CN209979776U - 一种对地埋电缆故障定位的装置 - Google Patents
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Abstract
一种对地埋电缆故障定位的装置，包括电源、调压器、隔离变压器、接地针、测量探针、碘钨灯、电流表、电压表和读数装置；电源连接调压器，调压器连接隔离变压器的输入端，隔离变压器的一个输出端依次串联有碘钨灯和电流表，电流表连接到故障电缆相上；隔离变压器的另一输出端接地，接地点与故障电缆之间设置有电压表；接地针插在故障电缆周围的地里，测量探针插在故障电缆处的地里，接地针和测量探针之间设置有读数装置；接地针作为隔离变压器的参考点；本实用新型在对地埋电缆故障进行定位的过程中施加的是电缆额定承受电压以下的数值，避免了施加高电压对电缆绝缘造成的破坏。
Description
技术领域
本实用新型属于电缆故障检测领域，特别涉及一种对地埋电缆故障定位的装置。
背景技术
目前许多领域的高低压电缆采用地埋方式敷设，如光伏发电站大量使用的高压集电线电缆和低压控制电缆，道路照明低压电缆，高压输电电缆等等，这些地埋电缆如果出现绝缘损坏需要确定故障点的位置，现有的诊断方法有：高压脉冲回波测距法、声测法、低压脉冲回波测距法，但分别存在以下不足：
1、高压脉冲回波测距法在测出故障距离后，需要采用声测法来对故障点进行精确定位，以便开挖地面进行修复，但受电缆故障点放电强度、地埋深度以及环境噪声的影响，常常难以听见故障点放电产生的声波而无法找到电缆接地故障点，导致错误开挖地面，造成人力和物力的浪费。
2、高压脉冲回波测距法和声测法只能用于高压电缆，低压电缆的承受电压一般小于 1000V，采用高压脉冲方法施加的高压脉冲在15KV以上，超过了低压电缆绝缘的承受能力，因此不能采用。
3、低压脉冲法回波测距法要求电缆接地点的接地电阻必须是稳定性低阻故障(≤10KΩ)，或者是开路性高阻故障，才能产生有效回波，但往往电缆绝缘损坏时，故障接地点的电阻，大多情况是在几十至几百千欧的不稳定性接地故障，由于不能产生有效回波而无法测量。
4、无论是采用高压脉冲法或者是低压脉冲法，电缆中间如果有接头的话在接头部位也会产生回波，使得反射波形变得复杂、难以判断测量。
5、如果电缆泡在水或泥中，由于水的导电率比较高，采用高压脉冲回波测距法，在故障点几乎不产生或者是很微弱的放电，不能利用声测法进行故障定位，因为脉冲电压高，如果测试人员进入潮湿区域还有触电的危险。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种对地埋电缆故障定位的装置，以解决上述问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种对地埋电缆故障定位的装置，包括电源、调压器、隔离变压器、接地针、测量探针、碘钨灯、电流表、电压表和读数装置；电源连接调压器，调压器连接隔离变压器的输入端，隔离变压器的一个输出端依次串联有碘钨灯和电流表，电流表连接到故障电缆相上；隔离变压器的另一输出端接地，接地点与故障电缆之间设置有电压表；接地针插在故障电缆周围的地里，测量探针插在故障电缆处的地里，接地针和测量探针之间设置有读数装置；接地针作为隔离变压器的参考点。
进一步的，电源与调压器之间设置有熔断器和电源开关。
进一步的，读数装置为数字电流表或数字电压表。
进一步的，读数装置与接地针之间设置有线缆滚子，线缆滚子上缠绕有第一软铜线，第一软铜线的一端与接地针连接，另一端与线缆滚子的一个接线端子连接；线缆滚子上缠绕有第二软铜线，第二软铜线的一端与线缆滚子的另一个接线端子连接，第二软铜线的另一端与读数装置连接；两个接线端子导通。
进一步的，测量探针包括金属杆、连接端子和绝缘手柄；绝缘手柄套在金属杆一端外侧，绝缘手柄上设置有连接端子，连接端子与金属杆导通。
