电力电缆故障测试技术课件.ppt
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1、山东科汇电气股份有限公司,1,欢迎各位和科汇公司一起来 探讨电力电缆故障测试技术,山东科汇电气股份有限公司,2,山东科汇电力自动化有限公司,电力电缆故障探测技术,山东科汇电气股份有限公司,3,主绝缘故障测试,山东科汇电气股份有限公司,4,故障性质诊断,故障测距,故障定点,测试步骤,山东科汇电气股份有限公司,5,目录,故障测试基础电缆故障测距电缆故障定点仪器介绍测试经验介绍,山东科汇电气股份有限公司,6,电力电缆故障原因,一、电缆本体故障原因 1、电缆本体导体烧断或拉断(安装、运行中) 直接受外力损伤 其他设备故障造成的损伤 自然现象造成的损伤 2、电缆本体绝缘被击穿(较普遍) 绝缘质量不符合要
2、求(设计、制造、施工) 绝缘受潮(外力、摩擦、制造、腐蚀) 绝缘老化 绝缘枯干 外护层绝缘损坏(超高压单芯) 漏油,山东科汇电气股份有限公司,7,电力电缆故障原因,二、电缆附件故障原因 1、绝缘击穿 施工不良 绝缘材料不良 绝缘剂流失 绝缘枯干 腐蚀 污染和雾闪 2、导体断裂,山东科汇电气股份有限公司,8,故障分类一、按电阻性质分,(一)断线故障(二)混线故障 1、低阻故障 2、高阻故障 3、闪络性故障(三)混合故障,山东科汇电气股份有限公司,9,二、按故障表面现象分,1、开放性故障 2、封闭性故障,三、按接地现象分 1、接地故障 2、相间故障 3、混合故障,四、按故障位置分,1、接头故障2、
3、电缆本体故障,山东科汇电气股份有限公司,10,故障测试准备工作,首先我们要把测试用的各种仪器仪表带全;把电工工具带全;提前把变电站或接线箱上的钥匙带好;同时带上电源线和可能用到的接地线等!到现场后把电缆两端孤立起来使电缆各相之间和对其他地方留有足够的距离;测试时两端要留人看守以确保安全!了解电缆情况,例如:全长、绝缘性质、接头、耐压等级、路径与何处施过工等!,山东科汇电气股份有限公司,11,电缆故障性质的判别,用摇表或万用表对电缆故障的电阻性质或电缆的连续性进行测试,来得出电缆是断线还是混线、高阻或闪络性故障;如果用摇表测为零的必须用万用表确认电阻大小。如果是试验击穿的故障一般来说会是单相对地
4、或相间的、封闭性的、闪络性的或高阻的故障;如果是运行中击穿的故障一般是开放性的,而且有可能产生断线或混线故障,山东科汇电气股份有限公司,12,目录,故障测试基础电缆故障测距电缆故障定点仪器操作测试经验介绍,山东科汇电气股份有限公司,13,故障测距粗测(蓝色的为科汇公司有的方法),低压脉冲法脉冲电流法二次脉冲法电桥法(广义电桥)脉冲电压法,山东科汇电气股份有限公司,14,低压脉冲法,适用范围: 低阻(故障电阻小于200欧的短路故障)、断路故障。据统计这类故障约占电缆故障的10%。 低压脉冲法还可用于测量电缆的长度、电磁波在电缆中的传播速度,还可用于区分电缆的中间头、T型接头与终端头等。,山东科汇
5、电气股份有限公司,15,低压脉冲法原理,断路故障反射脉冲与发射脉冲极性相同,而短路故障的反射脉冲与发射脉冲极性相反。,L=Vt2,通过识别反射脉冲的极性,可以判定故障的性质。,山东科汇电气股份有限公司,16,关于波速度,理论分析与实践表明:波速度与电缆的绝缘介质有关,与电缆芯线的线径及芯线的材料无关参考数据:油浸纸绝缘电缆:160m/us聚乙烯绝缘电缆:172m/us还有更多,山东科汇电气股份有限公司,17,断线反射:反射脉冲与发射脉冲同极性,短路(低阻):反射脉冲与发射脉冲反极性,反射波的极性,发射脉冲,反射脉冲,发射脉冲,反射脉冲,山东科汇电气股份有限公司,18,典型脉冲反射波形,发射脉冲
