國際范圍電力電纜故障定位最新技術和新方法提綱電纜基本知識與分類電纜故障定位原理1:判斷故障性質電纜故障定位原理2:預定位電纜故障定位原理3:電纜管線定位電纜故障定位原理4:精確定點2021/12/226-35kV交聯(lián)聚乙烯XLPE絕緣電力電纜2021/12/23油浸紙絕緣電力電纜局部放電的原因匯總由于負荷過載熱效應或電纜紙浸漬生產(chǎn)質量不良導致的局部電纜絕緣層干涸由于鉛護層腐蝕引起的絕緣層進水場強集中區(qū)域電纜紙層與層之間的沿面局部放電形成的碳化痕跡電纜紙1-10米左右資料來源:VWEWInfotag2004;contributionAVISO

2021/12/24重作過渡接頭后局放恢復到正常水平現(xiàn)場實測案例4mixedcablePILC/XLPE2021/12/25電力電纜的基本結構

電纜蘋果導體果核絕緣果肉護套果皮除1至3kV電纜外，均有屏蔽層2021/12/26電纜的護層為使電纜適應各種使用環(huán)境的要求而在電纜上所施加的保護覆蓋層，叫電纜護層。內(nèi)護層，外護層可大致分為：金屬護層、塑料護層，復合護層、特種護層。2021/12/27電纜的分類根據(jù)IEC國際標準，電纜定義是：用以傳輸電(磁)能、信息和實現(xiàn)電磁能轉換的線材產(chǎn)品。電力電纜，如聚氯乙烯電力電纜，交聯(lián)XLPE力纜通信電纜和通信光纖,如中移動、中國電信、聯(lián)通等控制電纜,如發(fā)電廠內(nèi)汽輪機和發(fā)電機控制用電纜裸導線，如架空線，鐵塔、電線桿上架設繞組線，如漆包線，在變壓器、電動機內(nèi)油井電纜，對防油浸和機械拉力有特殊要求煤礦電纜電氣裝備用電線電纜，如布電線、船用電纜等2021/12/28電力電纜的基本結構(110-500kV)2021/12/29聚氯乙烯電力電纜圖片:380V2021/12/210電纜故障定位原理1:判斷故障性質需要儀表：萬用表和搖表（高阻計）各一只，最好是指針式用搖表分別測量線芯對地絕緣電阻和相間絕緣電阻，單位：兆歐在電纜遠端將三相短路，在近端用萬用表測量相間導體電阻，單位：歐姆2021/12/211測量故障絕緣電阻電橋法測量外護套故障定位絕緣故障:相-地外護套-地脈沖反射原理斷路:脈沖反射原理高阻故障時絕緣故障:相-相相-外護套接地外護套

