關(guān)于電力電纜故障測(cè)試新技術(shù)的分析

發(fā)布日期：2020-06-12　點(diǎn)擊：1067次

目前電力電纜的故障檢測(cè)已經(jīng)受到人們廣泛的關(guān)注，且是伴隨先進(jìn)的電子技術(shù)出現(xiàn)的。電力電纜故障的檢測(cè)技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷一個(gè)比較漫長(zhǎng)的歷程，20 世紀(jì)70 年代，一般是使用低壓的脈沖法與電橋法，也就是時(shí)域的反射法，低壓的脈沖法與電橋法一般是對(duì)電纜開路故障與接地故障兩個(gè)方面進(jìn)行測(cè)量。而在尋測(cè)高阻故障的過程中，這種方式還存在諸多缺陷，需要結(jié)合其他的測(cè)量方式，以便更好地進(jìn)行電纜故障的檢測(cè)。

單片機(jī)主要用在故障檢測(cè)的階段

SFDLG-1006 電纜故障探測(cè)儀

在20 世紀(jì)90 年代的初期， 我國(guó)電力電纜故障的檢測(cè)儀在整個(gè)電路設(shè)計(jì)過程中主要是使用單片機(jī)的編程控制、CPU的處理器與高速A/D 的轉(zhuǎn)換器，且基本實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化的檢測(cè)。其中連線和基本原理從圖1 中可以看出。和第一代電力電纜故障的檢測(cè)儀比起來， 該階段電力電纜故障的檢測(cè)儀對(duì)于信號(hào)處理的技術(shù)有了很大的進(jìn)步， 其充分使用了微處理器處理龐大數(shù)據(jù)的功能與各種先進(jìn)軟件。從某種意義上說，這種技術(shù)改變了傳統(tǒng)使用貯存的示波管來對(duì)瞬態(tài)模擬的波形進(jìn)行觀察的形式；以及通過人工讀取故障波形距的方法，都只是用微處理器可以自動(dòng)化跟蹤故障的波形變化， 并對(duì)故障的點(diǎn)距離進(jìn)行換算，以及自動(dòng)打印與自動(dòng)的數(shù)字顯示等。此外，還能按照各種類型的電力電纜波傳輸?shù)乃俣葋碜詣?dòng)校正測(cè)試的距離，可見微處理器基本實(shí)現(xiàn)電力電纜故障的測(cè)試半智能化與半自動(dòng)化。

計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的階段

1.測(cè)試波形改變

第一代、第二代電力電纜故障的監(jiān)測(cè)儀儀器通常使用的是高壓與分壓， 以及電感的取波形方法。當(dāng)故障點(diǎn)被擊穿以后，自然而然形成LC 振蕩的電路，因此，故障點(diǎn)的放電電壓波形一般會(huì)在余弦大的振蕩波上進(jìn)行疊加， 同時(shí)被其他波形淹沒。但是使用感應(yīng)法與新一代的監(jiān)測(cè)儀取樣之后，波形基本是時(shí)保持在同一水平的基線上， 這樣可以同時(shí)反映出不同的周期，在分析過程中一般選擇一個(gè)相對(duì)理想的波形，也就是測(cè)試區(qū)域全貌波形與放大的波形，并同時(shí)進(jìn)行記錄與顯示，再加上現(xiàn)有各種波形比較的功能，利用起來也就會(huì)相對(duì)快捷與容易。尤其在實(shí)時(shí)波形打印的功能方面， 可以有效解決測(cè)試波形的歸檔保存問題，便于分析與查閱。

2. 技術(shù)進(jìn)步

技術(shù)進(jìn)步時(shí)期關(guān)于產(chǎn)品采樣頻率可以提高到40MHz，這在很大程度上提升了儀器分辨率與響應(yīng)速度。整個(gè)測(cè)試過程中測(cè)試的距離最大值可以達(dá)到40km， 測(cè)試的盲區(qū)在15m 左右。此外，儀器使用了SMT 技術(shù)與高集成化的技術(shù)，這樣也就更可靠、小巧與便攜，而軟件方面則是從編程語言發(fā)展至高級(jí)語言的編程，整個(gè)工作平臺(tái)也上升到Windows 系統(tǒng)，可見軟件功能既豐富又強(qiáng)大，可以更好地進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。也就是因?yàn)椴蓸宇l率加快與信號(hào)采集的技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)生了新新取樣的方式，達(dá)到高壓和測(cè)試工程安全的隔離，確保工作人員人身安全。

電纜產(chǎn)生故障的主要原因和其分類

1.故障分類

一般情況下電力電纜的故障包含短路故障與斷路故障，當(dāng)下為了可以更好地區(qū)分電力電纜的故障原因， 經(jīng)常按照電纜故障位置絕緣電阻的大小將電纜故障劃分成閃絡(luò)故障、低阻短路的故障與高阻故障三種， 而這三種故障僅僅是籠統(tǒng)的概括，并沒有比較明確的界限，其測(cè)試過程一般和使用設(shè)備測(cè)試結(jié)果與故障測(cè)試的方式相關(guān)。

