朱立鋒(山東鋼鐵萊鋼設(shè)備檢修中心,山東萊蕪,271100)
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電纜故障及電纜超低頻耐壓試驗(yàn)研究及應(yīng)用
朱立鋒
(山東鋼鐵萊鋼設(shè)備檢修中心,山東萊蕪,271100)
摘要:通過介紹電纜故障點(diǎn)快速定位,實(shí)現(xiàn)電纜故障的快速排除,對電纜的耐壓試驗(yàn)進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞:電纜;耐壓;故障
電力電纜在鋼鐵冶金企業(yè)應(yīng)用日益廣泛。但是電纜發(fā)生故障難以較快的找出故障點(diǎn)的確切位置。不能及時(shí)地排除故障,給主線生產(chǎn)造成損失。如何以最快的速度找出故障點(diǎn)成為研究的主要課題。
需要對電纜進(jìn)行超低頻耐壓試驗(yàn),超低頻絕緣耐壓試驗(yàn)是工頻耐壓試驗(yàn)的替代方法,在對大中型發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電力電纜等試品進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí),由于它們的絕緣層呈現(xiàn)較大的電容量,所以需要很大容量的試驗(yàn)變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設(shè)備,不但笨重,造價(jià)高,而且使用十分不便。
1.1 儀器選擇
GS903電纜故障測試儀是一套綜合性的電纜故障探測儀器。能對電纜的高阻閃絡(luò)故障,高低阻性的接地,短路和電纜的斷線,接觸不良等故障進(jìn)行測試,配備聲測法定點(diǎn)儀,可準(zhǔn)確測定故障點(diǎn)的精確位置。確定故障點(diǎn)后快速進(jìn)行電纜頭或中間接頭制作,盡快回復(fù)供電,為確保電纜故障的維修質(zhì)量。
現(xiàn)場的理論和實(shí)踐證明,用0.1HZ超低頻耐壓試驗(yàn)替代工頻耐壓試驗(yàn),能有同樣的等效性,設(shè)備的體積大為縮小,重量大為減輕,理論上容量為工頻的五百分之一。試驗(yàn)程序大大的簡化,與工頻試驗(yàn)相比優(yōu)越性更多。
1.2 原理介紹
采用時(shí)域反射(TDR)原理測量電纜故障的距離。對于低阻、開路故障,儀器向被測電纜發(fā)射一系列電脈沖,有故障的電纜會(huì)在故障點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)反射信號(如果沒有電纜故障,反射為電纜全長);對于高阻故障,給電纜上加一沖擊直流負(fù)高壓,使故障點(diǎn)產(chǎn)生反射脈沖。我們根據(jù)發(fā)射脈沖和反射脈沖的時(shí)間差及電纜中電波的傳播速度,可測出故障點(diǎn)到測試端的距離為:S=VT/2
式中:S代表故障點(diǎn)到測試端的距離
V代表電波在電纜中的傳播速度
T代表電波在電纜中來回傳播所需要的時(shí)間
在速度V已知和時(shí)間T已經(jīng)測出的情況下,就可計(jì)算出故障點(diǎn)距測試端的距離S,如圖1所示。
圖1 故障點(diǎn)示意圖
脈沖法測試原理:脈沖法測試即為GS903電纜故障測試儀內(nèi)部產(chǎn)生一脈沖波,這一脈沖波被加于電纜上,當(dāng)脈沖波遇到電纜特性阻抗變化的點(diǎn),就會(huì)產(chǎn)生一回波信號(根據(jù)傳輸線原理),本儀器在電纜的測試端將這兩個(gè)信號(發(fā)射波和回波)采集并顯示,根據(jù)這兩個(gè)波的時(shí)間差來計(jì)算出故障點(diǎn)與測試端的距離。因此這種測試方法不受電纜敷設(shè)規(guī)則影響,只與電波在此電纜中的傳輸速度有關(guān)。
高壓閃絡(luò)法測試原理:在針對電纜的高阻故障時(shí),利用外部設(shè)備給電纜施加高壓,當(dāng)故障電纜承受不了所加高壓時(shí),故障點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生擊穿電弧。擊穿電弧就會(huì)產(chǎn)生一回波,這樣利用測試儀
圖3 高壓閃絡(luò)法測試原理示意圖
就可以將整個(gè)擊穿過程在測試端利用采集波形的形式記錄下來,通過這個(gè)擊穿過程來分析計(jì)算擊穿點(diǎn)離測試端的距離。