进一步的，碘钨灯为V、瓦的碘钨灯。
与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：
本实用新型在电缆接地故障相上施加200V以下的工频电压，电缆绝缘损坏时在故障点产生泄漏电流，这个泄漏电流沿着土壤电阻流回到施加电源的接地参考点，使用探针沿着电缆敷设方向，测量土壤相对于参考点的压降(电位)，当检测到最大电位时即为地埋电缆故障的准确位置，对于泡在水或泥中的电缆，使用探针沿着电缆在水或泥中移动找到相对于电源参考点的最大泄漏电流点即为电缆接地故障点，具有测量安全、准确、简单的特点。
本实用新型采用测量地表面电位和泥水中泄漏电流数值的方法对电缆故障进行定位，弥补了高压脉冲法在故障点的放电声，受土壤衰减和放电强度的影响，声波传导至地面时会变的很弱，如果环境背景有噪声的话将无法定位的不足。
本实用新型在对地埋电缆故障进行定位的过程中施加的是电缆额定承受电压以下的数值，避免了施加高电压对电缆绝缘造成的破坏。
本实用新型由于采用测量地表电位和泥水中泄漏电流的方法定位电缆故障，本实用新型对故障点的接地阻抗范围要求宽，克服了现有的高低压脉冲法由于接地阻抗不符合要求造成的回波过低或没有回波的不足。
本实用新型对泡在水或泥中的电缆，本实用新型在检测过程中施加的工频低压(200V以下)，避免了高压脉冲(15KV以上)对检测人员人身安全构成的威胁。
本实用新型和现有的高压脉冲法、低压脉冲法互补，可以实现在开挖地面前对电缆进行确定性定位，确认无误后再进行开挖，避免挖开后找不到故障点造成的人力和物力上的浪费。
本实用新型在对地埋电缆进行故障定位的时候不需要复杂的仪器简单、方便、准确。
附图说明
图1是本实用新型的用于地埋和浸泡在泥水中电缆故障检测原理图。
图2是本实用新型的测量探针结构示意图。
1-熔断器，2-电源开关，3-调压器，4-接地针，5-隔离变压器，6-碘钨灯，7-电流表，8-电压表，9-线缆滚子，10-故障电缆，12-数字电压表，11-数字电流表，13-测量探针，14-掩埋电缆的大地或浸泡电缆的泥水，15-大地分布单位体积电阻，16-电缆故障点，17-故障点产生的泄漏电流，18-测量探针外观，19—连接端子，20—绝缘手柄，21—金属杆。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明：
请参阅图1和图2，一种对地埋电缆故障定位的装置，电源、调压器3、隔离变压器5、接地针4、测量探针13、碘钨灯6、电流表7、电压表8和读数装置；电源连接调压器 3，调压器3连接隔离变压器5的输入端，隔离变压器5的一个输出端依次串联有碘钨灯 6和电流表7，电流表7连接到故障电缆相上；隔离变压器5的另一输出端接地，接地点与故障电缆之间设置有电压表8；接地针4插在故障电缆周围的地里，测量探针13插在故障电缆处的地里，接地针4和测量探针13之间设置有读数装置；接地针4作为隔离变压器5的参考点。
电源与调压器3之间设置有熔断器1和电源开关2。
读数装置为数字电流表11或数字电压表12。
读数装置与接地针4之间设置有线缆滚子9，线缆滚子上缠绕有第一软铜线，第一软铜线的一端与接地针4连接，另一端与线缆滚子的一个接线端子连接；线缆滚子上缠绕有第二软铜线，第二软铜线的一端与线缆滚子的另一个接线端子连接，第二软铜线的另一端与读数装置连接；两个接线端子导通。
测量探针13包括金属杆21、连接端子19和绝缘手柄20；绝缘手柄20套在金属杆 21一端外侧，绝缘手柄20上设置有连接端子19，连接端子19与金属杆21导通。
碘钨灯为220V、500瓦的碘钨灯。
一种对地埋电缆故障定位的装置的定位方法，基于一种对地埋电缆故障定位的装置，包括以下步骤：
步骤1，对埋在地下的电缆10，通过线缆滚子9把数字电压表12一端接在隔离变压器参考点上，另一端接在测量探针13上，开始测量；