6、,接头反射,低阻故障反射,远端开路反射,山东科汇电气股份有限公司,19,近距离断线脉冲反射波形,近距离短路脉冲反射波形,波形分析(1),发射脉冲,发射脉冲,一次反射,二次反射,三次反射,一次反射,二次反射,三次反射,山东科汇电气股份有限公司,20,电缆中点前故障脉冲反射波形,电缆中点后故障脉冲反射波形,波形分析(2),发射脉冲,发射脉冲,一次反射,一次反射,二次反射,远端反射,远端反射,山东科汇电气股份有限公司,21,实测波形,山东科汇电气股份有限公司,22,低压脉冲反射波形比较法,故障电缆,良好导体测量波形,故障导体测量波形,测量波形比较,电缆接头反射波形,山东科汇电气股份有限公司,23,山
7、东科汇电气股份有限公司,24,脉冲电流法,将电缆故障点用高电压击穿,用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号,通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。脉冲电流法采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号。,山东科汇电气股份有限公司,25,与高压彻底分离,保证人、机安全,线性电流耦合器,地线中的电流,线性电流耦合器的输出,山东科汇电气股份有限公司,26,故障点放电波形,波形更易识别,实现自动计算,山东科汇电气股份有限公司,27,直流高压闪络法(直闪法),应用范围: 直流高压闪络测试法用于测量闪络击穿性故障,即故障点电阻极高,在用高压试验设备把电压升到一定值时就
8、产生闪络击穿的故障。,山东科汇电气股份有限公司,28,直流高压闪络法接线,山东科汇电气股份有限公司,29,有关说明,T1为调压器、T2为高压试验变压器,容量0.51.0千伏安,输出电压3060千伏;C为储能电容器;L为线性电流耦合器。 线性电流耦合器标有放置方向,应将电流耦合器按标示的方向放置,否则,输出的波形极性不正确 。 储能电容对高频行波信号呈短路状态,可选用脉冲电容器,也可使用6千伏(直流高压30千伏以下)或10千伏(直流高压3050千伏之间)电力电容器,电容容量宜选在14微法。,山东科汇电气股份有限公司,30,直闪脉冲电流波形,测量点电流,线性电流耦合器的输出,直流闪络电流行波网格图
9、,山东科汇电气股份有限公司,31,冲击高压闪络法(冲闪法),应用范围: 故障点电阻不很高时,因直流泄漏电流较大,电压几乎全降到高压试验设备的内阻上,电缆上电压很小,故障点形不成闪络,必须使用冲击高压闪络测试法(简称冲闪法)。 冲闪法亦适用于测试大部分闪络性故障,由于直闪法波形相对简单,容易获得较准确的结果,应尽量使用直闪法测试。,山东科汇电气股份有限公司,32,冲闪法接线,山东科汇电气股份有限公司,33,故障点不击穿时的脉冲电流波形,电流波形,线性电流耦合器的输出,山东科汇电气股份有限公司,34,直接击穿的脉冲电流波形,电流行波,线性电流耦合器输出,山东科汇电气股份有限公司,35,远端反射电压
10、击穿脉冲电流波形,远端电压反射,山东科汇电气股份有限公司,36,正确判断故障点放电,根据仪器记录波形球间隙放电声音、火花。故障点击穿时,球间隙放电声清脆响亮,火花较大。高压信号发生器的电压表或电流表指针摆动范围。故障点击穿时,电压表或电流表指针摆动范围较大。,山东科汇电气股份有限公司,37,二次脉冲法,应用范围 二次脉冲测距方法在高压信号发生器和二次脉冲信号耦合器的配合下,可用来测量电力电缆的高阻和闪络性故障的距离,波形更简单,容易识别,山东科汇电气股份有限公司,38,高压电弧的性质,故障点电压很高,场强足够大时,介质中的少量自由电子产生碰撞游离,自由电子碰撞中性分子,使其激励游离而产生新的电
