地下電纜故障定位儀如何定位電纜的地下斷層
測試電纜并確定絕緣完整性的常用方法是使用Hi-pot測試。在耐壓測試中,施加直流電壓5至15分鐘。高電位測試是蠻力測試;可以檢測到即將發(fā)生的故障,但無法量化由于老化導(dǎo)致的劣化程度。
測試電纜完整性的另一種選擇:交流測試不會(huì)降低固體介電絕緣性(或至少會(huì)更慢地降低其絕緣性)。與直流測試相比,使用極低頻交流測試(約0.1 Hz)對老化電纜的損壞可能較小。
故障定位
公用事業(yè)公司使用地下電纜故障定位儀工具和各種技術(shù)來定位地下斷層。在隨后的幾段中將描述其中的幾個(gè)。
分而治之
在保險(xiǎn)絲已熔斷的徑向分接頭上,工作人員通過打開位置的電纜來縮小故障部分的范圍。機(jī)組人員首先打開中心附近的電纜,然后更換保險(xiǎn)絲。如果保險(xiǎn)絲燒斷,則故障在上游;如果沒有燒斷,則故障在下游。
然后,機(jī)組人員在其余部分的中心附近打開電纜,并在適當(dāng)?shù)姆侄吸c(diǎn)(通常為焊盤式變壓器)上將電路一分為二。當(dāng)然,每次電纜發(fā)生故障時(shí),在故障位置都會(huì)造成更大的損壞,并且系統(tǒng)的其余部分會(huì)承受承載故障電流的壓力。使用限流熔斷器可減少故障電流應(yīng)力,但會(huì)增加成本。
故障指示燈
故障電路指示器(FCI)是夾在電纜周圍的小型設(shè)備,用于測量電流并發(fā)出故障電流通過信號。正常情況下,它們適用于板裝變壓器。故障電路指示器不能查明故障;它們可以識別電纜部分的故障。
圖1-典型的URD故障指示器應(yīng)用
識別出故障部分之后,工作人員必須使用另一種方法,例如擊器,以精確識別故障。如果整個(gè)部分都在管道中,則工作人員無需查明位置。他們只需拉動(dòng)電纜并更換電纜(如果從外部可以看到有故障的部分,則可以對其進(jìn)行維修)。導(dǎo)管中的電纜需要不太精確的故障位置;機(jī)組僅需要識別給定導(dǎo)管部分的故障。
公用事業(yè)公司針對故障電路指示器的主要依據(jù)是減少客戶中斷的時(shí)間。相對于分治法,有故障的電路指示器可以顯著減少故障發(fā)現(xiàn)階段。發(fā)出聲音或帶有外部指示燈的型號會(huì)減少打開機(jī)柜所需的時(shí)間。實(shí)用程序在URD回路上使用大多數(shù)故障指示器。每個(gè)變壓器帶有一個(gè)故障指示器(參見圖1),工作人員可以識別出故障部分并立即重新配置回路,以恢復(fù)所有客戶的電力。然后,機(jī)組人員可以繼續(xù)查明故障并進(jìn)行維修(甚至將維修推遲更方便的時(shí)間)。
對于較大的住宅區(qū)或穿過商業(yè)區(qū)的電路,位置更加復(fù)雜。除變壓器外,故障指示器還應(yīng)放置在每個(gè)分段或接線盒處。在三相電路上,可以使用三相故障指示器或三個(gè)單相指示器。單相指示器可識別故障相(顯著優(yōu)勢)。故障指示器的其他有用位置在架空電路的電纜段的兩端,這在河流交叉口或主要高速公路下很常見。這些部分沒有熔斷,但是故障指示器將向巡邏人員顯示電纜部分是否發(fā)生故障。
故障指示器可以通過多種方式重置。在手動(dòng)復(fù)位裝置上,機(jī)組人員一旦跳閘,必須將其復(fù)位。這些單元不太可能可靠地指示故障。自復(fù)位設(shè)備會(huì)根據(jù)電流,電壓或時(shí)間自動(dòng)復(fù)位,因此精度更高。電流復(fù)位是最常見的。跳閘后,如果設(shè)備檢測到高于閾值的電流,則會(huì)重置。使用電流復(fù)位時(shí),此時(shí)的最小電路負(fù)載必須高于閾值,否則設(shè)備將永遠(yuǎn)不會(huì)復(fù)位。在URD回路上,應(yīng)用電流重置指示器時(shí),請考慮開路點(diǎn)可能會(huì)改變。
