正確使用電纜故障定位儀
電力電纜具有供電安全、可靠,適宜煤礦井下特殊環(huán)境而在礦山得到了廣泛應(yīng)用。常用高壓電力電纜主要有紙絕緣繞包型、交聯(lián)聚乙烯絕緣擠包型及橡膠絕緣擠包型等。井下電纜運(yùn)行環(huán)境相對比較惡劣,生產(chǎn)負(fù)荷不均勻性等綜合外界因素,致使電纜容易發(fā)生故障,影響供電安全、可靠。正確分析電纜故障產(chǎn)生的原因,了解電纜敷設(shè)環(huán)境,確切判斷出電纜故障性質(zhì),選擇合適的探測方法,快速、準(zhǔn)確地判定出故障點(diǎn),能夠提高供電可靠性,減少故障修復(fù)費(fèi)用及停電損失。
正確使用電纜故障定位儀
1 電纜故障分析

1.1 故障原因

(1) 機(jī)械損傷

機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大比例。安裝時(shí)碰傷電纜、機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜及過度彎曲而損傷電纜;直接受外力損壞以及自然現(xiàn)象造成的損傷,如車輛擠壓、巖石冒落砸傷、環(huán)境腐蝕等,易造成電纜本體故障。

(2)絕緣受潮主要是中間接頭、終端接頭安裝工藝不良造成密封失效而導(dǎo)致潮氣侵入,破壞絕緣性能。

(3)絕緣老化變質(zhì)電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降;過熱也會(huì)引起絕緣層老化變質(zhì)造成絕緣下降。

(4)過電壓大氣過電壓與操作過電壓、故障暫態(tài)過電壓作用使電纜絕緣擊穿形成故障。

(5)設(shè)計(jì)和制造工藝不良中間接頭和終端接頭的防潮、電場分布設(shè)計(jì)不完善、材料選用不當(dāng)、制作工藝不良、不按操作規(guī)程要求制作等,都會(huì)造成電纜頭絕緣故障。

(6)材料缺陷電纜本身絕緣層材料缺陷;包纏絕緣層過程中,絕緣層上出現(xiàn)褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷;電纜接頭附件制造缺陷,不符合規(guī)程或組裝時(shí)不密封等;對絕緣材料維護(hù)管理不善,造成電纜絕緣層受潮、臟污和老化。

1.2 故障性質(zhì)

電纜故障從形式上可分為串聯(lián)與并聯(lián)故障。串聯(lián)故障指電纜一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體斷開;并聯(lián)故障是指導(dǎo)體對外絕緣層或?qū)�體之間的絕緣下降,不能承受正常運(yùn)行電壓。現(xiàn)場實(shí)際故障形式有許多種組合,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì),高壓電纜故障大部分是單相對地絕緣下降引起故障。電纜故障等效電路

根據(jù)故障電阻Rf與擊穿間隙G,電纜故障性質(zhì)分為開路、低阻、高阻與閃絡(luò)性故障。開路故障Rf≈∞,擊穿間隙G在直流或高壓脈沖作用下?lián)舸�。低阻故障Rf一般小于100Ω,可用高壓脈沖擊穿;高阻故障絕緣電阻Rf一般大于400Ω,可用高壓脈沖擊穿。閃絡(luò)性故障絕緣電阻Rf≈∞,可用直流高壓或高壓脈沖擊穿。預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)生的故障多屬閃絡(luò)性故障。現(xiàn)場還有一種封閉性故障,多發(fā)生于電纜接頭和電纜外護(hù)套無明顯破損痕跡的電纜本體,在某一試驗(yàn)電壓下絕緣擊穿,待絕緣恢復(fù),擊穿現(xiàn)象便消失,但不能維持正常運(yùn)行電壓。

2 電纜故障探測

2.1故障探測步驟

電纜故障探測一般要經(jīng)過判斷、測距、定點(diǎn)3個(gè)步驟。

(1)電纜故障性質(zhì)判斷

應(yīng)初步了解電纜敷設(shè)、故障及修復(fù)情況、故障發(fā)生地點(diǎn)及排除經(jīng)過、電纜規(guī)格、絕緣方式、接頭形式、絕緣種類、接頭的精確位置、周圍環(huán)境情況以及運(yùn)行、校驗(yàn)情況,包括試驗(yàn)電壓、時(shí)間、泄漏電流及絕緣電阻數(shù)值、歷史故障記錄等。這些情況對確定故障類型與嚴(yán)重程度是十分重要的。現(xiàn)場可根據(jù)故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的各種信號(hào)指示、跳閘范圍等現(xiàn)象,初步判斷故障性質(zhì)。利用兆歐表測量電纜絕緣電阻值,短路放電火花大小判斷絕緣狀況,用萬用表進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn),判定故障電阻是高阻還是低阻;閃絡(luò)性還是封閉性故障;是接地、短路、斷線,還是組合型故障;是單相、兩相還是三相故障。統(tǒng)計(jì)煤礦井下電纜故障情況,高阻及閃絡(luò)性故障占總數(shù)的95%之多,一般多為相間或相對地高阻或低阻故障,而泄漏性高阻*為常見,且絕大多數(shù)故障集中表現(xiàn)在各種電纜頭上。