L1

L2

L3方法2021/12/212判斷故障性質舉例1：線芯間絕緣電阻：AB=2500兆；BC=8兆，CA=2500兆；線芯對地絕緣電阻：A=2500兆；B=5兆，C=3兆；導通試驗，末端三相短路：AB=0歐姆；BC=0歐姆，CA=0歐姆；由此判斷，該故障屬于BC兩相接地故障，同時短路2021/12/213電纜故障類型低阻接地故障高阻接地故障短路故障斷線故障閃絡性故障混合故障2021/12/214電纜故障的原因外力損傷（當時因外力破壞發(fā)生的直接故障和因外力損傷后來發(fā)生電纜故障）絕緣受潮（附件密封不良或本體有小孔）絕緣老化變質（過熱）過電壓制造質量、設計質量、施工質量外護層受地下酸堿腐蝕2021/12/215根據(jù)故障性質決定選用合適儀器電纜故障定位儀器不是越貴越好合適的儀器，一把鑰匙開一把鎖用合適的儀器找對應類型的電纜故障選對儀器，事辦功倍，效率極高選錯儀器，事倍功辦，效率極低2021/12/216低阻接地故障的儀器選擇選擇：脈沖反射儀或電橋法脈沖反射儀，應用低壓脈沖法，即低壓脈沖法雷達原理，適用于0-1k歐姆故障絕緣電阻低壓電橋法，應用惠斯通電橋原理，低壓直流電源為電橋電源，適用于0-10k歐姆故障絕緣電阻,如QF1A電橋2021/12/217高阻接地故障的儀器選擇手推車式一體化電纜故障定位系統(tǒng)應用弧反射法預定位專利技術應用聲磁同步法精確定點專利技術先用高壓脈沖信號將高阻瞬間擊穿再用低壓脈沖信號快速測量故障點反射是高阻瞬間轉化為低阻的可靠儀器一體化儀器，無需現(xiàn)場分體式接線，確保電纜檢修和運行人員的人身安全2021/12/218短路故障的儀器選擇如短路故障的相間絕緣電阻在0-1k歐姆，則選用脈沖反射儀，E15（15公里測量范圍），D30（30公里測量范圍），MFX（3.5公里測量范圍）如短路故障的相間絕緣電阻在1k歐姆以上,則絕緣電阻較高的一相接地,絕緣電阻較低的一相為故障相,應用S32手推車2021/12/219斷線故障的儀器選擇預定位選擇:脈沖反射儀精確定點選擇,S32手推車系統(tǒng)2021/12/220閃絡型電纜故障的儀器選擇選擇1：S32手推車系統(tǒng)選擇2：M型電橋、LDM-15高壓電橋選擇3：電纜故障測試車,如沈陽供電公司等,提高利用率2021/12/221混合型電纜故障的儀器選擇選擇1：脈沖反射儀，E15，D30，MFX脈沖反射儀選擇2：絕緣電阻1k歐姆以上,S32手推車系統(tǒng)選擇3：M型電橋、LDM-15高壓電橋選擇4：電纜故障測試車2021/12/222電纜故障定位原理2:預定位預定位，又稱電纜故障測距，在電纜的一端使用儀器確定電纜故障點距離常用的方法有電橋法和波反射法電橋法：低壓電橋法和高壓電橋法波反射法：一次脈沖法（低壓脈沖法）、二次脈沖法、弧反射法、三次脈沖法等2021/12/223惠斯通電橋的基本原理利用故障點兩側的電纜線芯電阻與比例電阻構成Whitestone/Murray電橋，是傳統(tǒng)，經(jīng)典的定位方法

2021/12/224電橋的等效電路設被測電纜兩端至擊穿點的距離為L1和L2，電纜全長為L，它們對應的線芯電阻為R1，R2

顯然L1/L2=R1/R2

接入電橋后構成如右電路圖中r1+r2=r0為比例電位器，其電阻值對應于刻度盤讀數(shù)P

平衡后有L1/L2=R1/R2=r1/r2L1/L=r1/r0=P%（百分之P）因此L1=P%·2L2021/12/225電橋法的特點利用故障點兩側的電纜線芯電阻與比例電阻構成Murray電橋，是傳統(tǒng)，經(jīng)典的定位方法。設備價格低，操作簡單。由于過去低壓電橋法儀器測量電壓低，通常被認為不適宜高阻。引線采用四端子測量，可獲得高精度定位比例。須將電橋置于高壓側，而操作鈕安全接地，確保人身安全。高壓電橋徹底解決了電橋法用于高阻定位的局限性。電橋法無盲區(qū)、精確、使用方便2021/12/226波反射法

脈沖波在電纜中以一定速度傳播，在電纜擊穿點或電纜端部反射，波反射法根據(jù)脈沖的時間差定位，適用范圍廣，可以定位未知電纜長度及斷線故障。2021/12/227txlxl=v·tx2xvtxlx脈沖往返傳播時間電纜長度波速度l=2xv·tx2v波速的一半傳播時間和距離脈沖反射原理2021/12/228

弧反射法ARM的優(yōu)勢-先通過高壓單元瞬間擊穿故障點然后T30E數(shù)碼脈沖反射儀快速無盲區(qū)采集信號儲能電容器上的全部電壓加到故障電纜上,無任何電壓損失G=SebaKMT公司ARM弧反射法故障定位原理圖HV-UnitSurgeUnitTeleflexARM弧反射法專利濾波器FaultyCable2021/12/229

二次脈沖法技術特點-先通過高壓單元瞬間擊穿故障點-必須經(jīng)過一段時間延遲后才能測量到波形-儲能電容器上的部分電壓在300歐姆電阻上產(chǎn)生電壓損失,無法全部加到故障電纜G=二次脈沖法故障定位原理圖HV-UnitSurgeUnitTeleflex二次脈沖法濾波器FaultyCable300

