1-电缆故障定位原理与新技术课件.ppt

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1、 国际范围电力电缆故障定位国际范围电力电缆故障定位最新技术和新方法最新技术和新方法提提 纲纲电缆基本知识与分类电缆故障定位原理1:判断故障性质电缆故障定位原理2:预定位电缆故障定位原理3:电缆管线定位电缆故障定位原理4:精确定点CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved26-35kV6-35kV交联聚乙烯交联聚乙烯XLPEXLPE绝缘电力电缆绝缘电力电缆CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved3油浸纸绝缘电力电缆局部放电的原因汇总油浸纸绝缘电力电缆局部放电的原因汇总由于负荷

2、过载热效应或电缆纸浸渍生产由于负荷过载热效应或电缆纸浸渍生产质量不良导致的局部电缆绝缘层干涸质量不良导致的局部电缆绝缘层干涸由于铅护层腐蚀引起的绝缘由于铅护层腐蚀引起的绝缘层进水层进水场强集中区域场强集中区域电缆纸层与层之间的沿面局部放电形成的电缆纸层与层之间的沿面局部放电形成的 碳化痕迹碳化痕迹电缆纸电缆纸1-10米左右米左右资料来源资料来源:VWEW Infotag 2004;contribution AVISO CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved4重作过渡接头后局放恢复重作过渡接头后局放恢复到正常水平到正常水平现场实测案

3、例 4 mixed cable PILC/XLPE CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved5电力电缆的基本结构电力电缆的基本结构电缆 苹果导体 果核绝缘 果肉护套 果皮除1至3kV电缆外，均有屏蔽层CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved6电缆的护层电缆的护层为使电缆适应各种使用环境的要求而在电缆上所施加的保护覆盖层，叫电缆护层。内护层，外护层可大致分为：金属护层、塑料护层，复合护层、特种护层。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allr

4、ightsreserved7电缆的分类电缆的分类根据IEC国际标准，电缆定义是：用以传输电(磁)能、信息和实现电磁能转换的线材产品。电力电缆，如聚氯乙烯电力电缆，交联XLPE力缆通信电缆和通信光纤,如中移动、中国电信、联通等控制电缆,如发电厂内汽轮机和发电机控制用电缆裸导线，如架空线，铁塔、电线杆上架设绕组线，如漆包线，在变压器、电动机内油井电缆，对防油浸和机械拉力有特殊要求煤矿电缆电气装备用电线电缆，如布电线、船用电缆等CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved8电力电缆的基本结构电力电缆的基本结构(110-500kV)(110-5

5、00kV)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved9聚氯乙烯电力电缆图片聚氯乙烯电力电缆图片:380V:380VCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved10电缆故障定位原理电缆故障定位原理1:1:判断故障性质判断故障性质需要仪表：万用表和摇表（高阻计）各一只，最好是指针式用摇表分别测量线芯对地绝缘电阻和相间绝缘电阻，单位：兆欧在电缆远端将三相短路，在近端用万用表测量相间导体电阻，单位：欧姆CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allright

6、sreserved11判断故障性质判断故障性质举例1：线芯间绝缘电阻：AB=2500兆；BC=8兆，CA=2500兆；线芯对地绝缘电阻：A=2500兆；B=5兆，C=3兆；导通试验，末端三相短路：AB=0欧姆；BC=0欧姆，CA=0欧姆；由此判断，该故障属于BC两相接地故障，同时短路CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved13电缆故障类型电缆故障类型低阻接地故障高阻接地故障短路故障断线故障闪络性故障混合故障CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved14电缆故障的原因电缆故障

7、的原因外力损伤（当时因外力破坏发生的直接故障和因外力损伤后来发生电缆故障）绝缘受潮（附件密封不良或本体有小孔）绝缘老化变质（过热）过电压制造质量、设计质量、施工质量外护层受地下酸碱腐蚀CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved15根据故障性质决定选用合适仪器根据故障性质决定选用合适仪器电缆故障定位仪器不是越贵越好合适的仪器，一把钥匙开一把锁用合适的仪器找对应类型的电缆故障选对仪器，事办功倍，效率极高选错仪器，事倍功办，效率极低CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved16低阻

8、接地故障的仪器选择低阻接地故障的仪器选择选择：脉冲反射仪或电桥法脉冲反射仪，应用低压脉冲法，即低压脉冲法雷达原理，适用于0-1k欧姆故障绝缘电阻低压电桥法，应用惠斯通电桥原理，低压直流电源为电桥电源，适用于0-10k欧姆故障绝缘电阻,如QF1A电桥CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved17高阻接地故障的仪器选择高阻接地故障的仪器选择手推车式一体化电缆故障定位系统应用弧反射法预定位专利技术应用声磁同步法精确定点专利技术先用高压脉冲信号将高阻瞬间击穿再用低压脉冲信号快速测量故障点反射是高阻瞬间转化为低阻的可靠仪器一体化仪器，无需现场分