(2)電纜故障測距

根據(jù)電纜故障性質(zhì)和電纜敷設(shè)狀況,現(xiàn)場常用行波法進(jìn)行故障測距,即在電纜一端使用測試儀器確定故障距離。低阻、短路、斷路故障采用低壓脈沖反射法,通過觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時(shí)間差測距。通過識(shí)別反射脈沖的極性,判定故障的性質(zhì)及計(jì)算故障點(diǎn)距離。斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同,短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反。高阻與閃絡(luò)性故障應(yīng)用脈沖電壓法和脈沖電流法,使用測試儀器使電纜故障在直流高壓或脈沖高壓信號(hào)作用下?lián)舸?儀器測試故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號(hào),通過觀察放電電壓脈沖在觀察點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間測距。脈沖電流法與脈沖電壓法區(qū)別在于:脈沖電流法是通過線性電流耦合器測量電纜故障擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào);脈沖電壓法是通過電容、電阻、電感分壓器測量電壓脈沖信號(hào),儀器與高壓回路有電的耦合。井下常用電壓脈沖法測試故障電纜,其接線原理

該測試方法適用于泄漏性高阻故障及閃絡(luò)性高阻故障。圖中已充電的大容量電容器作為大功率直流電源,通過球隙擊穿短路將電壓加到故障電纜使故障點(diǎn)閃絡(luò)放電形成瞬間短路,球間隙擊穿后,由閃測儀記錄脈沖波形并進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理,計(jì)算出故障點(diǎn)距離。根據(jù)電纜型號(hào)及故障性質(zhì),調(diào)節(jié)球間隙間距使電纜承受的*高沖擊電壓為電纜耐壓值的3~5倍,使故障點(diǎn)充分放電。

(3)故障定點(diǎn)

電纜故障定點(diǎn)常用方法有沖擊放電聲測法、音頻感應(yīng)法、聲磁同步檢測等。煤礦井下電纜裸露懸掛較多,現(xiàn)場采用沖擊放電聲測法定點(diǎn)比較直觀、簡單、方便。即利用閃測儀初步計(jì)算出故障點(diǎn)距離,判斷出故障點(diǎn)大概位置,利用故障點(diǎn)瞬間沖擊閃絡(luò)放電與球間隙擊穿放電同步的原理進(jìn)行故障定點(diǎn)。故障點(diǎn)擊穿放電,產(chǎn)生較強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng),便聽到“啪”“啪”聲音,利用這種現(xiàn)象在井下便可十分準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位。

2.2故障探測注意事項(xiàng)

(1)脈沖電壓法使用電阻、電容分壓器進(jìn)行電壓取樣,與高壓回路有電氣連接,按照操作規(guī)程進(jìn)行接線與拆線操作。裝置使用完畢拆線前一定要用放*進(jìn)行充分放電。

(2)儲(chǔ)能電容對高頻行波信號(hào)呈短路狀態(tài),應(yīng)選用脈沖電容器,也可使用6 kV電力電容器,容量為1~4μF。

(3)嚴(yán)格按要求接線,高壓發(fā)生器接地線與電容出線連接在一起接電纜外皮,盡量縮短電容與電纜之間的連線,高壓設(shè)備、電容器外殼、電纜完好線芯一定要與接地網(wǎng)相連。

(4)調(diào)整球間隙,使通過球間隙加到電纜上的電壓超過故障點(diǎn)臨界擊穿電壓,故障點(diǎn)通過電弧短路擊穿,有利于提高故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的地震波強(qiáng)度,便于查找故障點(diǎn)。

(5)球間隙放電時(shí)間間隔取2~6 s,放電太快,易損壞控制設(shè)備,太慢不易區(qū)別外界干擾。(6)沖擊放電時(shí),若接地不良,可能在電纜護(hù)層與接地部分之間有放電現(xiàn)象而誤判斷,特別在電纜裸出部分的金屬部位,應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真辨別真正故障點(diǎn),故障點(diǎn)聲音較響,且還會(huì)有振動(dòng)、并伴有局部溫升。

