电缆故障快速定位系统的研究及综合应用

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应 用 方 法 论
２ 籍葫 科年 １ ０ 第期 １ ２ ２
电缆 故障快速 定位系统 的研 究及综 合应用
黄 曙 ，谈树峰 ，张栋 国 ，樊永 山
（． １ 广东电网公司电力科学研究 院，广东广州 ５ ０ ８ ；２ １ ０ ０ ． 电子科 技大学 ，陕西西安 ７ ０ ０ ） 西安 １０ ０
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式 中 ：ｖ — 波速 ； —
ｔ 发送 与 回波 间的时 间差值 。 —— 通 过 故 障测 试 波形 可 直观 地 判断 电 缆故 障是 短路 还 是 开路 故
障性 质 。
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１ 冲击 高压 闪络 电流 取样 法 ． ３
障 和断路 故 障 。 １２ 低 压 脉 冲测距 法 ．
低 压 脉 冲测 距 法又 名波 反 射法 ，由传 输 线 理 论分 析 知 ，电 缆 中 波阻 抗 发 生变 化 的地 方会 有 能 量反 射 （ 射 波 ）。脉 冲测 距 法 反 的 基本 原 理 是根 据 发送 脉 冲 和 回波脉 冲之 间 的时 间差 和 电缆 中波 速计 算 出实 际故 障距离 。计 算公 式为 ：
统 的 专 家 帮助 系 统
中圈分类号 Ｔ １ Ｍ７ １ 文 献标识码 Ａ 文章编号 １ ７ — ６ １ （ １）６ — １０ ０ ６ ３ ９ ７ 一２ ２０ ２ ０４ — ３ ０
电力 的传 输线 路包 括 架 空线 路 和 电缆线 路 两 种 。 电缆传 输 方 式具 有 地下 敷 设 、不 占地面 空 间 ，线 间绝缘 距 离 小 、 占地 少 ，不 受周 围 环境 污染 的影 响 ，送 电可靠 性 高 ，利 于城 市 美 观且 安全 可 靠 等诸 多 优点 ， 为解 决 运 维 中 出现 的 困难 ，满 足 电力供 应 质 量 的需 求 ，促 进 电力 事 业 的发 展 ，本 文研 制 一 种技 术先 进 、测 试 效 率 高 的电缆 故 障快速 定 位 系统 。 １ 电缆故障快速定位系统与传统电缆故障测试 方法的比较
１１ 高 压 电桥 法 ．
１４ 二次 脉 冲测 距法 ．
高 压 电桥 法是 通 过测 量 和计 算 故 障点 到 测量 端 的 阻抗 ，然后 根据 线 路 参数 ，根 据 电桥平 衡 原理 求解 故 障 点方 程 ，求得 故 障距 离 。早 期 在 实际 的 电缆 低 阻故 障测 距 中 。对 于 高 阻泄 露故 障 ，一 般都 是应 用 高压 电桥法来 实 现 的。 电 桥法 具 有 原理 简单 、测 量精 确度 较 高 的优 点 ，但它 的缺点 是 适 用 范 围小 ，主 要体 现 在 以下 三个 方 面 ：１） 故 障 电 阻影 响 受 大 。一 般 的 高阻 性 故 障和 闪络 性 故障 由于故 障 电 阻值 大 ，电桥 电 流很 小 ，受 检 流计灵 敏度 限制 ，不 易探 测而 使 电桥 法失 效 。２ ）电 缆 的准 确 长 度必 须 已知 ，当 电缆线 路 内 由导 体 材 料或 截 面不 同 的 电缆 组 成 时 ，需 要进 行换 算 。３） 电桥 法无 法用 于 检测 三相 短路故
由 于 电 流 取 样 法 的 测 试 波 形 较 为 复 杂 ，不 同类 型 、不 同 长 度 、不 同故 障 距 离 、不 同 的冲击 高压 所得 的波 形千 变 万 化 ，与 标 准波 形 相差 甚 远 ，不 易 掌握 波形 变 化 规律 ，致 使发 生 误 判 。二 次 脉 冲测 距法 利 用 冲击 高 压在 故 障 点产 生 的短 路 电弧 时 的 低 压脉 冲 测试 法 实现 电缆 故 障 回波呈 短 路 故 障波形 进 行 预定 位 而 有 效克 服 了这一 缺点 。这是 电缆 故障测 试技 术 的一次 质 的飞跃 。 二次 脉 冲测 距法 的基 本 原理 是 结 合高 压 发 生器 发 射 冲击 闪络 技术 ，冲 击 高 压 产 生 后 故 障 点 电弧 短 路 瞬 间发 射 一 低 压 测 试 脉 冲 ，在 故 障点 发 生短 路 反射 ，形成 低 压 脉 冲典 型短 路 故 障 波形 ， 并存 储 在仪 器 中 。待 电弧 熄灭 ，再发 送 一 个低 压 脉 冲获 得 电 缆 的 开路 全 长 波形 。将 两 次测 得 的波 形 同 时显示 在 屏 幕上 。开 路 全长 波形 与 发射 脉 冲 同极 性 ，故障 反 射波 形 的极 性 与发 射 脉 冲极性 相 反 ，且一 定在 全 长距 离 以内。 采用 二 次脉 冲测距 法 的电缆 故 障测试 系统 接线 图如 ２ 示 。 所
测 试波 形 的取得 是 利 用 电磁 感应 原 理 ，电流 互感 器放 在 电 缆 与 储能 电容 接 地线 旁 ，以便 获得 电缆 中 的 电波 电流 反 射 信 号 。冲 击 高压 闪络 电流 取样 法 的电原 理线 路如 ｌ 所示 。
一பைடு நூலகம்
２
在 电缆发生故障时 ，检测电缆故障的方法主要包括高压电桥 法 、低 压 脉 冲测 距法 、冲击 高 压 闪络法 、二 次 脉 冲测 距法 等 ，各 有 其优 缺 点 ，下 面对各方 法进 行简 要分 析 。
摘 要 本 文简述 了现行各种 电缆故障定位技术的发展 情况和正在研 制的电缆故 障快速定位 系统所采 用的最先进八 次脉 冲测
试技 术。其次，对 于正在研制的电缆故障快速定位 系统主要 组成部分的功能作 了全面描述 ，并就一 次现 场电缆故 障的成 功应 用 进行 详 细介 绍 。
关键词 电缆故 障快速定住 系统 ；低压脉冲测距法 ；二次脉 冲测距法 ；多次脉 法 ；声磁 同步定点仪 ；电缆 故障快速 定位 系 中
此 法 是 可靠 对 付 电缆 的各 种 常见 故 障现 象 的一种 适 应 性非 常 强 的故 障测 寻手 段 。 基 本 原 理是 在 故 障 电缆 的始 端施 加 一个 冲击 高 压 ，将 故 障点 电弧击穿 ，故障点产生突变的阶跃电压 ，此 突变 电压在故障点和 测 试端 来 回反 射 ，只 要根 据 此信 号 往返 一 次 的 时 间差 和本 电缆 的 波 速就 能计 算 出故 障点距 测试 端 的距 离来 。