CN102759686B - 一种电力电缆故障定点方法 - Google Patents
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Abstract
一种电力电缆故障定点方法，属于电缆故障探测技术领域。主要用于直埋电力电缆对地故障点的探测。由直流高压信号发生器的脉冲电容器C通过连接的放电开关K对电缆芯线和地线之间冲闪放电，通过一对插入大地的金属探针和数据处理显示仪器，沿电缆路径探测电缆故障点流入大地的电流所产生的电位差信号确定故障点，其特征在于：直流高压信号发生器的脉冲电容器C和放电开关K之间串联一电阻R后对电缆芯线和地线之间定时放电；通过显示电位差信号波形和极性判断故障点相对测试点的方向和位置。根据故障点流入大地电流产生的电位差信号的波形和极性判断故障点的方向，判据明确。所需设备构成简单，成本低。
Description
技术领域
一种探测电力电缆故障点位置的方法，属于电缆故障探测技术领域。主要用于直埋电力电缆对地故障点的探测。
背景技术
电力电缆故障定点是利用仪器设备，接收被测电缆发出的电、磁、声音等信号，寻找并确定电缆故障点位置的探测过程。
电力电缆故障探测有3个步骤：故障诊断、故障测距和故障定点。其中故障诊断和故障测距2个步骤方法比较成熟，所需时间较短。而故障定点耗时较长，制约着电缆供电可靠性的进一步提高，是电力电缆故障探测的薄弱环节。
目前的电力电缆故障定点技术主要有以下几种：
1.声磁同步法
用一个大容量的高压电容器充电后对故障电缆定时放电，然后用仪器接收被测电缆放电产生的磁场信号和故障点放电产生的声音信号，根据声、磁信号的延时值可以判断测试点距离故障点的远近。逐步移动测试点的位置，声、磁信号延时值最小的位置就是故障点。由于故障放电产生的声音信号十分微弱，作用距离有限，这种方法只在以故障点为中心，半径数米的范围内有效。对低阻故障类型，由于故障放电声很小，甚至无法进行定点。而且，这种方法还不能根据单次测试结果判断故障点相对测试点的方向。
2.跨步电压法
用一个大容量的高压电容器充电后对故障电缆定时放电，然后用一对探针探测电缆故障点流入大地产生的大地电位差，电位差信号经过放大后驱动一个电压表头，根据电压表头指针摆动的方向判断故障点相对测试点的方向。由于接收信号是瞬态振荡信号，而指针式表头难以跟踪反映瞬态振荡信号，因此这种方法指示故障点方向的准确性较差。
3.音频感应法
这种方法首先向电缆注入音频信号，然后用电感线圈接收被测电缆发出的磁场信号，根据接收信号幅值的强弱变化交界点确定故障点的位置。由于故障点前后接收的信号幅值变化不明显，这种方法较难准确判定故障点，而且这种方法只适用于占电缆故障总数10%的少量的低阻故障。
4.声测法
用一个大容量的高压电容器充电后对故障电缆定时放电，直接用振动传感器接收故障放电产生的声音信号，根据声音信号的幅值强弱寻找故障点。这种方法缺点是易受环境噪声干扰，难以准确区别环境振动和真正的放电声，基本上已经被声磁同步法取代。
综上所述，实现一种探测范围大，信号特征明显，能指示故障点方向的电力电缆故障定点方法对快速排除故障和恢复供电有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种快速、准确查找直埋电力电缆高阻、低阻等对地故障点的方法。
本发明要解决技术问题所采取的方案是：该一种电力电缆故障定点方法，由直流高压信号发生器的脉冲电容器C通过连接的放电开关K对电缆芯线和地线之间冲闪放电，通过一对插入大地的金属探针和数据处理显示仪器，沿电缆路径探测电缆故障点放入大地的电流所产生的电位差信号确定故障点，其特征在于：直流高压信号发生器的脉冲电容器C和放电开关K之间串联一电阻R后对电缆芯线和地线之间定时放电；
通过显示电位差信号波形和极性判断故障点相对测试点的方向和位置；
当前后两次信号波形的极性发生翻转时，则故障点位于两个测试点之间。
金属探针由A和B两个探针组成，金属探针A位于电缆测试端一侧，金属探针B位于电缆终端一侧，金属探针A和B间的距离为0.5-1.2m。
电阻R的电阻值为0—500Ω，脉冲电容器C电容值为2μF—8μF。
与现有技术相比，本发明的一种电力电缆故障定点方法所具有的有益效果是：
1)根据故障点流入大地电流产生的电位差信号的波形和极性判断故障点的方向，判据明确；
2)用探针接收故障点流入大地电流产生的电位差信号，能正确反映故障点前后信号极性翻转的规律，而用电感线圈等方法接收磁场信号无法反映这种规律；
3)信号探测范围大，作用距离可达几十米；
4)所需设备构成简单，成本低。
附图说明
图1直流高压信号发生器放电电路原理图。
图2利用探针探测电位差信号示意图。
图3仪器结构框图。
图4当脉冲电容器C为2μF、电阻R为0Ω时，直流高压信号发生器对电缆放电，仪器的显示波形。
图5当脉冲电容器C为2μF、电阻R为200Ω时，直流高压信号发生器对电缆放电，仪器的显示波形。
