对低压脉冲法和高压冲闪法形成波形的分析

对低压脉冲法和高压冲闪法形成波形的 对低压脉冲法和高压冲闪法形成波形的分 析 电缆技术 [摘要] 关键词 0引言 对低压脉冲法和高压冲闪法形成波形的分析 白晓斌,黄东利 (宝鸡供电局,陕西宝鸡721oo~ 就应用低压脉冲法,高压冲闪法对电缆故障测距时,产生的波形进行分析,并结合 工作实际,对波形 的识别总结出切实可行的实测. 电力电缆低压脉冲法冲击高压闪络法波形 随着电力电缆网络结构迅速发展,电力电缆的数量 日益增多,电缆故障也在不断增加,如何快速准确地找 出电缆故障点,测出故障点距离,这就要求测试人员首 先要用好闪测仪,正确识别波形.目前国内外广泛使用 低压脉冲法和冲闪法检测波形【1J,低压脉冲波对导体阻 抗敏感性高,而冲闪法的高压冲击波对波阻抗敏感性 高.掌握波形的形成过程,并能准确识别是电缆故障测 试的关键. 1低压脉冲法产生波形的分析 低压脉冲反射法【引,又叫雷达法.主要用于电缆的 低阻,短路故障及断路故障的测距,此比较简单直 观,通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测 距.不同的故障性质具有不同的反射波,如果发射脉冲 是正极性的,回波脉冲是正极性的脉冲,表示是断路故 障或终端头开路,即电压不能馈至另一端的故障;回波 是负极性脉冲,则是短路接地故障,表示电缆故障点绝 缘电阻低于该电缆的特性阻抗,甚至为零的故障.低压 脉冲产生波形分析如图1. (1)终端反射波形分析:f1时刻是闪测仪的发射脉 冲,f2时刻为电缆的接头反射脉冲,f3时刻为全长反 射,f4时刻为全长反射的二次反射.tl-t3或t3-t4所 显示的距离就是全长. (2)开路故障测试波形分析:t1时刻是发射脉冲, t2时刻为接头反射脉冲,f3时刻为开路故障的反射脉 冲,f4时刻为开路故障点二次反射.开路故障距离为 tl~t3或者t3~t4所显示的距离. (3)低阻(短路)故障测试波形分析:tl时刻是发射 脉冲,f2时刻为接头反射脉冲,f3时刻为低阻故障反 射脉冲,f4时刻为终端反射,f5时刻为低阻故障点二 次反射.故障点距离为t1~t3或者t3~t5所显示的距 收稿日期:2007-05-22 作者简介:白晓斌(1972-),男,师,研究方向为电缆 故障测寻,现攻读西安交通大学工程硕士学位; 黄东利(1970-),男,电缆技师,现任宝鸡供电局电缆工区 工程班班长. 361www,chinaet,netI毫工技术 终 幅度L, 短路故障波形 . 低阻 时 童射断射断路故障二攻反射^冲:;: :.:.! 图1低压脉冲产生波形分析 15时间t 离.对于低压脉冲法波形的分析,要把握住三点:极 性,幅度,时间. 2应用冲击高压闪络法产生波形的分析 就大部分电缆故障本质来说,基本都属于绝缘体的损 坏,其中高阻故障是由于绝缘介质的抗电强度下降所致, 因为故障点的阻值高,应用脉冲法,由于故障点等效阻抗 几乎等于电缆特I生阻抗,所以反射系数几乎等于零,因得 不到反射脉冲而无法测量.而冲击高压闪络法可以测试电 缆的高阻泄漏故障,高阻闪络性故障,低阻短路故障和断 线故障,是一种高效可靠,适应性较广的电缆故障测寻方 法. 冲击高压闪络法【11,又称冲闪法,是几乎所有的电 缆故障都可以采用的方法,如图2.冲击高压闪络法测 试原理是在故障电缆的始端施加一个冲击高压,将故障 点电弧击穿,利用故障点击穿瞬间的电压突跳作为测试 信号,观察此信号在故障点和电缆始端之间往返一次的 时间进行测距. 冲击高压闪络法的信号取样方法有多种,常用的方 法有电压取样法电流取样法.