11、子和正离子,电子和正离子获得能量后又碰撞别的中性分子,此过程不断发展,介质中电子流“雪崩”加剧,绝缘介质击穿,形成导电通道,故障点被强大的电子流瞬间短路,即故障点击穿。故障点电压急剧降低,电流突然增大,产生了一放电电弧。此电弧的视在电阻很小,可认为一低阻或短路故障。,山东科汇电气股份有限公司,39,工作原理(如低压脉冲比较法),在高压电弧产生的瞬间,用延弧电容向电缆投入一能量,使电弧不至于立即熄灭;同时向电缆发射一低压脉冲信号,记下此反射波形。由于电弧可认为一低阻或短路的故障,发射脉冲波形和反射脉冲波形极性相反,反射波形极性为负,波形向下。在高压电弧熄灭后,电缆恢复到高阻或闪络状态,此时再向电
12、缆发射一低压脉冲信号,记录此反射波形。对低压脉冲来说此时反映的是电缆无故障波形。将两波形同时显示在屏幕上,两脉冲反射波形在故障点出现明显差异点,可很容易的判断故障点位置。,山东科汇电气股份有限公司,40,如图,山东科汇电气股份有限公司,41,如图,山东科汇电气股份有限公司,42,如图,山东科汇电气股份有限公司,43,关于波速度,理论分析与实践表明:波速度与电缆的绝缘介质有关,与电缆芯线的线径及芯线的材料无关参考数据:油浸纸绝缘电缆:160m/us聚乙烯绝缘电缆:172m/us还有更多,山东科汇电气股份有限公司,44,电桥法(广义电桥),如下图:凡是用设备测AF两点间的电阻大小或AF/AB百分比
13、或AF间的电容大小(F点断线)等来求出故障距离的各种方法,这里我们都暂时叫它电桥法;其致命的缺点:如发生两点故障将误差很大。,山东科汇电气股份有限公司,45,脉冲电压法,接线和脉冲电流法一样,其不同的是它在电容的高压端接一分压电容或分压电阻,在该分压电容或分压电阻的两端用电压互感器测电缆中的电压行波信号,根据电压行波的波形分析出故障距离。改方法可以测高阻、低阻和闪络性故障。缺点是:波形不易分析;因测距仪接触高压安全性差。,山东科汇电气股份有限公司,46,目录,故障测试基础电缆故障测距电缆故障定点仪器操作测试经验介绍,山东科汇电气股份有限公司,47,定点方法精测,音频感应法声测法声磁同步法磁场法
14、跨步电压法泄漏电流法,山东科汇电气股份有限公司,48,音频感应法,应用范围路径探测一般用于探测故障电阻小于10欧的低阻故障。测量两相短路并接地,三相短路或三相短路并接地故障。一相或两相断线、单相接地等故障,若采用特殊探头,也能用音频感应法准确地测出来。,山东科汇电气股份有限公司,49,利用声音信号的变化进行故障定点主要用于低阻故障,音频感应法原理,山东科汇电气股份有限公司,50,音频感应法测相间或相地短路,探头在故障点前沿着电缆的路径移动时,会听到声响有规则的变化,探头位于故障点上方时,一般会听到声响增强从故障点继续向前移动时,音频信号即明显变弱甚至中断在声响明显变弱或中断的点即是故障点测接地
15、故障时,对端接地线要解开,山东科汇电气股份有限公司,51,相地通电磁场分布,相相通电磁场分布,电缆鉴别,在导体对地或两导体之间通入音频电流信号,靠近通电导体一侧的磁场强度明显增强。通过测量电缆圆周磁场的变化可以识别出所要寻找的电缆。,山东科汇电气股份有限公司,52,声测定点法,应用范围声测法是电缆故障主要的定点方法,主要用于测量高阻与闪络性故障,对于低阻故障(金属性短路除外),也可使用该方法,山东科汇电气股份有限公司,53,原理利用故障放电声音定点,用高压设备使故障点击穿放电,故障间隙放电时产生的机械振动,传到地面,便听到放电声音,利用这种现象可以对电缆故障进行定点。,故障点放电声音波形,山东
16、科汇电气股份有限公司,54,不同形式故障接线,接地故障:冲击高压加在故障相与电缆外皮之间,故障间隙放电产生的振动,通过外皮传到了地面。 相对相故障:冲击高压加到两故障相之间(其中一相接外皮),故障间隙放电产生的振动被电缆绝缘和护层屏蔽,地面受到的地震波较弱 断线故障:断线不接地故障接线,其中故障相要在远端接地,以构成放电回路。因为电缆绝缘和护层阻隔了断线处间隙放电的机械振动,地面上接收的地震波较弱。,山东科汇电气股份有限公司,55,声磁同步法,应用范围: 同声测法定义: 通过分辨测试探头接收到声音和磁场的时间差来找到故障点的方法所须条件: 必须有磁场信号和声音信号,山东科汇电气股份有限公司,5
