电缆保护层测试和故障定位

发布时间:14-10-16 09:33分类:技术文章 标签:电缆故障定位
进行电缆故障测试
在进行电缆故障测试时,正确选择测试电压十分重要,按照前述方法选择好测试电压后*可以进行连线了。将仪器负极连接到被测电缆金属屏蔽上,将正极连接到大地。实际上,连接极性对测试结果没有过大影响,但为了保证仪器测试结果的复现性,建议使用相同的连接方法。一些新的电缆保护套测试仪带有正负电压模式,即测试接头既可以输出正电压也可以输出负电压,此时*没有连接方法的限制了。
一般测试时间应选择为10分钟。当测试时发现电缆中的电流大于允许值、结果不符合要求或绝缘电阻低于允许值时,需要进行更详细的检查或更频繁的测试。
连接好仪器和被测电缆后,测试电压逐渐上升(*大每秒上升1kV)直到升至3或5kV。在电压上升的过程中,要时刻检查电流的大小。电流突然上升或变化都表示电缆保护套有故障。在升压结束后的测试过程中,仪器可能探测不出单*的闪络故障,因为仪器需要*汇总所有测量信息,再计算结果。如果闪络故障在测试过程中只发生一次,那么由于电缆中电容的干扰,则不容易被探测到。在闪络发生时,电容给电缆充电,使信号趋于平缓,不易探测。这种现象会发生在较长的电缆中。新型的电缆保护套测试仪能够监测并记录这种微小的电压变化,并将其纳入*终的结果计算。
测试安全
在测试过程中,电缆的放电和接地不良*容易引起人员伤亡事故,所以这两个方面需要特别注意。因为电缆屏蔽层和保护套之间存在电容,当这些电容被充满电时,所含的能量是十分危险的,操作不当*可能会发生严重事故。
例如一般的屏蔽层电容为1200pF/m,当电缆长度为1000m时,电容为1.2uF。当充满电时电缆中含有的能量为15J(焦耳),如果直接触摸,会产生严重后果。
当进行电缆测试时,需要*将被测电缆断开,并进行放电,随后才能将测试仪器连接到电缆上。只有检查连接正确后,才能开启仪器测试。
在高压环境下工作时,请检查以下5点安全注意事项: •断电
•防止电力系统重新上电 •确认被测物体没有电压 •将被测物体接地或短路
•将可能产生电荷的物体屏蔽 电缆保护套故障预定位
电缆保护套故障精确定位费时费力,特别是对于长度较长的电缆,有时需要连续工作几天的时间。因此建议在进行精确定位前进行故障预定位。直接精确定位不仅耗费时间,而且如果将电压长时间加在故障点处,有可能造成热量集中,形成更大的破坏。
预定位的方法有很多,可以使用不同类型的电桥,但是不管使用哪种电桥,都需要具备高压保护装置,因为测试时加载在电缆上的电压可能会高达10kV(一般电桥的*高电压为100V,远远达不到电缆保护套故障预定位的要求)。也可以使用比较法定位,仪器分别测出在故障点前后的电压、电流和电阻,并把他们的比例转换为电缆长度。使用这种预定位方法时,仪器会测量每一部分的电压降和相应的电流。而因为接入测量电路的电阻较高,电流很低,因此没有扩大电缆故障或烧穿的危险。
下面的章节将具体介绍电压降测试方法的电路接线图、原理和应用等。经过多年的实践,这种方法已经被数千次试验所证明,可靠性良好。电压降测试方法不需要复杂的测量仪器、技术或计算方法,只需输入电缆长度,*可以全自动测试出故障点的大概位置。
下面的章节会使用到的物理量符号由上图定义
其中,L为电缆的总长度,下标为N的代表故障电缆近端的物理量,F代表故障电缆远端的物理量。
(待续)

发布时间:14-10-16 10:02分类:技术文章 标签:电缆故障定位
本节将介绍电缆外护套故障预定位的方法和原理,并列出这些方法的优缺点。在介绍之前,*澳门新蒲京官网网址,强调一下后面文章中所用的符号的含义:
文章中所用物理符号的含义
其中,L为电缆的总长度,下标为N的代表故障电缆近端的物理量,F代表故障电缆远端的物理量。
使用比较法或电压降法进行预定位
根据下图所示,测试时在电缆屏蔽层和大地之间连接一个恒流源G(用Black表示)。进行测试时,被测电缆的两端需要全部断开,以防突然上电造成事故!如果电缆外护套存在故障,那么从仪器中流出的电流经过故障点电阻(Rfault),流经大地,返回仪器。
电流流过的距离为LN(从电缆近端到故障点),又因为屏蔽中存在电阻,所以会产生几毫伏的电压UN。
