CN102298104B - 一种桥架电缆接地故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆接地故障的检测方法。一种桥架电缆接地故障检测方法，它包括：将故障电缆一端接直流稳压电源输出端，另一端与完好的其它任意一相电缆短接；将直流稳压电源输出端接到与所述其它任意一相电缆的另外一端；打开直流稳压电源，使输出电流保持稳定在5～10A；用直流电压表，分别测量所寻测故障电缆二端对桥架的电压范围内值V₁和V₂；即可计算出电缆故障点的粗略位置；然后解除直流稳压电源，用万用表电阻档位一端接待寻测故障电缆一端，另外一端接地；用绝缘绳子在粗测位置的附近套住故障电缆移动，当万用表电阻值指到最大值时，即绝缘绳子移动到的位置为故障点。本发明可用来对桥架敷设电缆接地故障点的快速、精确寻测。

Description

一种桥架电缆接地故障检测方法

技术领域

本发明涉及电工检测，尤其涉及一种电缆接地故障的检测方法。

背景技术

长期以来，电缆故障检测涌现出了许多测量方法与仪器，这些方法与仪器适用于不同故障情况，各有优缺点。国、内外文献资料介绍和实际应用情况作以下比较和评价。

1.电缆故障测距

(1)电桥法：这是一种经典测试方法。由于电缆直流电阻与长度成正比，因此通常可通过测量电缆故障点到测量端和未端的电阻值的比例关系，来计算出故障点的距离。

电桥法的优点是简单、方便、精确度较高。

电桥法的缺点是不适用于闪络性故障、三相短路故障，同时检测中需要高灵敏度的检测仪表。

(2)低压脉冲反射法：低压脉冲反射法又叫雷达法，它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差来测量故障距离。

低压脉冲反射法的优点是简单、直观、不需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。

低压脉冲反射法的缺点是不能适用于测量高阻与闪络性故障，仪器价格较昂贵。

(3)脉冲电压法：脉冲电压法又称闪测法，它首先使电缆故障点在直流高压或脉冲高压信号的作用下击穿，然后通过观察放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间进行测量距离。

脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化。

脉冲电压法的缺点是安全性差、有时电压波形变化不明显而难以分辨、接线复杂、而成套装置价格昂贵。

(4)脉冲电流法：脉冲电流法与脉冲电压法的区别在于，前者通过一线性电流耦合器测量电缆故障点击穿时产生的电流脉冲信号，简化了接线。

脉冲电流法的优缺点类同脉冲电压法。

2.直埋电缆故障定点

(1)声测定点法：使用与冲闪法测试相同的高压设备，使得故障点击穿放电，故障间隙放电时产生的“啪、啪”的声音或振动进行定点，利用这种现象可以十分准确地对电缆故障进行定点。声测定点法是电缆故障的主要定点方法，主要用于测量高阻与闪络性故障。

实际应用中，往往因电缆故障点环境复杂，如振动噪声过大或电缆埋设深度过深等，造成定点困难，成为快速找到故障点的主要矛盾。同时，故障点接地电阻的大小也直接影响其定点，故障点电阻不能太低，否则将因放电能量小而无法进行声测。另外，长时间连续在直流高电压下对电缆放电，还会对电缆的主绝缘造成较大的伤害。

(2)声磁信号同步接收定点法：在向电缆施加冲击高压信号使故障点放电时，会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来，这一环流在电缆周围产生脉冲磁场。由于一般环境电磁干扰与电缆故障放电的脉冲磁场相比弱得多，仪器能够可靠地检测出磁场信息。

在实际应用中，虽然通过脉冲磁场能方便地确定高压设备工作和电缆敷设路径，但同样存在声测定点法存在的问题。

(3)音频感应法：探测时，用1kHz左右的音频信号发生器向待测电缆通音频电流，发出电磁波，然后在地面上用探头沿被测电缆接收电磁场信号，并将之送入放大器进行放大，最后再将放大后的信号送入耳机或指示仪表，根据耳机中的声响的强弱或指示仪表指示值的大小而定出故障点的位置。音频感应法一般用于探测故障电阻小于10Ω的低阻故障。