這將更改故障指示器看到的電流。再次,確保電路負(fù)載足以重置故障指示器。電壓復(fù)位模型提供電壓傳感器;當(dāng)電壓超過某個(gè)值時(shí)(電壓傳感器感測到次級電壓或彎頭的電容測試點(diǎn))。時(shí)間重置單位只需在給定的時(shí)間長度后重置。
故障指示器僅應(yīng)針對故障進(jìn)行操作-不適用于負(fù)載,不適用于浪涌,不可用于雷電以及不可用于回饋電流。錯(cuò)誤的讀數(shù)會(huì)使工作人員無所適從,尋找故障。重合閘操作還會(huì)導(dǎo)致負(fù)載和變壓器涌入,這可能會(huì)錯(cuò)誤地使故障指示器跳閘。浪涌抑制功能在通電后最多可禁用跳閘一秒鐘。
在單相抽頭上,實(shí)際上僅對于手動(dòng)重置的故障指示器才需要浪涌抑制器(帶有熔斷器熔斷的故障相不會(huì)有影響下游故障指示器的浪涌)。相鄰電纜的故障也可能導(dǎo)致指示器跳閘;磁場耦合到拾波線圈中。屏蔽可以幫助防止這種情況。
幾種情況導(dǎo)致回饋,可能會(huì)使故障指示器跳閘。在故障的下游,電纜中存儲(chǔ)的電荷會(huì)沖入故障,可能會(huì)觸發(fā)故障指示器。
高架系統(tǒng)上附近的電容器組可能會(huì)使突流更加嚴(yán)重。電機(jī)和其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備也會(huì)回饋故障。為避免誤跳閘,請使用較高的設(shè)定值。帶過濾功能的設(shè)備會(huì)降低指示器對瞬態(tài)電流的敏感性,但也有幫助,但是過多的過濾可能會(huì)使故障電路指示器無法檢測到限流熔斷器迅速清除的故障。
自復(fù)位故障指示器也可能錯(cuò)誤地復(fù)位。回饋電流和電壓可以重置故障指示器。在一相跳閘的三相電路中,故障相可以通過三相變壓器連接反向饋電,從而提供足夠的電流或電壓來重置故障電路指示器。在單相電路上,這些都不是問題。通常,單相應(yīng)用要容易得多;我們沒有回饋問題,也沒有因附近電纜故障而導(dǎo)致指示器跳閘的問題。
故障指示器可能具有閾值類型的跳閘特性,例如瞬時(shí)繼電器(高于設(shè)定點(diǎn)的任何電流都會(huì)使信號跳閘),或者它們可能具有時(shí)間過電流特性,對于更高的電流,跳閘會(huì)更快。那些具有過電流特性的單元應(yīng)與限流熔斷器的最小清除曲線配合使用,以確保其正常工作。另一種類型的故障指示器使用自適應(yīng)設(shè)置,該設(shè)置會(huì)根據(jù)電流的突然增加隨后失去電流而跳閘。
將故障指示器的跳閘級別設(shè)置為小于可用故障電流的50%或500 A(以較小者為準(zhǔn))。脫扣閾值應(yīng)至少為電路負(fù)載的2至3倍,以最大程度地減少錯(cuò)誤指示。僅在重載電纜上的長饋線(低故障電流)結(jié)束時(shí),這兩種情況幾乎不會(huì)發(fā)生沖突。
通常,故障指示器是固定的設(shè)備,但它們可用于有針對性的故障定位。當(dāng)機(jī)組人員到達(dá)故障且隔離的部分時(shí),他們首先在部分之間使用故障指示器(通常在板裝變壓器上)。機(jī)組人員重新給故障部分通電,然后檢查故障指示器以識別故障部分。只有一個(gè)額外的故障施加到電路,而不是出現(xiàn)多個(gè)故障。
斷面測試機(jī)組隔離電纜的一部分并施加直流耐壓電壓。如果電纜保持高壓電壓,則工作人員將繼續(xù)進(jìn)行下一節(jié)并重復(fù)操作,直到找到無法保持高壓電壓的電纜。因?yàn)殡妷菏侵绷麟?,所以電纜必須與變壓器隔離。