2021/12/230Peaktopeak=LG=脈沖電流法技術特點-電壓需要一直升壓,直到故障點擊穿或高壓脈沖發(fā)生器發(fā)出高壓脈沖-只能被動測量行波,波形依賴行波頻率,有時清楚,有時很難辨認-通過耦合線圈得到波形,準確性降低TeleflexSurgeUnit

or

DC

Test

Set脈沖電流法,國產(chǎn)技術FaultyCable2021/12/231弧反射法的參考波形和故障波形2021/12/232等效電路圖電纜模型電纜截面RLGC電纜的等效電路圖C...G...L...R...并聯(lián)電容并聯(lián)電導串聯(lián)電感串聯(lián)電阻2021/12/2330%100%窄脈沖高衰減，傳播較近的距離原因:包含高頻元件0%100%寬脈沖脈沖反射儀好電纜脈沖寬度的影響反射波形(100%反射)低衰減，傳播較遠的距離原因:包含低頻元件2021/12/234電纜故障定位原理3:電纜路徑定位并非必須步驟，如電纜檔案齊全，路徑清楚則省略本環(huán)節(jié)該步驟解決的目標問題：城市改造頻繁，圖紙中的參照物消失；用戶沒有電纜資料保管意識，竣工后沒有保存電纜路徑資料由于電力電纜運行時具有高壓，按照電力規(guī)程，除定出管線位置外，還需進行電纜準確識別，確保鋸電纜時的人身和設備安全2021/12/235無源信號電力信號

50/60HZ無線電信號微波通訊管線探測

管線上的無源信號用來做管線定位，不適合做深度測量。2021/12/236管線儀發(fā)射機器的連接三種方法選擇需要的發(fā)射功率!

選擇最適合的方法!有可能使用在運行電纜上接收信號隨距離減弱最佳連接方式直接連接不可能使用在運行電纜上音頻發(fā)生器輸出功率3W至500W優(yōu)點和缺點感應耦合2021/12/2373.1直連法（有源探測）當信號線方便連到管線上時，優(yōu)先采用直連法。接地線盡可能與管道方向垂直。2021/12/2383.2夾鉗法（有源探測）夾鉗法是給電纜施加信號的一種很方便的方法。尤其適合電力電纜連接好夾鉗后打開發(fā)射機電源。必要時電纜的兩邊接地。不要在沒有絕緣的帶電導體上使用夾鉗法。被夾上的電纜信號最強。2021/12/2393.3感應法（有源探測）在沒有連接點的情況下可以使用感應法施加信號?？赡艿脑挶M量使用直連法，因為直連法的效果更好。將發(fā)射機平行地放在管線上方，信號同樣可以施加到管線上，簡單快捷。信號同時也會加到別的管線上，因此探測精度會受到影響。2021/12/240路徑測尋（最大值方式)測尋線圈在水平位置音頻電流產(chǎn)生的磁場信號和音量的強度音頻發(fā)生器2021/12/241測尋線圈在垂直位置路徑測尋（最小值方式)音頻電流產(chǎn)生的磁場信號和音量的強度音頻發(fā)生器2021/12/242路徑測尋（超級峰值方式SuperMaximum）最小值法最大值法反向的最小值SuperMaximum超級峰值方式X2021/12/243超級峰值法在多條平行運行電纜定位的技術優(yōu)勢0Minimum-Signal1.5SideDistanceSignal

Depth

–-5–4–3–2–1012345–1.50Maximum-Signal1.5SideDistanceSignal

Depth

–-5–4–3–2–1012345–1.50Super-Maximum1.5SideDistanceSignal

Depth

–-5–4–3–2–1012345–1.52021/12/244三種測試方法的比較最大值法優(yōu)點: 電纜管線上方信號接收最強

缺點: 信號變化較緩，故精確度較低最小值法優(yōu)點: 精度高缺點: 正確的電纜路徑左右均有很強的信號，有時無法識別最小值超級峰值法優(yōu)點: 在電纜路徑上方信號突然增強，因而精度高，分辨率高2021/12/245電纜故障定位原理4:精確定點精確定點：電纜運行或檢修技術人員根據(jù)電纜故障預定位的結果，在電纜故障點附近，通過儀器和設備對電纜故障點的位置進行精確定位的過程。這一步驟的結論是在0.1米的范圍內(nèi)指出故障點位置?；痉椒ㄊ锹暣磐椒?、跨步電壓法和音頻感應法2021/12/246高壓脈沖發(fā)生器4.1聲磁同步法精確定點2021/12/2478kV8kV8kV8kV8kV8kV8kVsingleCEsingle

CS=CECS=4·CE16kV檔位時不同的匹配電容8kV檔時的電容32kV檔位時4.1高壓單元電容配置W=C·U122沖擊能量4CS=CECECE2021/12/2484.1管道中電纜故障的定位lx=lgt1t1t2+舉例:t1=38,4,t2=10,3,l