在实际应用中，由于电缆周围存在着铁磁体时、或在电缆接头处，往往接收到的信号较强，因此使用音频感应法测量接地故障是比较困难的，往往会找不到故障点。

3.裸露电缆故障的定点

电缆沟、隧道、桥架中的电缆以及从地下挖出来的电缆等，都属于裸露电缆。这些电缆发生故障时，有时用声测法寻找故障点，往往听不到放电声(如故障电阻为零的金属性接地故障)。在上述情况下，用的特殊方法对电缆故障进行定点比较简单、直观与方便。

(1)局部过热法

在粗测故障点位置后，再向故障点施加冲击高压或用直流高压击穿故障点，这样，故障点处便通过一定的电流。应故障点处有一定的电阻，所以电流通过时便产生热效应。此时，用手触摸故障电缆，过热处即为故障点。

用局部过热法，可以准确地确定故障点的位置。但使用这种方法时，必须注意安全，因为测寻电缆上加了高压，因此必须先停掉高压并在此电缆三相导体上挂上接地线，然后才可用手触摸。

(2)偏芯磁场法

偏芯磁场法适用于金属性单相接地故障的定点。在故障相与地之间通入音频电流，当电流到达故障点后，流入铅皮并继而两路从两个相反的方向同时向电缆的两个终端流去，使全电缆线路都有音频信号电流。在故障点以前，电缆周围的磁场是通电导体及金属外皮的回路电流产生的，由于通电导体偏离电缆中心轴线，故它所产生的磁场也是偏离电缆中心轴线，称此磁场为偏芯磁场。使接收线圈绕电缆周围表面旋转一周，线圈中接收到的磁场信号将会有强弱的变化；而在故障点之后，只有沿电缆铅皮均匀分布的电流，而无芯线电流，此时，接收线圈环绕电缆周围表明旋转一周，线圈中接收到的磁场信号无强弱变化。据此便可测寻出故障点。

在实际应用中，采用偏芯磁场法需要专用设备，对于测试人员也需要有一定经验的专业人员。

(3)跨步电压法

测寻的方法是：在故障相与铅皮(或大地)之间，接上可调的直流电源，该电源能使故障点流过一定的电流(一般为10A左右)。然后在粗测所得的故障点位置附近，选相互相约距1米的两点，轻轻撬破一小块钢带(只有露出一点铅皮即可)，擦干净露出的两小点铅皮。然后用将检流计测试端两表笔接好，极性记牢，然后再沿着铅皮测量铅皮地位，若两表笔在故障点前，检流计指针始终向负(正)向偏转；若两表笔在故障点之后，检流计指针始终向正(负)向偏转；若故障点在两表笔之间，则检流计的指针应在零位。据此，便可测出故障点的位置。

在实际应用中，对于单相接地，或两相、三相短路并接地故障，特别是金属性接地故障，都可以用跨步法测寻出故障点。但是此方法会造成电缆的外护套有一定的损伤。

(4)电流检测法

测寻的方法是：在故障相与接地点之间接上可调的交流电源，该电源能使故障点流过一定的电流(一般为10A左右)。然后在粗测所得的故障点位置附近，采用钳形电流表测量电流。若钳形电流表在故障点前，电流显示接近所加电流的大小；若钳形电流表在故障点后，电流显示为零。

在实际应用中，对于单相接地，或两相、三相短路并接地故障，特别是金属性接地故障，都可以用电流检测法测寻出故障点。但是此方法需检测人员直接接触带电电缆，安全性较差。

综合以上分析，目前对于电缆接地故障点寻测中存在的不足主要有：采用电桥法受到电阻大小的影响；脉冲法、声测法需要高电压、有时测试时间长等问题；金属性接地故障音频法存在环境干扰等问题；局部过热法、电流检测法存在触电及盲目性大等问题；偏芯磁场需要专用设备和人员以及局限性大等问题。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种电力电缆的接地故障检测方法。本发明可用来对桥架敷设电缆接地故障点的快速、精确寻测。

