电力电缆故障的探测技术

2018-04-17

 在电力行业和一些利用电缆的行业,尤其是在一些复杂的电力系统中,要找到地下电缆线路的故障是非常困难的事。但是,在这方面功能多样且操作简便的设备不停出现,不但可以下降探测故障的高额成本,而且可以减少艰苦查找电缆故障时不可避免的长时间停电,给排除故障带来了很多简便。

  在地下直埋电缆和地下住宅配电 (URD)系统中探测故障是一件非常费时的事,并且会对用户引起十分不便的停电,某些技术还可能会损坏电缆。而对一些技术要求高的设备,其操作较为复杂,只有受过严格培训的操作人员才能使用,这给这类技术设备的推广应用带来了许多不便。因此,选择合适的技术,部分地取决于故障探测器的设计人员了解的电缆系统设计的知识,也部分地取决于设备和操作人员对这方面的专业技术知识的了解。有了合适的设备和在现场工作的专业技术,是快速有效地探测故障的一步。

  许多电力公司采用锤击 ( 脉冲 )法。这种技术在一个简单的电缆系统中探测高阻故障是有效的。锤击法包括采用一个脉冲或冲击电压来冲击停电的电缆,当一个有效的高压脉冲击中故障区域时,故障点就闪络,并产生一个操作人员可听见的沿电缆表面传输的锤击声。但探测电缆故障往往需要几次锤击,多次重复冲击可能会损坏电缆。 

  不过据美国西雅图市照明公司负责电气安装和维修的管理人员 Dennis Minier说,由于这种方法简便易行,因此他们一直采用锤击法来探测电缆故障。

  时域反射测量法(TDR)是一种在电缆结构上通过改变所产生的脉冲反射来显示的低压电弧反射技术。这种脉冲反射是记录在TDR 的屏幕上,并且同特性图形 ( 在故障前进行和记录的特性图形 )相比较,或者与同一条电缆线路上的健全相所作出的特性图形相比较。故障点的距离是由图形散射点来确定的。 TDR法是探测低阻故障有效的方法之一。问题是 TDR的图形分析需要经培训过的和有经验的操作员来进行分析操作。 

  高阻故障和复杂的系统,就要求设备具有更高的能量等级。高压电弧反射的一些方法,例如数字式电弧反射法和差异电弧反射法,均要求特殊的设备和经严格培训过的操作员操作。 

由于电弧反射法十分复杂,使得锤击法仍然是通用的应用技术。这种技术比较简单,无需特殊的仪器,也不要求熟练的分析人员。而新仪器具有多功能性,用于锤击法可以使电缆的潜在损坏减少到小。 

  在电缆上使用脉冲的时间尽量短,且能提高故障探测效率,是许多电力公司共同追求的目标。在地下直埋电缆和简单的地下住宅配电系统中,目前有两种装置可以达到以上两个目标。 

  一种装置是由美国加州帕洛阿尔托市的美国电力研究协会开发的,叫做快速故障探测器 (FFF) 。这种 FFF可探测回路断电之前,当电缆一次燃弧时由故障发射出的波形,而被捕获的波形,经处理储存在 FFF 监视器中,而监视器是连接在 URD系统中通常的断开点。这种装置有两个传感器,以便监视一个回路两半边的暂态故障。当故障发生时,两个暂态峰值之间的时间间隔给出了到故障点的距离。FFF 能自动地工作,并且无需严格培训的操作人员。这种廉价的装置,完全可以安装在 URD回路中,作为监测仪器,以探查所发生的故障。或者说在故障发生之后,该装置可以作为探测工具使用。由于该装置在故障之后采用电缆额定值或低于额定值的电压脉冲进行一次性的冲击,而且放电只进行一次,因此对电缆损坏的机会小。

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