其中图1中：T、调压器B、高压变压器C、脉冲电容器R、电阻K、放电开关L、电缆。
图2-3中：1、高压信号发生器2、仪器3、大地4、故障点5、检测到的大地电位差信号。
具体实施方式
图1-3、5是本发明的最佳实施例。下面结合附图1-5对本发明一种电力电缆故障定点方法作进一步说明。
如图1所示，直流高压信号发生器1首先由220V交流电源经过调压器T和高压变压器B产生交流高电压，然后经过整流产生直流高电压，并将能量储存在脉冲电容器C上。图中被测电缆L为单相或者多相对地高阻、低阻或者闪络故障。测试时，放电开关K闭合，脉冲电容器C通过放电开关K和电阻R对被测电缆L放电。
如图2所示，将高压信号发生器1接在被测电缆L上，故障点4被高压信号击穿放电后，有部分电流由故障点流入大地，形成以故障点为中心向外扩散的近似球面波。球面波扩散电流密度在故障点处相对较高，远离故障点处相对较低。由于电流密度不同，大地中的电位也不同，将探针A和B相距距离0.5-1.2m沿电缆路径方向插入大地，探测到探针A和B之间的电位差。探针A和B相距距离可以根据需要加大或缩小。
如图3所示，图2中的仪器2由放大、A/D转换、存储器、CPU和显示器组成。将探针A和B之间检测到的大地电位差信号5送入仪器2，经过放大、A/D转换后，采样信号被储存在存储器中。然后CPU把存储器中的采样信号读出，送到显示器上显示，供测试者分析判断。
本发明实施例根据图1中所选电阻R阻值的不同，有两种电位差信号波形可供判断。
实施例1
如图4所示，当脉冲电容器C为2μF、电阻R为0Ω时，把探针放在测试端和故障点之间，探针A、B之间的电位差为固定相位的瞬态衰减振荡信号，振荡频率约为20kHz，持续时间为3-4个周波，仪器显示的波形如图4(a)所示。相同条件下，当把探针A、B放在故障点和电缆终端之间时，仪器显示的波形极性翻转，如图4(b)所示。根据图4(a)和图4(b)信号波形的极性可以判断故障点相对测试点的方向。当前后两次显示波形分别如图4(a)和图4(b)所示时，可以确定故障点位于两次测试点之间。
实施例2
如图5所示，当脉冲电容器C为2μF、电阻R为200Ω时，把探针放在测试端和故障点之间，探针A、B之间的电位差为瞬态负指数衰减直流信号，持续时间为1-3ms，仪器显示的波形如图5(a)所示。当把探针放在故障点和电缆终端之间时，仪器显示的波形极性翻转，如图5(b)所示。根据图5(a)和图5(b)信号波形的极性可以判断故障点相对测试点的方向。当前后两次显示波形分别如图5(a)和图5(b)所示时，可以确定故障点位于两次测试点之间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种电力电缆故障定点方法，由直流高压信号发生器的脉冲电容器C通过连接的放电开关K对电缆芯线和地线之间冲闪放电，通过一对插入大地的金属探针和数据处理显示仪器，沿电缆路径探测电缆故障点流入大地的电流所产生的电位差信号确定故障点，其特征在于：直流高压信号发生器的脉冲电容器C和放电开关K之间串联一电阻R后对电缆芯线和地线之间定时放电；通过显示电位差信号波形和极性判断故障点相对测试点的方向和位置，当前后两次信号波形的极性发生翻转时，则故障点位于两个测试点之间；
其中：金属探针由A和B两个探针组成，金属探针A位于电缆测试端一侧，金属探针B位于电缆终端一侧，金属探针A和B间的距离为0.5-1.2m；
电阻R的电阻值为0—500Ω，脉冲电容器C电容值为2μF—8μF；
直流高压信号发生器（1）首先由220V交流电源经过调压器T和高压变压器B产生交流高电压，然后经过整流产生直流高电压，并将能量储存在脉冲电容器C上；
测试时，放电开关K闭合，脉冲电容器C通过放电开关K和电阻R对被测电缆L放电；
当脉冲电容器C为2μF、电阻R为0Ω时，把金属探针A和B放在测试端和故障点之间，金属探针A和B之间的电位差为固定相位的瞬态衰减振荡信号，振荡频率为20kHz，持续时间为3-4个周波，仪器显示的波形为正弦波；相同条件下，当把金属探针A和B放在故障点和电缆终端之间时，仪器显示的波形极性翻转，根据两种信号波形的极性可以判断故障点相对测试点的方向，当前后两次显示波形为正弦波及极性相反波形时，可以确定故障点位于两次测试点之间；
当脉冲电容器C为2μF、电阻R为200Ω时，把金属探针A和B放在测试端和故障点之间，金属探针A和B之间的电位差为瞬态负指数衰减直流信号，持续时间为1-3ms，仪器显示的波形为瞬态负指数衰减直流信号，当把探针放在故障点和电缆终端之间时，仪器显示的波形极性翻转，根据两信号波形的极性可以判断故障点相对测试点的方向，当前后两次显示波形时为瞬态负指数衰减直流信号及极性相反波形时，可以确定故障点位于两次测试点之间。
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