为解决上述问题，本发明是这样实现的：

一种桥架电缆接地故障检测方法，它包括：

首先将待寻测故障电缆一端接直流稳压电源输出的任意一端，电缆的另一端与完好的其它任意一相电缆用短接线短接；将直流稳压电源输出另外一端接到与寻测故障电缆已短接的完好相电缆的另外一端；然后打开直流稳压电源开关，调节电压输出使得输出电流保持稳定在5～10A范围内；选用直流电压表，分别测量所寻测故障电缆二端对桥架的电压值V₁和V₂；

接着，计算出电缆故障点的距离，完成电缆故障点距离的粗测，粗测距离计算L_X＝(V₂/V₁+V₂)*L，L为电缆全长)；

然后将直流稳压电源从寻测故障电缆上解除，根据故障点接地电阻的大小选用合适的万用表电阻档位；万用表电阻档位一端接待寻测故障电缆一端，万用表电阻档位另外一端接地；

最后用绝缘绳子在粗测位置的附近套住故障电缆，沿着电缆移动，观察万用表电阻档指针的指示值，当万用表电阻值指到最大值时，即绝缘绳子移动到的位置为故障点。

本检测方法完全利用机械力的原理来寻测故障电缆接地，使用的测试装置轻便、简单与可靠，是一种简单独特、快捷安全的电缆故障测量方法。此寻测故障电缆方法不受电缆故障点接地电阻值大小的影响，能有效地弥补高阻性接地故障粗测需要高电压、精确定点中声测法需要高电压、金属性接地故障音频法存在环境干扰、局部过热存在触电、偏芯磁场需要专用设备和人员等测量的技术所存在不足，具有测试接线简单、操作方便、误差小、测量精度高，节时省力等特点。

本发明的技术方案与现有技术相比，主要在以下几个方面进行了创新：

(1)安全性高测试故障不需要高电压，因此提高了测量过程的安全性；

(2)危害性小不需要将高阻性故障点烧穿，简化了测量操作，节约了测量时间，同时减少了大电流对电缆的损伤和危害；

(3)设备成本低不需要电缆故障检测的专用电桥或专用设备，大大地降低了设备的维修成本；

(4)测量精度高利用机械力的原理对电缆故障点进行定点，具有误差小、测量精度高；

(5)测量装置简单本测量装置操作简单，携带方便，实用性强，价格便宜；

(6)装置操作方便操作不需要专业的电气人员，因此适用于各类设备维护人员的操作和使用，操作方便，节时省力。

本方法采用的测量装置和操作方法方便简单、测量速度快、精度高、人员少，一般3名测量工作人员在60分钟内就能完成故障测量，大大地降低了故障检测时间和测量人员的工作强度。同时，对故障电缆测量不受故障电阻值大小的影响，也不受故障电缆长度的限制。另外，也不需要进行繁琐的测量计算。本发明不受电缆故障点接地电阻值大小的影响，可解决目前在电缆故障检测中设备条件、环境条件和技术手段存在的不足。

附图说明

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1是直流电压电流回路接线图；

图2是电缆故障距离粗略测量接线图；

图3是电缆故障点精确测量接线图；

图4是电缆故障点精确定点接线图。

具体实施方式

请参见图1至图4，本发明检测方法是利用电压降测量法来进行电缆故障点接地距离的粗测，并利用机械力和绝缘绳子绝缘体使得电缆故障点接地电阻值消除来达到故障精确定点。检测方法需要的设备包括：短接线1、低压直流稳压电源E2、直流电压表V₁及V₂3、万用表4(必须是指针式)、绝缘绳子5。

具体方法是：

首先将待寻测故障电缆一端接直流稳压电源2输出的任意一端，另一端与完好的其它任意一相电缆用短接线1短接；将直流稳压电源输出另外一端接到与寻测故障电缆已短接的完好相电缆的另外一端，接线按如图1所示，图中R_f为接地电阻；

