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電纜故障的測試原理及方法

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1、電纜故障測試原理

本儀器采用時域反射(TDR)原理,對被測電纜發射一系列電脈沖,并接收電纜中因阻抗變化引起的反射脈沖,再根據電波在電纜中的傳播速度和兩次反射波的特征拐點代表的時間,可測出故障點到測試端的距離為:S=VT/2

式中:S代表故障點到測試端的距離

       V代表電波在電纜中的傳播速度

       T代表電波在電纜中來回傳播所需要的時間

在V已知和T已經測出的情況下,就可計算出故障點距測試端的距離S。

故障測試有低壓脈沖法、沖閃電流法種方式。

2、低壓脈沖方式

低壓脈沖用于測試電纜中電波傳播的速度、電纜全長、低阻故障(故障相電阻值低于100Ω)和開路故障及短路故障。

 

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測量電纜故障時,電纜可視為一條均勻分布的傳輸線,根據傳輸線理論,在電纜一端加上脈沖電壓,該脈沖按一定的速度(決定于電纜介質的介電常數和導磁系數)沿線向遠端傳輸,當脈沖遇到故障點(或阻抗不均勻點)就會產生反射,且閃測儀記錄下發送脈沖和反射脈沖之間的傳輸時間T,則可按已知的傳輸速度V來計算出故障點的距離Lx,Lx=V•△T/2,如圖8所示:測全長則可利用終端反射脈沖:L=VT/2同樣已知全長可測出傳輸速度:V=2L/T

測試時,在電纜故障相上加上低壓脈沖,該脈沖沿電纜傳播直到阻抗失配的地方,如中間接頭、T型接頭、短路點、斷路點和終端頭等等,在這些點上都會引起電波的反射,反射脈沖回到電纜測試端時被測試儀接收。測試儀可以適時顯示這一變化過程。

       根據電纜的測試波形我們可以判斷故障的性質,當發射脈沖與反射脈沖同相時,表示是斷路故障或終端頭開路。當發射脈沖與反射脈沖反相時,則是短路接地或低阻故障。

凡是電纜故障點絕緣電阻下降到該電纜的特性阻抗,甚至電流電阻為零的故障均稱為低阻故障或短路故障(注:這個概念是從采用低壓脈沖反射法的角度,考慮到阻抗不同對反射脈沖的極性變化的影響而定義的)。

       凡是電纜絕緣電阻無窮大或雖與正常電纜的絕緣電阻值相同,但電壓卻不能饋至用戶端的故障均稱為開路(斷路)故障。

電纜的故障相(或被測相)分別接到測試主機的輸入線兩個夾子上(輸入線的另一端與測試主機的航空插頭連接),打開桌面測試軟件,進行參數設置等即可測試。

  ●測速度

對于有些電纜,電波傳播的速度未知,必須通過測試來確定。但測試前必須知道電纜的全長。

在“測試設置”菜單選擇“測速度”、“低壓脈沖”,根據電纜的大概長度,選擇適應的范圍,鍵入電纜全長,輸入時請點擊測試軟件界面左下腳小任務欄的#小鍵盤(本機出廠時已給你設定好了),輸入你所選擇的電纜長度。

然后按“確定”鍵,再按“采樣”鍵,配合調整“幅度”旋紐,使信號的幅度和波形、基線處于便于觀察的位置。

如果無波形顯示或反射波形過小,將輸入振幅電位器旋大(注意:請微調),重新采樣。

如果采樣時死機,即提示端口錯誤,按主機“復位鍵”,重新進入測試軟件,重新采樣。

 

       測故障、低阻故障和開路故障及短路故障

 

低壓脈沖開路故障

低壓脈沖法測得開路故障波形

 

 

低壓脈沖短路故障

低壓脈沖法測得短路故障或低阻故障波形

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測故障時工作狀態菜單選擇“低壓脈沖”,并選擇適當電纜概長度范圍所對應的采樣頻率,再按電纜絕緣介質選擇脈沖速度,然后按“采樣”鍵后,屏幕上方就會顯示開路波形(如圖)或短路波形(如圖),使用低壓脈沖法測試時能自動卡位波形,測試結果馬上顯示出來。

開路故障的反射信號與發送脈沖極性相同,短路故障的反射信號與發送脈沖極性相反。確定光標時,對終端開路電纜以脈沖上升沿與基線交點為準定光標起點、終點。

注:由于測電纜全長時的接線及波形與測開路故障時完全相同,所以設計時未單獨列出測全長菜單。

低壓脈沖測試開路故障(電纜全長)和短路故障的波形如下。

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低壓脈沖全場

 