(7)輸出引線與端子、電纜芯線要可靠接觸,否則沖擊放電時(shí)產(chǎn)生電弧,影響測量效果。

3 結(jié)語

計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,推動(dòng)了電纜故障探測技術(shù)的發(fā)展,西安四方機(jī)電公司SDC系列智能電纜故障測距儀、定點(diǎn)儀,測試精度高、操作簡便,在礦山現(xiàn)場得到了廣泛應(yīng)用。但由于煤礦井下電纜故障探測的特殊性,現(xiàn)場測試人員仍需積累經(jīng)驗(yàn),推廣和應(yīng)用先進(jìn)的電纜故障探測技術(shù),提高電纜故障探測水平

電纜故障有許多設(shè)備組成的。是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，主機(jī)只用來測試距離的，但有的電纜是埋在地下，電纜是怎么走線？實(shí)際故障距離有多遠(yuǎn)？這此都是主機(jī)無法做的事。這就要定點(diǎn)和尋跡儀來做這個(gè)事了！





　　電纜尋跡及故障定位儀是發(fā)射機(jī)(路經(jīng)儀)、接收機(jī)(定點(diǎn)儀)、感應(yīng)式探頭、電位差式探測架等組成。本儀器是光纜、電纜故障定位測試的專用儀表，適用于具有金屬導(dǎo)體(線對、護(hù)層、屏蔽層)的各種光纜、電纜。其主要功能為對地絕緣不良點(diǎn)的定位測試，線纜電路的探測以及線纜埋深等測試。



　　本儀器采用了石英晶體振蕩器，中大規(guī)模集成電路。其特點(diǎn)是接收靈敏度高，靜態(tài)漂移小，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，準(zhǔn)確度高。由于儀器采用了小型鎳鎘畜電池供電，因此儀器具有體積小，重量輕，耗電小，便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于野外作業(yè)。



　



　　1．探測路由工作原理



　　當(dāng)交流電流通過一直線導(dǎo)體時(shí)，在該導(dǎo)體周圍便產(chǎn)生了一個(gè)同軸的交流電磁場。將一線圈放于這個(gè)磁場中，在線圈內(nèi)將感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)同頻率的交流電壓，感應(yīng)電壓的大小決定于該線圈在磁場中的位置。當(dāng)磁力線方向與線圈軸向平行時(shí)，線圈感應(yīng)的電壓將*大；當(dāng)線圈軸向與磁力線方面相垂直時(shí)，感應(yīng)的線圈感應(yīng)的電壓將*大由此可判斷出線纜的路由。利用接收線圈的45°法也可測出地下線纜的埋深。



　　探測故障工作原理：

電力電纜故障測試中粗測距離是很容易的。如果用電纜故障測試儀主機(jī)來粗測的話，一般只要數(shù)分鐘便可測出電力電纜故障點(diǎn)至測試端的粗略距離，而且粗測誤差一般不會(huì)超過幾十米。因此，電力電纜故障粗測距離已不是電纜尋測故障的主要矛盾。大量電力電纜故障測試實(shí)踐證明：電力電纜故障精確定點(diǎn)方面的問題已成為快速尋測電力電纜故障的主要矛盾。即具體電纜故障定點(diǎn)則是電纜故障測試中的*為關(guān)鍵的一步，現(xiàn)在越來越多的使用交聯(lián)電纜，而交聯(lián)電纜的電纜故障大部分為封閉故障，電纜故障點(diǎn)的放電聲往往在十幾米甚至幾十米都有幾乎一樣大的響聲，這給電纜故障定點(diǎn)帶來了很大的困難，另外在實(shí)際電纜故障定點(diǎn)中，由于測試人遠(yuǎn)離測試端，當(dāng)尚未聽到由電纜故障點(diǎn)傳出的地震波時(shí)，心情往往會(huì)急燥起來，甚至?xí)�懷疑高壓放電設(shè)備沒有工作。有時(shí)在有脈沖聲源的干擾背景中往往需要知道自己聽到的聲波是否與放電設(shè)備的放電周期同步，否則就無法作出*后的判斷。
　　
　　電纜故障定位儀采用獨(dú)創(chuàng)的電纜故障定點(diǎn)新理論。是根據(jù)*新研究成果而開發(fā)的具有高抗干擾性，高靈敏度，新型的電纜故障精確定點(diǎn)測試儀器。電纜故障定點(diǎn)儀器采用先進(jìn)的模擬低噪聲設(shè)計(jì)和高性能濾波電路相結(jié)合，使電纜故障定點(diǎn)儀抗干擾性能有了*的提高，采用獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)和精湛地裝配工藝使電纜故障定點(diǎn)儀具有目前國內(nèi)*高水準(zhǔn)。對各類電纜故障可精確地進(jìn)行定點(diǎn)，特別是對交聯(lián)電纜和電纜封閉性電纜故障具有獨(dú)到的測試效果。是電纜故障測試儀器中*新的更新?lián)Q代產(chǎn)品。