17、6,利用磁、声时间差估计故障点位置,t2t1 t2所在位置更接近故障点,声磁同步法的原理,山东科汇电气股份有限公司,57,声磁同步法的特点,实际测试中,由于环境噪声的干扰,使人很难辨认出真正的故障点放电声音。采用声磁同步接收法,可以提高识别能力。 在监听到声音信号的同时,接收到脉冲磁场信号,即可判断该声音是由故障点放电产生的,否则可认为是干扰。 在电缆的全程均能检测到脉冲磁场,使操作人员确信高压设备工作正常。,山东科汇电气股份有限公司,58,脉冲磁场波形的识别,电缆故障点放电产生的脉冲磁场一般是一正弦的或余弦的信号,信号的周期与电缆的长度、电缆周围的介质等因素有关,持续的时间长度大约是电缆上高
18、压信号存在的时间,磁场信号波形,山东科汇电气股份有限公司,59,利用磁声时间差判断故障点位置,磁场信号传播速度快,从故障点传到仪器探头放置处所用的时间可忽略不计;声音传播速度慢,传播时间在毫秒级;可根据探头检出的磁、声信号的时间差,判断故障点的远近,测出时间差最小的点,即故障点。,t2t1,更接近故障点,山东科汇电气股份有限公司,60,磁场法故障定点,如下图:当在A端对电缆打压时,F和F点放电导通,电流从电缆钢铠的两接地点A和B处泄入大地,这时整条钢铠有电流,电缆全程有磁场;如果解开B点的接地线,那么这时只有AF段钢铠有电流,F点后磁场迅速减弱,以至于消失,那么磁场迅速减弱点既是故障点。该方法
19、对FB段钢铠没有其它接大地点的和电缆穿PVC管的相对地故障好使。,山东科汇电气股份有限公司,61,山东科汇电气股份有限公司,62,跨步电压法定点,如图:对于直埋电缆的开放性接地故障,故障点F处是裸漏对大地的,当把A和B两点接地线解开后,从A,山东科汇电气股份有限公司,63,端对电缆打压,那么在F点的大地上就会出现喇叭型电压分布,用高灵敏度的电压表在大地表面测两点间的电压变化,在故障点附近产生如下图的电压变化。,山东科汇电气股份有限公司,64,泄漏电流法,一切和跨步电压法一样,所不同的是泄漏电流法是在电缆一端加入一电流信号,该信号从故障点泄入大地,在大地表面检测这一电流信号从而找到故障点缺点如跨
20、步电压法一样,只对开放性的、钢铠只有一点对地的故障好使可测护层故障,山东科汇电气股份有限公司,65,目录,故障测试基础电缆故障测距电缆故障定点仪器介绍测试经验介绍,山东科汇电气股份有限公司,66,现在国内外电缆故障测试仪简介,一、高级的电缆测试车:用低压脉冲、脉冲电流及二次脉冲或多次脉冲三种方法进行测距,用声磁同步法定点,并配以路径仪和电缆识别仪,设备精度很高,同时价格很昂贵。代表厂家:德国哈克、艾得尔等; 二、中高挡测试仪: 也是用低压脉冲、脉冲电流及二次脉冲法三种方法进行测距,用声磁同步法进行定点,并显示磁场波形和声音波形;同时也可以进行路径查找和电缆识别。代表厂家淄博科汇; 三、中档测试
21、仪: 用低压脉冲法和脉冲电压法测距,用声测法进行定点,虽然有的也说是用声磁同步法定点,但还是用耳机去听,没有任何能显示声磁时间差的设备。代表厂家是以西安为主的一些厂家,山东科汇电气股份有限公司,67,四、低档测试仪 用电桥法测距或者根本不测距,直接用声测法、跨步电压法或泄露电流法定点,这种设备对开放性故障比较好使,但由于该原理的局限性,注定它只能解决一部分故障。,山东科汇电气股份有限公司,68,科汇公司生产的测试仪原理及操作简介,山东科汇电气股份有限公司,69,T903电力电缆故障测距仪,采用现代微电子技术研制成功的智能化电力电缆故障测距仪器。具有低压脉冲反射和脉冲电流两种工作方式。低压脉冲反
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