行波原理在查找电缆故障点过程中的应用.doc

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1、档案号：题目：行波原理在查找电缆故障点过程中的应用作者：马强单位：青岛钢铁控股集团有限责任公司2009年11月行波原理在查找电缆故障点过程中的应用摘要：利用电波在电缆传输过程中因故障点的阻抗不同而产生的反射波波形发生突变的特性，再通过判断波形图上突变点和电波在电缆中的传输速度来精确定位电缆故障点距离测试点有多少米。关键词：行波反射波波形距离故障类型故障点前言随着工厂的飞速发展，供电线路急速增加，而供电线路通道没有及时升级扩容，造成供电线路交叉纵横，层层叠加，堵塞供电线路通道，使通道内严重积水、积淤，同时把支架压垮从而变成利刃。电缆的运行环境变坏使电缆事故频发

2、，为了充分利用电缆以及及时恢复该电缆的供电状态，需要高效地查找电缆故障的方法，这时利用行波原理来查找电缆故障点的方法以其查找故障点得快速、定位准确等优点成了我们在查找电缆故障点的主要手段。这篇文章重点是以作者所测试的几个典型波形为例，从理论上解释怎样从波形上分析、确认故障点的距离。正文电波在均匀传输线中传播时，传输线中只存在由电源向负载方向传输的入射波。如果传输线不均匀，即传输线中某一点的特性阻抗发生变化，那么当电波传输到该点后，电波除了继续向负载传输外，还将产生反方向传输并回到电源端，我们把这一反方向传输的电波叫反射波，分别用和表示电压电流反射波。我们把电

3、波产生反方向传输的现象叫做电波的反射现象。所谓行波就是入射波和反射波的总称。为了表示入射波和反射波的关系，以反映传输线的反射特性，我们引入反射系数概念，用表示。所谓反射系数，是指传输线某一点的反射电压波（或发射电流波）与入射电压波（或入射电流波）之比，及=/=/(1)式中负号是假设电流方向一致，但实际方向相反。那么传输线的特性阻抗也可表示为=/=/。(2)如果传输线中某一点特性阻抗发生变化，其等效阻抗为，那么这一点的电压及电流应为入射电压、入射电流与反射电压和发射电流之和，即(3)同时符合欧姆定律，即(4)联合求解以上公式可得(5)。通过分析可以得到以下几点

4、：（1）若=，即传输线中不存在特异点，该点不存在反射波。（2）若=0，该点短路，=1，称为短路全反射现象，电波传到该点后全部返回电源端，不可能再越过短路点向终端传输。（3）=∞，该点传输线断线，=+1，=，称为开路全反射现象，电波传到开路点后将全部返回电源端，不可能越过开路点传输。（4）对传输线的终端点。若负载为电阻，当=时，=0，传输线不存在反射，电波全部被负载吸收，这种情况即为终端匹配情况；若=0，=1，电波在终端产生反极性全反射；若=∞，类似于传输线断线情况，即终端开路无负载，=+1，电波在开路终端产生同极性全反射。行波法测试电力电缆故障的基本原理根据

5、行波理论，电力电缆故障被分为四种类型：开路故障、泄漏性低阻故障、泄漏性高阻故障和闪络性高阻故障。1、故障的测试原理图1如图1所示，若电缆在G点绝缘介质存在开路故障，那么这一点的线电阻为，若电阻的特性阻抗为，则故障点的等效阻抗为=+（6）根据行波理论，当从始端在由(1)-(6)求得（7）由此可得1）开路故障属于同极性反射。2）当=∞时，=，属全反射现象。3）当=0时说明电缆芯线无故障，=0电波在该点不存在反射现象。4）当0<<∞，在电缆中存在芯线连接处接触不良现象，如接头。2、泄漏性低阻故障的测试原理。若电缆某相在G点绝缘介质存在漏导，其电阻值为，若电缆的特性

6、阻抗为，则故障点的等效阻抗为，由于故障点的等效阻抗发生变化，脉冲波形在故障点将产生反射波，同时脉冲波也通过故障点继续向终端传输，有以上几式可知故障点的反射电压波为由此分析可知：1）泄漏性故障的反射电压波与入射电压波反极性。2）当=0时，电缆在G点接地，=,属于短路全反射。3）=∞时，=0电缆不存在绝缘故障。4）越大，该点的反射系数就越小。3、高阻故障的测试原理在实际中，电力电缆的泄漏性故障电阻值在一个很大的范围内，当电阻值很大时，由于Z0很小，以及加到电缆上的脉冲电压波幅度有限，故障点的反射电压波将很小，在始端就很难分辨出故障点的反射波形。因此，对于阻值较高

7、的泄漏性故障，采用“高压闪络放电测试法”简称闪络法，也叫“高压脉冲法”，它并非是增大加到电缆上脉冲电压幅度的方法来提高故障点的反射脉冲幅度，而是利用高电压信号使电缆故障点瞬间变成短路或低阻值故障，使故障点反射系数接近1，故障点近乎全反射，如此在测试端才能清楚地检测出故障反射波。通常有两种方法，及冲闪法和直闪法。（1）冲击高压闪络法（冲闪法）。图3为冲闪法测试原理线路，直流高压电源的输出电压可正可负，通常为负极性且输出幅度连续可调，为球隙，为电压取样元件，对照图4，其测试原理：在时刻直流高压使球隙放电，球隙相当于短路，一个负阶越信号通过向电缆入射，在时刻到达故

8、障点。故障点的电压建立直至闪络放电要经历的延迟时间，