2.產(chǎn)生故障的原因

（1）過壓

電力電纜整個(gè)運(yùn)行的過程中， 因?yàn)槭艿絻?nèi)部過壓或者是外部大氣等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致絕緣層被擊穿，進(jìn)而出現(xiàn)電力電纜的故障。

（2）機(jī)械的損傷

在電纜故障中，比較常見的故障之一就是機(jī)械的損傷，且在電力電纜的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性方面有著重要影響。事實(shí)上，機(jī)械損傷就是在電纜的運(yùn)行過程中，因?yàn)闆_擊性的負(fù)荷或者是震動(dòng)而受到影響，致使電纜結(jié)緣皮受到損壞，加之相關(guān)工作人員沒有及早發(fā)現(xiàn)電纜的損傷， 在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下就會(huì)嚴(yán)重影響到電纜運(yùn)行。

（3）絕緣老化

由于部分電力電纜所處環(huán)境比較復(fù)雜，因此，在整個(gè)運(yùn)行的過程中會(huì)因?yàn)橥饨绲沫h(huán)境因素而受到影響， 致使電力電纜的絕緣老化的速度不斷加快，漸漸產(chǎn)生絕緣性能減小、絕緣開裂與穿孔等諸多問題，從而出現(xiàn)電纜故障。

測(cè)試電纜故障的方法

1.電橋法

通常情況下電橋法是用在完全短路的故障或者是開路故障的測(cè)試過程中， 該檢測(cè)技術(shù)可以在高精度的電橋測(cè)試基礎(chǔ)上精確計(jì)算電纜故障的發(fā)生點(diǎn)距離。在實(shí)際測(cè)試的工作中，電橋法雖然操作起來相對(duì)簡(jiǎn)單， 但會(huì)因?yàn)楣收蠝y(cè)試的范圍受限與電纜材質(zhì)等因素而受到影響，因此，在電力電纜故障測(cè)試的過程中基本不會(huì)使用這種測(cè)試的方式。

2.燒穿法

燒穿法主要包含大容量高壓的直流法、交流法、體育高壓的沖擊法三種測(cè)試方式，因?yàn)椴僮鬟^程相對(duì)簡(jiǎn)單，因此在傳統(tǒng)電纜故障的測(cè)試過程中比較常用。該種方式在電纜故障測(cè)試過程中，主要就是對(duì)故障的發(fā)生點(diǎn)實(shí)行定點(diǎn)測(cè)試。這種方式雖然操作比較簡(jiǎn)單，但是測(cè)試效果非常不理想，偶爾還會(huì)出現(xiàn)故障點(diǎn)的碳化情況，這在很大程度上加大了電纜的故障。例如：有的時(shí)候產(chǎn)生故障點(diǎn)的碳化現(xiàn)象，導(dǎo)致故障阻值不斷升高，加上長(zhǎng)時(shí)間高壓運(yùn)行，會(huì)造成部分絕緣出現(xiàn)潛在故障。

3.高壓的脈沖法

目前高壓的脈沖法能夠?qū)Ω鞣N類型的故障實(shí)行測(cè)試，特別是測(cè)試泄漏高阻情況比較有效。但是電纜所加沖擊電壓的大小時(shí)，選擇的故障點(diǎn)需要可以充分進(jìn)行閃絡(luò)并放電，以及儀器可以自動(dòng)記錄沖閃波形最好，堅(jiān)決不可以在開始就把球隙調(diào)到很大。一旦故障點(diǎn)的放電比較困難，需要盡可能加大沖擊電壓或者是提高貯能電容的容量， 不可以加壓與沖閃。其中圖3 與圖4 就是高壓的脈沖法初步測(cè)試電流故障的接線圖和波形圖。

4.低壓的脈沖法

目前低壓的脈沖法主要是按照微波的傳輸理念， 在電力電纜故障的相上加上脈沖的信號(hào)， 一旦電波傳送到故障的位置就會(huì)反射會(huì)部分電波， 然后仔細(xì)分析反射波和入射波之間時(shí)間的差值，精確計(jì)算故障點(diǎn)距離。因?yàn)檩敵鲂盘?hào)電力比較低且安全，所以經(jīng)常將這種測(cè)試方式叫做低壓的脈沖法，這種方式能夠用來測(cè)試電纜長(zhǎng)度、低阻故障與開路故障等，具體波形的規(guī)律從圖5 中可以看出。

需要注意的是，電纜只有進(jìn)行充分放電以后，才可以采用低壓脈沖法來測(cè)試，通常用于測(cè)試的是起始波的同極性、開路與全長(zhǎng)的反射波。如果出現(xiàn)低阻短路的故障，整個(gè)波形中就不會(huì)產(chǎn)生全長(zhǎng)的反射波。如果電纜中間接頭反射波通常和發(fā)射波保持同極，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)性，而脈沖幅度與電纜終端、故障點(diǎn)反射脈沖的幅度比起來相對(duì)較小。