电力电缆故障定位原理

产品简介

中试控股是一家专业研发生产电缆故障测试仪的厂家，本公司生产的电缆故障测试仪设备在行业内都广受好评，以打造最具权威的“电缆故障测试仪“高压设备供应商而努力。

  电缆线路的故障测距方式有离线理论和在线理论两大类。其中离线理论按原理来分类主要有五大类：电桥法、驻波法、低脉冲反射法又称雷达法、脉冲电法又称闪络法、脉冲电流法、二次脉冲法、现代行波改进法。1970年以前，通常使用电桥法及低压脉冲反射法测试电力电缆故障，两者对低阻故障很准确，但对高阻故障不适用。其后出现了直流闪测法和冲击闪测法，分别测试间歇故障及高阻故障，两者均可分为电流和电压闪测法。电压法可测率高，波形清晰易判，盲区比电流法少一倍，但接线复杂，分压过大时对人及仪器有危险；电流法则相反。目前这两种方法是国产高阻故障测试仪的主要方法，基本上解决了电缆高阻故障测试问题。但仪器有盲区，且波形有时不够明显，靠人为判断，仪器误差相对较大。

电力电缆粗测距技术

电桥法

  阻抗法通过测量和计算故障点到测量端的阻抗，然后根据线路参数，列写求解故障点方程，求得故障距离。该方法多以线路的集中参数建立模型，原理简单，易于实现，多年来是人们关注的热点。在实际的阻抗法电缆故障测距中，一般都是应用电桥法来实现的。阻抗法中最常用的就是经典电桥法。将被测电缆故障相与非故障相短接，电桥两臂分别接故障相与非故障相。调节电桥两臂上的一个可调电阻器，使电桥平衡，利用比例关系和己知的电缆长度就能得出故障距离。

  电桥法是一种经典测距方法，适用于低阻故障的测量，一般要求故障点的电阻不超过100KΩ，最高也不得超过500KΩ，通常以2KΩ以下为宜。使用电桥法对电力电缆故障点进行粗测时，常用单臂电桥、双臂电桥和自制电桥等。

  电缆断路故障也可用电容电桥测量，原理与上述电阻电桥类似。电桥法的优点是比较简单，精度较高，但是它的适用范围小，一般的髙阻和闪络性故障，由于故障电阻很大，电桥电流很小，测距效果很不理想。电桥法必须已知电缆线路的具体参数，否则会造成测距误差很大，当一条电缆线路内由导体材料或截面不同的电缆组成时，还必须进行换算。另外，电桥法不能测量三相短路故障。由于存在以上缺点，目前电桥法己逐渐被其它测距方法所取代。经典的阻抗法以线路的集中参数进行计算，当故障电阻比较大时，就无能为力了。为解决这个问题，提出一种计算高阻故障的方法，它以分布参数线路理论

为  基础，推导出故障测距方程，原理简述如下：对带有高阻故障的电缆施加正弦高压信号，使高阻故障点闪络，此时故障点的髙阻故障就变为电弧电阻。因电弧呈现电阻性，流过故障点电流和故障点两端的电压同相位，釆集到线路首端的电压与电流后，基于分布参数线路理论就可以求出沿线路各点的电压与电流，从而定位故障点。

行波法

  早期行波测距式距离保护的主要不足之处在于①没有指出正方向区外故障时保护误动的问题②釆用相关算法提取与初始正向行波对应的反向行波误差较大，距离计算精度不高；③由于相关算法的实质是比较两波形的相似性，因而受线路参数的影响较大，当线路为有损或接地电阻较大时，V—、V+的相关性降低，④灵敏度不高，要求—和信号有足够的能量，以保证能被正确检测。其后的研究者对行波测距式距离保护方案存在的问题提出了解决的方法，并对这一原理的实现做了进一步的补充，但因其结果不能满足实际要求，最终没有在实际系统中得到应用。

  近年来，国内学者将现代电子技术和新兴数学工具用于行波测距，使得测距精度大大提高。行波测距装置的成功应用无疑为进一步研制行波测距式距离保护打下了良好的基础。综上所述，目前选择行波法进行电力电缆的故障定位是一种较好的方法。

  下面介绍行波测距方法原理与分类。行波法的测距方法，即利用测量行波的传播时间以确定故障位置。根据产生行波的种类和测量方式的不同，基于行波法的测距方法可分为A、B、C型三种。

A型测距法

  A型测距原理为：利用故障点产生的行波，根据行波在测量点和故障点之间往返一次的时间和行波波速确定故障点的距离。型测距法原理简单，所用装置少，同时不受过渡电阻及对端负荷阻抗的影响，理论上可以达到较高精度。但长期以来，由于对故障点产生的行波特性及在三相线路上的传播特性认识不够，对信号采样、确定行波到达时间要求较高，所以未获得广泛应用。近年来，国内外许多学者就雌开大量的硏究。其电有棚暂态电流行波的测距方法，也有利用电压行波的测距方法。相比较而言，采用暂态电流行波测距法的占多数，其原因是：（1）暂态电压信号不易获得；（2）波阻抗不易准确获得；（3）当母线上出线较多时，暂态电压信号较弱，而暂态电流信号却很强。

  目前，A型法最大的问题是如何区分是故障点反射来的行波还是从端母线反射来的行波。有的判别方法是比较故障线路暂态电流与参考线路暂态电流形成的反向行波浪涌与其对应的正向行波浪涌的极性，来识别有用行波浪涌，有的判别方法是基于同一根线上不同点反射行波的极性来区分。前者的前提显然是母线上除了接有故障线路外还接有其它线路。由于不同的故障类型会在三相线路中产生不同类型的行波，有效地区分故障类型，再利用最合适的方法来故障测距非常有用。利用此方法，也可判断线路闪络位置。

B型测距法

  B型测距法是利用故障产生的第一个行波波头信号，借助通信通道实现测距。其优点：利用故障点产生的行波第一次到达两端的信息，不受故障点透射波的影响。同型测距法一样，此法要准确确定行波到达时间。有的工作者使用了技术。分析认为，型测距法比型测距法需要更多的装置。这就存在着一个很短的电缆与花费很大的装置之间的矛盾。对于很重要的电力电缆可考虑釆用这种测距方法。

C型测距法

  C型测距法是借助脉冲发射装置向离线的故障线路发射高压高频或直流脉冲，根据高频脉冲由装置到故障点往返时间进行测距。这类测距装置原理简单，精度也较高，长期以来得到了广泛 应用。目前型测距法有低压脉冲反射法和二次脉冲法。

  当前，C型测距法是一种很成熟也比较有效的方法。国内外多家厂家都在生产这种装置。离线测量是其一大特点。设备投入较前两种测距方法大。此种方法可根据故障类型的不同灵活使用。当然也要与故障检测装置配合使用。使用不当，也有可能会对电缆好的部分造成不必要的损坏。

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