将电压表连接到测试系统中(没有故障的回路,用Green表示),可以使用故障电缆的线芯或其它完整电缆的屏蔽或线芯进行连接。电压表测量到的电压即为UN。
对于电压表使用的线芯,因为没有电流流过,所以线芯电阻不会被计入*终的电压测量值中。这也是电压降法相比于电桥法的优势之一。
在第二次测量时,恒流源加在辅助测量电缆和大地之间(辅助测量电缆为没有问题的电缆,用White表示)。电流流经辅助测量电缆,从故障电缆屏蔽层远端流向故障点,*终流入大地返回仪器。
此时电压表的接法不变,测量到的是故障电缆屏蔽层远端到故障点处的电压,即LF段屏蔽层产生的电压UF。同理电压表使用的线芯没有电流流过不会产生电压降。
根据
导体的电阻和导体长度成正比。因此电流恒定时,电压之比等于电阻之比,而电阻之比等于各段导体的长度之比。从而通过计算电压的比值,即可得到故障点的距离。
使用电压降法预定位故障点时,*重要的*是持续、稳定、可识别的电流。如果两次测试时使用的电流不同,会造成很大的测量误差。有两种方法可以避免上述测量误差。*种方法是使用高质量的恒流源,提供满足测量精度要求的电流。第二种方法是每次测试完毕后*计算出电阻数值,在进行下次测试。使用电阻值求故障点位置可以避免电流不同时引起的误差。
测试时,连线处的接触电阻会对测量精度产生一些影响。如果对精度要求较高,请注意降低接触电阻。
有时,测试的现场情况可能比较复杂,一段电缆的外护套有多处破损。这时,使用电压降法预定位故障点的精度*比较低了。对于有两个以上故障点的电缆,需要调整仪器输出电压,随着测试电压不断升高,击穿电压较低的故障点*被定位出来,随后击穿电压较高的故障点才能被定位出来,如下图所示。测试仪器并不能判断哪个故障点是*个,哪个是第二个,因此仪器会给出这两个故障点之间的一个位置(通常是电缆长度的一半)。如果测试结果为故障点位于50%的电缆长度处,那么*要进行更详细的测试,判断电缆外护套有多个故障点还是单一故障点确实位于电缆中央。
使用双极性电压降法测试
为了提高电压降法预定位电缆外护套故障的准确性,可以使用双极性法测试。双极性法可以有效降低热效应和化学物质产生的干扰。
导体上的温差可能会导致导体发生极化,产生极化电压,如果在测量过程中把这个电压纳入计算,将会极大地影响测量的准确性。一些化学元素也会产生干扰电压,例如金属矿石和土壤中的盐分。另外湿度也会影响*终的测量结果。使用双极性法测试可以排除这些干扰因素的影响,使测量结果更精确。
电压降法的优点和缺点 电压降法的优点有:
•相比于电桥法,电压降法的预定位精度显著提高 •高灵敏度
•可以忽略辅助测量线缆的电阻 •可以忽略屏蔽和线芯电阻的区别
•不需要进行复杂的计算 •测量时间短,不需要等待电桥平衡
•对测试线的接触电阻不敏感 电压降法的缺点有:
•对于一段线缆上的多点故障不能有效定位 使用电桥法进行预定位
不同于电压降法使用电压进行位置计算,电桥法通常使用电阻比值进行计算。因此一切会干扰电阻数值的因素都必须被排除,电桥与被测电缆的接触电阻也需要特别注意。测试者可以通过清理连接面、使用大夹钳替代小夹子连接等方法降低接触电阻。
电桥法测量时,接入测试系统的电缆的电阻必须均匀,并且在测量过程中不能有任何变化。一些老旧、内部有水或存在腐蚀的电缆,它们的屏蔽层电阻*不能满足要求。另一些屏蔽层有交联或接头的电缆也不能满足测试需求。如果对这些问题不加以考虑,*后得出的测量结果可能偏差过大。
对于外护套上有石墨涂层的电缆,因为石墨层电阻较小,测试电流不经过大地,而是经过石墨涂层流回仪器。
电缆外护套故障的预定位可以通过高压电桥完成,在测试时需要连接一根参比电缆,此电缆必须完整且没有外护套故障。下图是电桥法预定位的接线图。
可以使用任何高压电源提供测试电压。
调整完电桥后,可以通过下式计算故障点距离: 电桥法测量的缺点
电桥法测量干扰因素很多,例如:
•测量电流的强度:电流强度对测量的精确度有影响;定位外护套故障需要较大电流和电压
•环路电阻 •高压发生器和测量系统的接入电阻,电位计和测量系统的接入电阻
•电位计的灵敏度 •电位计的线性度 •测试线的接触电阻会影响精确度
•不能检测多处故障