然后打开直流稳压电源开关，调节电压输出使得输出电流保持稳定在5～10A范围内；选用直流电压表3，分别测量所寻测故障电缆二端对桥架的电压值V₁和V₂，接线与测量按如图2所示；

利用电缆长度比值与电阻比值相等，电阻比值与电压比值相等的原理，计算出电缆故障点的距离，完成电缆故障点距离的粗测，粗测距离计算L_X＝(V₂/V₁+V₂)*L(L为电缆全长)。

然后将直流稳压电源从寻测故障电缆上解除，根据故障点接地电阻的大小选用合适的万用表4电阻档位；万用表电阻档位一端接待寻测故障电缆一端，万用表电阻档位另外一端接大地，接线与测量按如图3所示；

最后用绝缘绳子5在粗测位置的附近套住故障电缆，沿着电缆移动，观察万用表4电阻档指针的指示值，当万用表4电阻值指到最大值时，即绝缘绳子5移动到的位置为故障点，即此时由于绝缘绳子5本身是绝缘体的作用，R_f接地电阻得到了消除。精确定点接线与寻测按如图4所示。

通过以上方法，可达到快速、安全、可靠地实现故障点精确定点的目的。

实施例一：原料电力电缆S相主绝缘发生接地故障，电缆具体参数为：长度L＝为750米、截面积S＝50mm²、接地电阻R_f＝15欧姆。

回路电流输出为10安培

电压测量如下：V₁＝1.531VV₂＝1.169V

则L_X＝(V₂/V₁+V₂)*L＝(1.169/1.531+1.169)*750＝324.7米

在粗测距离附近300米采用本测量方法进行精确定点，当绝缘绳子移动到320米处时，由于受到绝缘绳子本身绝缘的影响，接地电阻R_f消除，故障回路中接入的万用表电阻测量档电阻值由15Ω立即变化到了无穷大，此时可确定故障点在320米处。从测量开始到故障点定位的全部工作有3人在40分钟内完成。

实施例二：电力电缆T相主绝缘发生接地故障，电缆具体参数为：长度L＝为1300米、截面积S＝185mm²、接地电阻Rf＝0欧姆。

回路电流输出为10安培

电压测量如下：V₁＝0.178VV₂＝1.087V

则L_X＝(V₂/V₁+V₂)*L＝(1.087/0.178+1.087)*1300＝1117.1米

在粗测距离附近1100米采用本测量方法进行精确定点，当绝缘绳子5移动到1120米处时，由于受到绝缘绳子本身绝缘的影响，接地电阻R_f消除，故障回路中接入的万用表电阻测量档电阻值由0Ω立即变化到了无穷大，此时可确定故障点在1120米处。从测量开始到故障点定位的全部工作有3人在50分钟内完成。

Claims (1)

1.一种桥架电缆接地故障检测方法，其特征在于，它包括：

首先将待寻测故障电缆一端接直流稳压电源(2)输出的任意一端，另一端与完好的其它任意一相电缆用短接线(1)短接；将直流稳压电源输出另外一端接到与待寻测故障电缆已短接的完好相电缆的另外一端；

然后打开直流稳压电源开关，调节电压输出使得输出电流保持稳定在5～10A范围内；选用直流电压表(3)，分别测量所述待寻测故障电缆二端对桥架的电压值V1和V2；

接着，计算出电缆故障点的距离，完成电缆故障点距离的粗测，粗测距离计算L_X＝(V₂/V₁+V₂)*L，L为电缆全长；

然后将直流稳压电源从待寻测故障电缆上解除，根据故障点接地电阻的大小选用合适的万用表(4)电阻档位；万用表电阻档位一端接待寻测故障电缆一端，万用表电阻档位另外一端接地；

最后用绝缘绳子(5)在粗测位置的附近套住故障电缆，沿着电缆移动，观察万用表电阻档指针的指示值，当万用表电阻值指到最大值时，即绝缘绳子移动到的位置为故障点。