楚清楚清楚清楚,有时很难辨认有时很难辨认有时很难辨认有时很难辨认-通过耦合线圈得到波形通过耦合线圈得到波形通过耦合线圈得到波形通过耦合线圈
13、得到波形,准确性降低准确性降低准确性降低准确性降低TeleflexTeleflexSurge UnitSurge Unit ororDCDCTestTestSetSet脉冲电流法脉冲电流法脉冲电流法脉冲电流法,国产技术国产技术国产技术国产技术Faulty Cable1/2/202322三次脉冲法三次脉冲法三次脉冲法三次脉冲法-高压冲击击穿电缆故障点，即产生短路燃高压冲击击穿电缆故障点，即产生短路燃高压冲击击穿电缆故障点，即产生短路燃高压冲击击穿电缆故障点，即产生短路燃弧弧弧弧-中压冲击单元延长并稳定燃弧中压冲击单元延长并稳定燃弧中压冲击单元延长并稳定燃弧中压冲击单元延长并稳定燃弧-测试脉冲为测
14、试脉冲为测试脉冲为测试脉冲为 1 kV 1 kV 1 kV 1 kV 或或或或 200 V 200 V 200 V 200 V，脉冲幅值高，脉冲幅值高，脉冲幅值高，脉冲幅值高直流源直流源直流源直流源G=高压冲击单元高压冲击单元高压冲击单元高压冲击单元16/32 kV16/32 kV16/32 kV16/32 kV中压冲击单元中压冲击单元中压冲击单元中压冲击单元4/8 kV4/8 kV4/8 kV4/8 kV1 kV1 kV1 kV1 kV200 V200 V200 V200 V脉冲反射仪脉冲反射仪脉冲反射仪脉冲反射仪故障电缆三次脉冲弧反射法三次脉冲弧反射法 ARM PlusARM Plus专门
15、的脉冲发生器1/2/202323弧反射法的弧反射法的参考波形和故障波形参考波形和故障波形1/2/202324等效电路图等效电路图电缆模型电缆模型电缆截面RLGC电缆的等效电路图电缆的等效电路图C.G.L.R.并联电容并联电容 并联电导并联电导 串联电感串联电感串联电阻串联电阻1/2/202325txlxl =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传播时间和距离脉冲反射脉冲反射1/2/2023260%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脉冲宽度的影响反射波形反射波形(10
16、0%反射反射)低衰减，传播较远的距离原因:包含低频元件1/2/202327电缆故障定位原理电缆故障定位原理3:3:精确定点精确定点l精确定点：电缆运行或检修技术人员根据电缆故障粗测的结果，在电缆故障点附近，通过仪器和设备对电缆故障点的位置进行精确定位的过程。这一步骤的结论是在0.1米的范围内指出故障点位置。l基本方法是声磁同步法、跨步电压法和音频感应法1/2/202328高压脉冲发生器高压脉冲发生器声磁同步法精确定点1/2/202329管道中电缆故障的定位管道中电缆故障的定位lx=lgt1t1t2+举例:t1=38,4,t2=10,3,lg=50 m38,438,410,3+lx=50=39,
17、4 mlgt1t2l1l21/2/202330Surge coil故障音频绞接法给相间死接地故障精确定点音频绞接法给相间死接地故障精确定点1/2/202331音频绞接法对单相死接地故障精确定点音频绞接法对单相死接地故障精确定点 故障故障Surge coil1/2/2023321)开始界面开始界面2)最大法最大法,最小法最小法,信号以及深度和电流显示信号以及深度和电流显示最小扭曲法最小扭曲法31/2/202333最小扭曲法最小扭曲法41/2/202334电缆故障定位原理电缆故障定位原理4:4:电缆管线定位电缆管线定位l并非必须步骤，如电缆档案齐全则省略本环节l解决问题：城市改造频繁，图纸中的参照
18、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l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1/2/202335音频发生器的连接音频发生器的连接两种方法两种方法选择需要的发射功率!选择最适合的方法!有可能使用在运行电缆上接收信号随距离减弱 最佳连接方式直接连接直接连接不可能使用在运行电缆上音频发生器输出功率3W至 500 W优点和缺点感应耦合感应耦合1/2/202336路径测寻（最大值法）路径测寻（最大值法）测寻线圈在水平位置音频电流产生的磁场信号和音量的强度信号和音量的强度音频音频发生器发生器1/2/202337
19、测寻线圈在垂直位置路径测寻（最小值法）路径测寻（最小值法）音频电流产生的磁场信号和音量的强度信号和音量的强度音频音频发生器发生器1/2/202338路径测寻（极大值法路径测寻（极大值法SuperMaximum）最小值法最大值法反向的最小值Super Maximum极大值法极大值法1/2/202339100%60%-20%-20%10%10%10%10%+40%电流1/2/202340100%60%-20%-20%10%10%10%10%+40%现场识别1/2/202341识别仪接收机l正确操作下，绿色指示灯亮就是目标电缆l正确操作下，红色指示灯亮或没有指示灯亮就是非目标电缆1/2/202342总总 结结l电缆故障测试的4步骤：（1）判断故障性质；（2）粗测；（3）精确定点；（4）管线定位（非必要）l精确定点是关键l任何公司、任何技术都在这4个环节以内l电缆故障定位原理自有电缆运行以来，方法依旧，而面目日新l请批评、指正1/2/202343