步骤2，从电缆的一端开始测量，给电缆故障相上施加工频电压，把测量探针13的插入大地土壤14中，调整调压器3，观察电压表8调节施加在电缆故障相上电压的大小，数字电压表12测出一个电位值，以可以读出的最小值为准，手提线缆滚子，沿着地埋电缆的走向每走一段固定距离用测量探针13测量一次土壤14相对于接地针4的电位，并做好记录，如果测量电位升到最高值，继续向前测量电位开始下降时即为电缆故障点16的大致位置；
步骤3，缩短测量间距，反复测量找到最高电位点后，再以该点横向测量找到最高电位点，纵向和横向十字交叉点处即为电缆故障点16准确位置。
步骤2中，对泡在泥或水中电缆在进行故障检测时，通过线缆滚子把数字电流表11一端接在接地针4上，另一端接在探针13上，从电缆的终端头开始测量，把测量探针放入泥水14中，调节调压器3，调整隔离变压器的输出电压，使与探针相连的电流表有一个电流示数，以可读出泄漏电流的最小值即可，手持探针的绝缘手柄，沿着电缆走向移动，由于水中的泄漏电流17被探针旁路绕过部分水电阻15流回隔离电源参考点，并且越接近电缆接地点16时被探针旁路的水电阻越多，和探针相串联的电流表的示数就会越大，在故障点时泄漏电流达到最大数值，在此点即为电缆的绝缘损坏点。
1是额定电流为10A的熔断器，起短路保护作用。2是电源开关。3是调压器用来调整施加到电缆上的电压，目的是在电缆故障点产生大小便于测量的相对于参考点的泄漏电流17，和在电缆故障点产生相对于参考点的土壤电位。5是隔离变压器，作用是隔离其它电源系统工作接地点在大地中产生的干扰电流，保证在测量地表电位和泥水中的泄漏电流时，只反映隔离变泄漏电流在土壤体积电阻15上产生相对于参考点4的电位，和泥水中流回参考点4的泄漏电流，隔离变压器的一端通过接地针4接地，测量时把这一点选为零电位参考点。隔离变压器的另一个端子串联一个500W、220V的碘钨灯6和一个量程是5A的交流电流表7，通过碘钨灯限制了装置的最大输出电流不超过3A，电流表7的作用是帮助检测人员直观看到电缆泄漏电流数值。8是电压表，用来监测隔离变压器施加到电缆上的电压值。9是线缆滚子，测量时，线缆滚子上的绝缘多股软铜线一端和隔离电源参考接地点的接地针4相连，另一端和安装在线缆滚子圆盘表面上的接线端子相连，以便连接电压、电流表。数字电压表12是高输入阻抗的电压表，可以采用输入阻抗不小于1M Ω/V的数字万用表，电流表11采用自动量程数字万用表的电流档，测量时电流表自动调整量程非常方便。图2为测量探针外观，长为1.2米，以便测量人员走动时不需要弯腰就可以方便地测量，探针的手持部分18为空芯绝缘材料管，如环氧树脂、聚氯乙烯等，探针的金属杆21为30厘米长直径为15毫米尖端的金属杆，以方便插入地下，探针的绝缘手柄上部有一个接线端子19，内侧与金属杆的一端相连，接线端子外侧用来接电压或电流表。电缆的故障接地点16，施加在电缆上的电压在此点产生泄漏电流17，泄漏电流流过土壤的分布体积电阻15时在体积电阻上产生一定的压降，如果把隔离变压器接地点作为零电位参考点4，把电压、电流表的一个测试端子通过线缆滚子9接在参考接地点4，另一个测试端子通过测量探针插入土壤或放入泥水中，即可以测量土壤或泥水各点相对于参考点的电位和泄漏电流，最高电位点和最大泄漏电流点就是电缆接地故障接地点。
本实用新型的工作过程如下所示：
通过隔离变把电源施加到故障电缆10，由于电缆绝缘损坏，在故障点16产生泄漏电流17，泄漏电流的大小决定于土壤或者泥水14的导电率和施加到电缆上电压的大小，泄漏电流沿着土壤分布体积电阻或泥水的体积电阻15流回到电源的参考点接地电极4，在流经的土壤体积电阻或泥水的体积电阻上15上就会产生电压(电位)，由于土壤或泥水体积电阻15的分压、分流作用，这个电压的分布是从电缆故障接地点相对于参考点逐渐下降的趋势，也就是在电缆故障接地点16的电压(电位)最高，到参考点逐渐降为为零，因此只要沿着电缆的敷设方向，找到地埋电缆地表电位的最高电位点和泥水中沿着电缆敷设方向上的最大泄漏电流点就找到了电缆故障点。