低壓脈沖法測得開路故障或開路全長波形

 測全長與測故障一樣

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3、沖閃方式

電力電纜的高阻故障(高阻故障:故障點的直流電阻大于該電纜的特性阻抗的故障為高阻故障)幾乎占全部故障率的90%以上。大部分電纜高阻故障(高阻泄漏性故障及高阻閃絡性故障)

沖閃方式測試故障,一般采用電流取樣法。因電流取樣接線簡單,安全性高,波形易于識別,因此推薦使用電流取樣。根據接線圖連接完畢后,再用速度鍵選擇傳輸速度或重新鍵入速度值。將輸入振幅旋鈕旋至1/3左右(注意:請微調),然后按采樣鍵,儀器進入等待采樣狀態。

高壓接線按沖閃法方式接線,檢查接線無誤后進行升壓,先放置于“直流”檔位,待高壓升至預設電壓時,可先使用“單次”放電,為保證故障點閃絡放電,看高壓電源的電壓降幅,若放電后電壓降幅較大,說明故障點已擊穿放電,儀器記錄下波形。根據波形大小可重新調整輸入振幅,重復采樣,直到采到相對標準的波形。沖閃測試波形如下圖所示。

如果采樣時死機,請即提示端口錯誤,退出測試軟件,按主機“復位鍵”,重新進入測試軟件,重新采樣。

沖閃電流采樣波形特點:發射脈沖為正脈沖,反射脈沖也為正脈沖但其前沿有負反沖拐點。因故障性質等原因,負反沖大小有差別,但遠小于正脈沖的幅值。此拐點即為故障點的拐點。

沖閃電流采樣波形卡位:定光標時,起點游標線選擇在正脈沖上升沿與基線交點處,如果認為拖動鼠標放的游標線不到位,按“微調”鍵的左、右調節,直到合適處,另外終點游標線選擇在負反沖拐點的下降沿與基線交點處,如果認為拖動鼠標放的游標線不到位,按“微調”鍵的左、右調節,直到合適處,屏幕下方測試結果區顯示故障距離即為主機粗測的故障距離。

如無前沿的小負脈沖出現,但波形周期明顯,就將終點光標定在反射脈沖的上升沿與基線的交點處,屏幕下方測試結果區故障顯示距離因此將增加約15%左右。你只需將顯示故障距離乘以0.85即可得到故障距離,然后按此故障距離去精確定點。

對于手動分析區如果想放大波形,看清拐點,可選擇單屏操作,分析波形并卡位,粗側會誤差更小。

沖閃波形

沖閃法測得故障波形

 

 

注意:調整球隙一般1mm大約代表3KV,請根據被測電纜電壓等級適當調整。

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圖中:T1、 為3KVA/0.22KV調壓器

   T2、 為3KVA/50KV交直流高壓變壓器

   D、 為高壓整流硅堆,大于150KV/0.2A

    C 、 為高壓脈沖電容,容量12μF,耐壓小于40KV

V 、 為電壓表       B、為電流取樣器(配套附件)

以上設備除電流取樣器B之外,其余為外配設備。(注意必須將高壓放電棒與高壓地線連接好方可試驗)

沖閃普配

 

沖閃法現場故障測試 接線示意圖

(配試驗變壓器現場)

 

04.GSHZC-VI多脈沖電纜故障測試儀-2

高壓閃絡測試注意事項

高壓閃絡測試時,由于工作電壓極高,稍有不慎就會對人身及設備造成損失,因此操作中應注意以下幾點:

1、  高壓閃絡測試時,高壓試驗設備應由專業人員操作,儀器接線,調整時應斷電并徹底放電。

2、高壓試驗設備電源與測試儀工作電源分開使用,測試儀連線應遠離高壓線。沖閃法時,電腦應斷掉外接電源及鼠標。

3、高壓設備接地端必須可靠與電纜鎧裝及大地相連,以確保測試成功及設備、人身安全。

4、測試儀安全考慮,閃絡測試時工作菜單一定要選擇在沖閃或直閃狀態,如果錯誤選擇脈沖狀態進行高壓閃絡測試,將可能損壞測試儀內部低壓脈沖電路。

5、測試前,應先對故障電纜加壓放電,確保各連接線點無放電現象,所加電壓已使故障點發生閃絡放電,然后開始投入儀器測試。

6、在有易燃物品的環境中利用高壓測試時,應有保護措施。

 

2020年5月30日 19:40
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