這種測試方法不受電纜敷設(shè)情況影響,只與電波在此電纜中的傳輸速度有關(guān)。電纜故障測試程序在利用電纜故障測試儀(回波法)測試電纜故障時(shí),應(yīng)按如下程序進(jìn)行:
⑴搖表或由電纜預(yù)試結(jié)果判斷電纜故障性質(zhì)。
⑵根據(jù)電纜故障性質(zhì)選擇合適的測試方法:低阻故障和開路故障最好用脈沖法,當(dāng)然對低阻故障也可采用閃絡(luò)法。泄漏性高阻故障最好采用閃絡(luò)法(沖L法),有些泄漏性高阻故障也可采用直閃法,但通常都不這樣做,閃絡(luò)性高阻故障最好采用直閃法,也可以采用兩種方法都測一下相互比較提高判斷的準(zhǔn)確性。
⑶選擇工作接地點(diǎn),并從所選擇的接地點(diǎn)分別引出兩條地線,一條接儀器的地,另一條接高壓設(shè)備的地。工作地線的選擇原則,是要確保測試相與其構(gòu)成為一閉合回路,使本儀器能夠得到正確的測試波形,工作地線必須和系統(tǒng)地連在一起,使人、儀器地、高壓設(shè)備地以及被測電纜地四體同位。以確保人身安全和儀器設(shè)備完好。若電纜是相間故障,工作地線必須是其中一相線,且做地線的相線必須和系統(tǒng)地連在一起。對于無鉛套管的電纜,在進(jìn)行高壓閃絡(luò)測試時(shí),絕大多數(shù)故障是對大地或空間放電。從理論上講,故障相對地或空間也形成一閉合回路,但實(shí)際上回路內(nèi)的等效阻抗相當(dāng)大,從而儀器上也就得不到正確的測試波形。在測試中如果遇到這種情況可采取對可疑故障點(diǎn)直接定點(diǎn)的方法來解決。接地點(diǎn)一定要可靠。
⑷用脈沖法測試電纜全長,以校準(zhǔn)被測電纜的電波傳輸速度。
⑸按所選擇的測試方法對故障點(diǎn)進(jìn)行粗測,若一種測試方法不夠理想,可用其他方法進(jìn)行比較測試。
⑹粗測完畢后,對故障點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)。
⑺測試結(jié)束后,必要時(shí)可進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和進(jìn)行誤差分析。
圖4 電纜超低頻耐壓試驗(yàn)接線示意圖
(1)將與電纜相連的設(shè)備完全脫離。
(2)采用2500V兆歐表對電纜各項(xiàng)進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)。
(3)試驗(yàn)電壓峰值;Umax=3U0,其中Uo為電纜導(dǎo)體對地或金屬屏蔽之間的額定工作電壓。例如;額定電壓為10KV的電纜,單相額定電壓為Uo;
Uo=10/1.73KV
所以試驗(yàn)電壓峰值為;Umax=3Uo =1.73*10KV =17.32KV
(4)可以分項(xiàng)進(jìn)行測試。在設(shè)備負(fù)載容量能力范圍內(nèi)時(shí),可將電纜三項(xiàng)并聯(lián)后,同時(shí)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
(5)接通儀器電源,設(shè)定好試驗(yàn)頻率,時(shí)間和電壓以及高壓側(cè)的過電流保護(hù)值。然后開始升壓試驗(yàn)。
(6)實(shí)驗(yàn)過程中如果遇到儀器出現(xiàn)過流保護(hù),在查明原因后,重新進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
(7)試驗(yàn)中若無破壞性放電發(fā)生,則認(rèn)為通過耐壓試驗(yàn)。
The research and application of ultra low frequency voltage test cable and cable fault
Zhu Lifeng
(Shandong iron and steel in Laiwu steel equipment maintenance center Shandong Laiwu,271100)
Abstract:This paper introduces the fast fault location of the cable and the quick elimination of the cable fault, and introduces the voltage test of the cable.
Keywords:Cable;Pressure;Breakdown