9、体式接线，确保电缆检修和运行人员的人身安全CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved18短路故障的仪器选择短路故障的仪器选择如短路故障的相间绝缘电阻在0-1k欧姆，则选用脉冲反射仪，E15（15公里测量范围），D30（30公里测量范围），MFX（3.5公里测量范围）如短路故障的相间绝缘电阻在1k欧姆以上,则绝缘电阻较高的一相接地,绝缘电阻较低的一相为故障相,应用S32手推车CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved19断线故障的仪器选择断线故障的仪器选择预定位选择:脉冲反射仪

10、精确定点选择,S32手推车系统CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved20闪络型电缆故障的仪器选择闪络型电缆故障的仪器选择选择1：S32手推车系统选择2：M型电桥、LDM-15高压电桥选择3：电缆故障测试车,如沈阳供电公司等,提高利用率CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved21混合型电缆故障的仪器选择混合型电缆故障的仪器选择选择1：脉冲反射仪，E15，D30，MFX脉冲反射仪选择2：绝缘电阻1k欧姆以上,S32手推车系统选择3：M型电桥、LDM-15高压电桥选择4：电缆

11、故障测试车CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved22电缆故障定位原理电缆故障定位原理2:2:预定位预定位预定位，又称电缆故障测距，在电缆的一端使用仪器确定电缆故障点距离常用的方法有电桥法和波反射法电桥法：低压电桥法和高压电桥法波反射法：一次脉冲法（低压脉冲法）、二次脉冲法、弧反射法、三次脉冲法等CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved23惠斯通电桥的基本原理惠斯通电桥的基本原理利用故障点两侧的电缆线芯电阻与比例电阻构成Whitestone/Murray电桥，是传统，经典

12、的定位方法 CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved24电桥的等效电路电桥的等效电路设被测电缆两端至击穿点的距离为L1和L2，电缆全长为L，它们对应的线芯电阻为R1，R2 显然 L1/L2=R1/R2 接入电桥后构成如右电路 图中r1+r2=r0 为比例电位器，其电阻值对应于刻度盘读数P 平衡后有L1/L2=R1/R2=r1/r2 L1/L=r1/r0=P%（百分之P）因此L1=P%2LCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved25电桥法的特点电桥法的特点利用故障点两侧的电

13、缆线芯电阻与比例电阻构成Murray电桥，是传统，经典的定位方法。设备价格低，操作简单。由于过去低压电桥法仪器测量电压低，通常被认为不适宜高阻。引线采用四端子测量，可获得高精度定位比例。须将电桥置于高压侧，而操作钮安全接地，确保人身安全。高压电桥彻底解决了电桥法用于高阻定位的局限性。电桥法无盲区、精确、使用方便CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved26波反射法波反射法l脉冲波在电缆中以一定速度传播，在电缆击穿点或电缆端部反射，波反射法根据脉冲的时间差定位，适用范围广，可以定位未知电缆长度及断线故障。CI-CableIdentifi

14、er,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved27txlxl =v tx2xvtxlx脉冲往返传播时间电缆长度波速度l =2xv tx2v波速的一半传播时间和距离传播时间和距离脉冲反射原理脉冲反射原理Mai0028 弧反射法弧反射法弧反射法弧反射法ARM ARM ARM ARM 的优势的优势的优势的优势-先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点-然后然后然后然后T30ET30ET30ET30E数码脉冲反射仪快速无盲区采集信号数码脉冲反射仪快速无盲区采集信号数码脉冲反射仪快速无盲区采集信号数码脉冲反射

15、仪快速无盲区采集信号-储能电容器上的全部电压加到故障电缆上储能电容器上的全部电压加到故障电缆上储能电容器上的全部电压加到故障电缆上储能电容器上的全部电压加到故障电缆上,无任何无任何无任何无任何电压损失电压损失电压损失电压损失G=SebaKMTSebaKMTSebaKMTSebaKMT 公司公司公司公司 ARMARMARMARM弧反射法弧反射法弧反射法弧反射法故障定位原理图故障定位原理图故障定位原理图故障定位原理图HV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitTeleflexTeleflexTele

