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1、电力电缆故障寻测技术汾析探讨电力电缆故障寻测技术夺爹锋(渭南供电局,陕西渭南714000)[摘要]阐述了电缆故障寻测技术及仪器在我国的发展历史及今后的发展方向.[关键词]电力电缆;故障寻测中图分类号;TM247文献标识码:B文章编号:1008—4835(2006)03—0072—04电缆故障寻测设备是伴随着先进电子技术的出现而诞生的.20世纪70年代以前,主要是采用电桥法和低压脉冲法(又称时域反射法).电桥法及低压脉冲测距法在测量电缆的接地故障和开路故障方面,可以说是相当完善了.然而对于高阻故障(泄露高阻和闪络高阻)的寻测,采用上述方
2、法则是无能为力的,尽管后来出现了用高压电桥(输出高压10kV)测高阻故障,但大多还需"烧穿",故障可测率很低.1现代新技术的应用我们知道电桥法实质上只能解决电缆部分故障的测试.而电缆的故障千奇百怪,三相全坏的情况常有发生.为了解决诸多难题西安电子科技大学和西安供电局科研人员合作攻关,研制了我国电缆故障检测仪.仪器的基本原理应用了微波传输(雷达测距)理论,即脉冲法.无论低压脉冲法还是高压脉冲法均是依据微波在"均匀长线(电缆)"传输中,因其某处(故障点)特性阻抗发生变化对电波的影响来微观地分析电波相位,极性及幅度等物理量的变化,来测得电波
3、传输到故障点的时间再计算出故障点的距离.即:S一式中:为电波在不同介质电缆中的传输速度;t为电波从始端到故障点再返回始端的时间.在我国电缆故障检测仪的发展基本上经历了三个阶段.于一台示波器,因为其电路与一般脉冲示波器相似,所不同的是采用了贮能示波管.利用其可有限保持瞬时暂态信号波形的特性(通常可保持十几秒)来观察故障点放电时所采集的电压波形,用照像机拍照记录再分析冲洗出的照片上的波形,以此计算出故障点的距离.为了分析方便,仪器在同屏显示中设计了光标尺(电刻度波).所以,直到今天还有专家采用存贮示波器测电缆故障皆缘于此.其原理见图1.基
4、于当时的技术及元器件水平,DGC一711全部由分立元件组装而成,因此,各项功能均采用手动切换.做高压脉冲测试时(闪络)取样方式也和国外一样,采用电阻分压法.测试连线见图2.图1DGC-711闪测仪基本原理框图储存一不波管1.1脉7中回波返射法之电子管,晶体管阶段图2DGC一711电缆仪高压脉冲法(冲闪法)测试连线图我国第一台电缆故障检测仪DGC一711可以等同国亘皇堇垒NORTHWESTCHINAELECTRICPoWERNo.3.2006主要技术指标:测试距离10kin;测试盲区<3Orrl;仪器电源:～22OV50Hz.图2
5、中R分压电阻常用水电阻(约51kt2),才能满足大功耗宽电压范围的要求.小电感L(或R)是用于取出故障点闪络波形,故称为冲L(R)法.2O世纪7O年代第一代电缆故障检测仪的研发成功填补了我国当时在此领域的一项空白,发挥了相当大的作用.但测试精度差,误差大,笨重,不易操作,贮存示波管易老化等是此阶段仪器的重要缺陷.随着电子新技术的出现,人们对仪器提出了更高的要求,创新势在必行.1.2单片机技术用于电缆故障检测阶段2o世纪9o年代初期,国内电缆故障检测仪在电路设计中大多采用了CPU处理器,高速的A/D转换器,单片机编程控制等新技术,初步实
6、现了半自动化.(原理见图3)与第一代电缆故障测试仪相比,此阶段电缆故障检测仪在信号处理技术上是一个大的飞跃.它充分利用微处理器庞大的数据处理功能及丰富的软件,彻底改变了原来用贮存示波管观察瞬态模拟波形,用人工估读故障波形距离的传统方法,做到了一次采样获得的瞬态波形可以永远显示,保存,并且用光游标自动跟踪故障特征波形,自动换算故障点距离,自动数字显示,自动打印等.还可以根据不同种类的电缆电波传输速度自动修正测试距离…….可以说基本上实现了电缆故障测试半自动化,半智能化,提高了仪器的可靠性,稳定性.读数误差减小,测试精度明显提高.图3电缆
7、仪基本原理框图主机性能虽得到了大幅度改善和提高,但高压分压取样方式并未解决.继续延用水电阻分压,意味着在高压脉冲的测试中若主机接地不良(或遗忘),误操作,水电阻爆裂均会损坏仪器,严重时造成人身伤害.众所周知,在电缆故障粗测过程中测试电压的高低,取决于故障电缆绝缘损伤的程度,有时可能会升至3～4万伏才能使故障点击穿,获得波形.结果往往是仪器不能承受高压而损坏,甚至造成人身安全威胁.目前这一类仪器在原有技术的基础上增加了计算机接口,直流供电等功能.取样方式上也增加了用电流法采集信号(如图4).也有尝试数字式电缆故障检测仪的,即不再显示测试
8、波形而直接数显距离.设计思路是可取的,但受测试对象(电缆)容性阻抗特性的影响,数显结果重复性差,无法确认,实践证明是不成功的.电桥法测试的安全性很高,所以有些制造厂家又回到了老路上,运用单片机技术及电子技术改造电桥,使其