如图1完成测量接线，把线缆滚子9的线头接到隔离变的参考接地端4，线缆滚子上固定在圆盘上的接线端子用来接测量地表电位或泄漏电流的数字电压表12或电流表11，把电压表或是电流表的另一个端子接到测量探针13上的接线端子19，从放置该实用新型装置侧的电缆一端开始测量，明确地埋电缆的走向后，把测量探针的金属杆插入土壤 14中电缆上方的大致位置，调整调压器3，以能数字电压表12能测量出电压(电位)最小值即可，沿着地埋电缆的走向每走一段(如，一米)用探针13测量一次土壤相对于参考点的电位，并做好测量记录，如果测量电位升高到最高值，继续向前测量电位开始下降时即为电缆故障点大致位置，这时可以缩短测量间距至每10厘米一个测量点，反复测量找到最高电位点后，再以该点横向测量找到最高电位点，纵向和横向十字交点处即为电缆故障点16。当电缆故障点16泡在泥水中时，从放置该实用新型装置侧的电缆一端开始测量，使用一个探针把隔离变压器的参考点4在泥水中接地，测量探测针一端串接一自动量程的交流数字电流表，另一端通过线缆滚子接到隔离电源的参考接地点4，把测量探针放入水中，调节隔离变压器5的输出电压，使与探针相连的电流表11有一个电流示数，示数以可以读出的最小值即可，手持探针的绝缘手柄，沿着电缆走向移动，由于在电缆故障点16导入水中的泄漏电流被探针旁路，泄漏电流在探针的接触点绕过部分水电阻15直接流回隔离变的参考点，并且越接近电缆接地点16时被探针旁路的水电阻越多，和探针相串联的电流表的示数就会越大，在故障点时探针的电流达到最大数值，在此点即为电缆的绝缘损坏点16。
在以上测量过程中需要事先对电缆的敷设路径大致清楚，如果不清楚，可以先使用电缆路径仪确定电缆走向并做好标记，目前路径仪对电缆走向定位已经很准确。
Claims (6)
1.一种对地埋电缆故障定位的装置，其特征在于，包括电源、调压器(3)、隔离变压器(5)、接地针(4)、测量探针(13)、碘钨灯(6)、电流表(7)、电压表(8)和读数装置；电源连接调压器(3)，调压器(3)连接隔离变压器(5)的输入端，隔离变压器(5)的一个输出端依次串联有碘钨灯(6)和电流表(7)，电流表(7)连接到故障电缆相上；隔离变压器(5)的另一输出端接地，接地点与故障电缆之间设置有电压表(8)；接地针(4)插在故障电缆周围的地里，测量探针(13)插在故障电缆处的地里，接地针(4)和测量探针(13)之间设置有读数装置；接地针(4)作为隔离变压器(5)的参考点。
2.根据权利要求1所述的一种对地埋电缆故障定位的装置，其特征在于，电源与调压器(3)之间设置有熔断器(1)和电源开关(2)。
3.根据权利要求1所述的一种对地埋电缆故障定位的装置，其特征在于，读数装置为数字电流表(11)或数字电压表(12)。
4.根据权利要求1所述的一种对地埋电缆故障定位的装置，其特征在于，读数装置与接地针(4)之间设置有线缆滚子(9)，线缆滚子上缠绕有第一软铜线，第一软铜线的一端与接地针(4)连接，另一端与线缆滚子的一个接线端子连接；线缆滚子上缠绕有第二软铜线，第二软铜线的一端与线缆滚子的另一个接线端子连接，第二软铜线的另一端与读数装置连接；两个接线端子导通。
5.根据权利要求1所述的一种对地埋电缆故障定位的装置，其特征在于，测量探针(13)包括金属杆(21)、连接端子(19)和绝缘手柄(20)；绝缘手柄(20)套在金属杆(21)一端外侧，绝缘手柄(20)上设置有连接端子(19)，连接端子(19)与金属杆(21)导通。
6.根据权利要求1所述的一种对地埋电缆故障定位的装置，其特征在于，碘钨灯为220V、500瓦的碘钨灯。
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