16、flexTeleflexARMARM弧反射法专利滤波器弧反射法专利滤波器Faulty CableCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved29 二次脉冲法二次脉冲法二次脉冲法二次脉冲法 技术特点技术特点技术特点技术特点-先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点先通过高压单元瞬间击穿故障点-必须经过一段时间延迟后才能测量到波形必须经过一段时间延迟后才能测量到波形必须经过一段时间延迟后才能测量到波形必须经过一段时间延迟后才能测量到波形-储能电容器上的部分电压在储能电容器上的部分电压在储能电容器上

17、的部分电压在储能电容器上的部分电压在300300欧姆电欧姆电欧姆电欧姆电阻上产生电压损失阻上产生电压损失阻上产生电压损失阻上产生电压损失,无法全部加到故障电无法全部加到故障电无法全部加到故障电无法全部加到故障电缆缆缆缆G=二次脉冲法二次脉冲法二次脉冲法二次脉冲法故障定位原理图故障定位原理图故障定位原理图故障定位原理图HV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitHV-Unit Surge UnitTeleflexTeleflexTeleflexTeleflex二次脉冲法滤波器二次脉冲法滤波器Faulty Cable300 300 C

18、I-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved30Peaktopeak=LG=脉冲电流脉冲电流脉冲电流脉冲电流法法法法 技术特点技术特点技术特点技术特点-电压需要一直升压电压需要一直升压电压需要一直升压电压需要一直升压,直到故障点击穿或高压直到故障点击穿或高压直到故障点击穿或高压直到故障点击穿或高压脉冲发生器发出高压脉冲脉冲发生器发出高压脉冲脉冲发生器发出高压脉冲脉冲发生器发出高压脉冲-只能被动测量行波只能被动测量行波只能被动测量行波只能被动测量行波,波形依赖行波频率波形依赖行波频率波形依赖行波频率波形依赖行波频率,有时有时有时有时清楚清楚

19、清楚清楚,有时很难辨认有时很难辨认有时很难辨认有时很难辨认-通过耦合线圈得到波形通过耦合线圈得到波形通过耦合线圈得到波形通过耦合线圈得到波形,准确性降低准确性降低准确性降低准确性降低TeleflexTeleflexSurge UnitSurge Unit ororDCDCTestTestSetSet脉冲电流法脉冲电流法脉冲电流法脉冲电流法,国产技术国产技术国产技术国产技术FaultyCableCI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved31弧反射法的弧反射法的参考波形和故障波形参考波形和故障波形CI-CableIdentifier,(c

20、)SebaKMT2007,allrightsreserved32等效电路图等效电路图电缆模型电缆模型电缆截面RLGC电缆的等效电路图电缆的等效电路图C.G.L.R.并联电容并联电容 并联电导并联电导 串联电感串联电感串联电阻串联电阻CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved330%100%窄脉冲高衰减，传播较近的距离原因:包含高频元件0%100%宽脉冲脉冲反射仪好电缆脉冲宽度的影响脉冲宽度的影响反射波形反射波形(100%反射反射)低衰减，传播较远的距离原因:包含低频元件CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007

21、,allrightsreserved34电缆故障定位原理电缆故障定位原理3:3:电缆路径定位电缆路径定位并非必须步骤，如电缆档案齐全，路径清楚则省略本环节该步骤解决的目标问题：城市改造频繁，图纸中的参照物消失；用户没有电缆资料保管意识，竣工后没有保存电缆路径资料由于电力电缆运行时具有高压，按照电力规程，除定出管线位置外，还需进行电缆准确识别，确保锯电缆时的人身和设备安全CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved35无源信号无源信号电力信号电力信号 50/60HZ无线电信号无线电信号 微波通讯微波通讯管线探测管线上的无源信号用来管线上的

22、无源信号用来做管线定位，不适合做做管线定位，不适合做深度测量。深度测量。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved36管线仪发射机器的连接管线仪发射机器的连接三种方法三种方法选择需要的发射功率!选择最适合的方法!有可能使用在运行电缆上接收信号随距离减弱最佳连接方式直接连接直接连接不可能使用在运行电缆上音频发生器输出功率3W至500W优点和缺点感应耦合感应耦合CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved373.13.1直连法（有源探测直连法（有源探测）当信号线方便连当信号线方便连

23、到管线上时，优先到管线上时，优先采用直连法。采用直连法。接地线尽可能与管接地线尽可能与管道方向垂直。道方向垂直。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved383.23.2夹钳法夹钳法（有源探测）（有源探测）夹钳法是给电缆施加信夹钳法是给电缆施加信号的一种很方便的方法。号的一种很方便的方法。尤其适合电力电缆尤其适合电力电缆连接好夹钳后打开发射机连接好夹钳后打开发射机电源。必要时电缆的两边接电源。必要时电缆的两边接地。地。不要在没有绝缘的带电不要在没有绝缘的带电导体上使用夹钳法。导体上使用夹钳法。被夹上的电缆信号最强。被夹上的电缆信号最强