作為一種較快的變化,可以使用高壓棒,這些棒使用交流線電壓向隔離的電纜部分施加直流電壓。擊器向電纜施加脈沖直流電壓。顧名思義,在故障時(shí),由于故障點(diǎn)處的間隙反復(fù)產(chǎn)生火花,因此擊器發(fā)出的聲音像重?fù)袈曇粯?。擊器為電容器充電,并使用觸發(fā)的間隙將電容器的電荷釋放到電纜中。機(jī)組人員可以通過聆聽撞擊聲來發(fā)現(xiàn)故障。聲學(xué)增強(qiáng)設(shè)備可以幫助機(jī)組人員找出微弱的重?fù)袈?;能夠吸收電弧放電產(chǎn)生的射頻干擾的天線也有助于查明故障。擊器有助于找到確切的故障位置,以便機(jī)組人員可以開始挖掘。在15 kV級系統(tǒng)上。
盡管脈沖放電對電纜的損害要比穩(wěn)定的直流電壓小,但公用事業(yè)機(jī)構(gòu)擔(dān)心擊打會(huì)損壞電纜的未損壞部分。當(dāng)雷擊脈沖使電纜斷開時(shí),傳入的浪涌會(huì)越過故障。當(dāng)它到達(dá)開路點(diǎn)時(shí),電壓加倍,然后電壓脈沖在開路點(diǎn)和故障之間來回跳動(dòng),從+2切換到–2E(其中E是擊脈沖電壓)。
在測試中,故障點(diǎn)的砰砰放電也會(huì)增加故障點(diǎn)的損壞。大多數(shù)公用事業(yè)公司試圖限制電壓或放電能量,而少數(shù)公用事業(yè)公司則不使用擊器,以免進(jìn)一步損壞電纜和組件。一些公用事業(yè)公司還應(yīng)在重?fù)羝陂g將變壓器與系統(tǒng)斷開連接,以保護(hù)變壓器并防止電涌傳播通過變壓器(這些電涌應(yīng)很?。?。如果故障沒有間隙,并且故障是固體短路,則不會(huì)形成電弧,并且擊器將不會(huì)產(chǎn)生其典型的擊器(幸運(yùn)的是,在電纜故障中很少有固體短路)。
當(dāng)電纜插入導(dǎo)管中時(shí),導(dǎo)管末端附近的擊器聲可能比故障位置處的擊打聲大。通常,工作人員應(yīng)從低電壓開始,然后根據(jù)需要增加電壓。直流高壓電壓可以幫助確定擊打器需要多少電壓。
雷達(dá)
雷達(dá)設(shè)備也稱為時(shí)域反射測量(TDR),它將非常短的電流脈沖注入電纜。在不連續(xù)的情況下,一部分脈沖將反射回該集合。知道沿電纜的波傳播速度可以估算出到斷層的距離。
根據(jù)測試設(shè)置和設(shè)置,雷達(dá)脈沖的寬度可能在5 ns到5 μs之間。較窄的脈沖可提供更高的分辨率,因此用戶可以更好地區(qū)分出斷裂和來自拼接以及其他間斷的反射。雷達(dá)無法提供精確的精度;它的主要用途是將故障范圍縮小到某個(gè)部分。然后,機(jī)組人員可以使用擊器或其他精確技術(shù)來查找故障。從電纜的任一端獲取雷達(dá)脈沖并對結(jié)果求平均可以改善位置估計(jì)。帶抽頭的電路上的雷達(dá)位置可能很復(fù)雜,尤其是帶有多個(gè)抽頭的電路上。脈沖將反射出抽頭,并且與實(shí)際故障的反射將小于否則。
雷達(dá)和擊器
保險(xiǎn)絲或其他電路斷路器清除電纜中的故障后,故障點(diǎn)周圍的區(qū)域?qū)⒒謴?fù)一定的絕緣強(qiáng)度。用電纜故障測試儀檢查電纜會(huì)顯示開路。同樣,雷達(dá)脈沖正好通過故障,因此僅雷達(dá)裝置無法檢測到故障。將雷達(dá)與節(jié)拍器配合使用可解決此問題。雷擊脈沖打破了間隙,雷達(dá)疊加了一個(gè)反射故障電弧的脈沖。擊波形的上升時(shí)間約為幾微秒;雷達(dá)脈沖的總寬度可能小于0.05微秒。
另一個(gè)較不吸引人的方法是使用擊器連續(xù)燒毀電纜,直到故障電阻變得足夠低,無法在雷達(dá)設(shè)備上讀取讀數(shù)為止(這種方法吸引力不大,因?yàn)樗鼤?huì)使電纜承受更多的擊器,尤其是在機(jī)組使用高電壓的情況下) 。
根據(jù)電路類型,電路布局和可用設(shè)備的不同,有時(shí)使用不同的方法會(huì)更好。
在對電纜施加測試電壓時(shí),工作人員必須謹(jǐn)記電纜可以保持大量電荷。電纜具有很大的電容,并且電纜可以保持?jǐn)?shù)天的電量。
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