24、。CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved393.33.3感应法感应法（有源探测）（有源探测）在没有连接点的情况下可以使用在没有连接点的情况下可以使用感应法施加信号。感应法施加信号。可能的话尽量使用直连法，因为可能的话尽量使用直连法，因为直连法的效果更好。直连法的效果更好。将发射机平行地放在管线上方，信将发射机平行地放在管线上方，信号同样可以施加到管线上，简单快号同样可以施加到管线上，简单快捷。捷。信号同时也会加到别的管线上，因此信号同时也会加到别的管线上，因此探测精度会受到影响。探测精度会受到影响。CI-CableIdentifi

25、er,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved40路径测寻（最大值方式路径测寻（最大值方式)测寻线圈在水平位置音频电流产生的磁场信号和音量的强度信号和音量的强度音频音频发生器发生器CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved41测寻线圈在垂直位置路径测寻（最小值方式路径测寻（最小值方式)音频电流产生的磁场信号和音量的强度信号和音量的强度音频音频发生器发生器CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved42路径测寻（超级峰值方式路径测寻（超级峰值方式Super

26、Maximum）最小值法最大值法反向的最小值Super Maximum超级峰值方式超级峰值方式CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved43超级峰值法在多条平行运行电缆定位的技术优势超级峰值法在多条平行运行电缆定位的技术优势0Minimum-Signal1.5SideDistanceSignalDepth-543210123451.50Maximum-Signal1.5SideDistanceSignalDepth-543210123451.50Super-Maximum1.5SideDistanceSignalDepth-54321

27、0123451.5CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved44三种测试方法的比较三种测试方法的比较最大值法最大值法优点:电缆管线上方信号接收最强缺点:信号变化较缓，故精确度较低最小值法最小值法优点:精度高缺点:正确的电缆路径左右均有很强的信号，有时无法识别最小值超级峰值法超级峰值法优点:在电缆路径上方信号突然增强，因而精度高，分辨率高CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved45电缆故障定位原理电缆故障定位原理4:4:精确定点精确定点精确定点：电缆运行或检修技术人员根据电缆

28、故障预定位的结果，在电缆故障点附近，通过仪器和设备对电缆故障点的位置进行精确定位的过程。这一步骤的结论是在0.1米的范围内指出故障点位置。基本方法是声磁同步法、跨步电压法和音频感应法CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved46高压脉冲发生器高压脉冲发生器4.1声磁同步法精确定点CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved478kV8kV8kV8kV8kV8kV8kVsingleCEsingleCS=CECS=4CE16 kV 档位时档位时不同的匹配电容8 kV 档时的电容档时

29、的电容32 kV 档位时档位时4.1高压单元电容配置高压单元电容配置W=CU12 2冲击能量4CS=CECECECI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved484.1 管道中电缆故障的定位管道中电缆故障的定位lx=lgt1t1t2+举例:t1=38,4,t2=10,3,lg=50m38,438,410,3+lx=50=39,4mlgt1t2l1l2CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved49探测线圈故障4.24.2音频绞合法音频绞合法精确定点精确定点相间死接地故障相间死接地故

30、障(三芯三芯)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved501)开始界面开始界面2)最大法最大法,最小法最小法,信号以及深度和电流显示信号以及深度和电流显示4.24.2最小扭曲法精确定点相间死接地故障最小扭曲法精确定点相间死接地故障(单芯单芯)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved514.24.2最小扭曲法精确定点相间死接地故障最小扭曲法精确定点相间死接地故障(单芯单芯)CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved

31、52+-V0+-V0+-V0+4.3 4.3 外护套故障、接地故障精确定点外护套故障、接地故障精确定点 跨步电压法跨步电压法0.5kV接地故障电阻CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved53+-MMG5V0+-V0+-V0+-V0+-V0+-故障右测故障右测故障左测故障左测4.3 4.3 外护套故障、接地故障精确定点外护套故障、接地故障精确定点 跨步电压法跨步电压法CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved544.3 在坚硬地面上进行跨步电压法精确定点在坚硬地面上进行跨步电压法精确定点CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved554.3 4.3 海底电缆的外护套故障海底电缆的外护套故障CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved56总总 结结电缆故障测试的4步骤：（1）判断故障性质；（2）预定位；（3）管线定位；（4）精确定点.精确定点是关键任何公司、任何技术都在这4个环节以内电缆故障定位原理自有电缆运行以来，方法依旧，而面目日新CI-CableIdentifier,(c)SebaKMT2007,allrightsreserved57