目前,虽然电压取样法安 全性较电流取样法差,但是笔者认为它抗干扰性好, 试更准确,所以许多地方依然采用此方法. 图2冲闪法(电压取样)线路图 电缆技术 测距,再除以2就是全长,即1792m.如图4所示. 在工作实际中,应用冲闪法测试时,对于故障点在 电缆的不同位置所形成的波形往往不相同,冲闪法测试 波形如图3所示[1_. . (a)故障点在测试始端的波形(b)故障点在中问段的波形 . ' (c)故障点在测试终端的波形(d)故障点没有放电的波形 图3冲闪法测试波形 从上述波形中可以看出,冲闪法测试波形整体像一 个衰减的余弦振荡及叠加在余弦振荡上的快变化脉冲. 从图中的波形可以看出,正脉冲前还有一个负尖峰,后 面的波形也有相应的变化.这是因为电缆在加冲击负高 压时,故障点处负高压上升有一个过程,故障点的电离 放电也有一段迟延时间,所以在故障点放电之前,冲击 电压波已经在终端头被反射,并越过故障点传向测试 端.在此之后故障点才被电离击穿,形成正向阶跃电压 向测试端传输,因此在第一回波的正脉冲前出现了负尖 峰.如果两个回波的时间差从第一回波正脉冲前的负尖 峰下降拐点算起的活,将会造成相当大的测量误差,只 能从第一回波的正突跳拐点算起直到第二回波的负突跳 拐点这段时间才是正确的. 3实例分析 例1:2006年9月宝鸡长岭有限责任公司的一条电 缆发生接地故障,该编号为782电缆,已运行45年,总 长度1792m,电缆型号ZQ2—3xl50mm,电缆从宝鸡发 电厂10kV配电室出线,穿过水渠,宝成铁路,跨越清姜 河,穿过川陕公路,进入长岭公司,走径非常复杂,所 以粗测就成为关键的一步.该电缆经测试A,C两相阻值 为500ML'),B相为2~1.首先用低压脉冲法进行测量全 长,接好相A,波形呈水平,波的拐点变化明显,其中对 终端共有两次反射,极性相同,笔者量取两次反射的问 图4应用低压脉冲法测量全长的波形 闪测仪接故障相B相,测量故障距离.低压脉冲发 所看到的波形极性相反(如图5),二次反射波形幅度减小, 而且两次反射的时间间隔相同,故障距离为1036m. 图5应用低压脉冲法测量低阻故障的波形 应用高压冲闪法测试的波形如图6所示,由于高 压脉冲波的衰减,所以波形整体像一个衰减的余弦振 荡,tO,tl表示故障点电离击穿延时.测试端到故障点的 距离为f1,f2或者是f3,f4所显示的距离.测得故障距 离为1075m,与低压脉冲法波形分析的距离相差29m, 最后在这粗测的范围内进行精确定位,找到了故障点. 图6应用冲闪法测量故障距离 通过例1说明了应用低压脉冲法测试时,低压脉冲 波对导体阻抗敏感性高,波形的产生是由于电缆不同的绝 缘阻抗对脉冲信号的不同反射而形成,不同的故障性质具 有不同的反射波;而冲闪法的高压冲击波对波阻抗敏感性 高,冲闪法波形的产生【3],是由于当故障点闪烙放电时,瞬 间整条线路都为地电位,电缆和球间隙之间串接的电感线 圈对突跳电压有较大的阻抗,就形成了一些尖齿脉冲(拐 点),叠加在衰减的余弦振荡上形成.应用冲闪法(电压取 样)进行,只要从第一回波的正突跳拐点算起直到第二回波 的负突跳拐点这段距离就是故障点距离,也就是找出波形 相临两个脉冲的上突跳的拐点到下突跳拐点的间隔. 例2:在冲闪法测试中的一个关键的问题是判断故 障点是否击穿放电,其中例2这项工作使我们从中吸取 了很深刻的教训.2006年宝鸡桥梁厂电缆(ZLQ21—3x 240mm2_8.7/10kV)发生接地故障,电缆长度为1975m, 经测量三相阻值均为5MQ,应用冲闪法进行测距,电 压在15kV左右,波形如图7. }01973mt1t2 图7应用冲闪法测量故障距离(电压低,故障点未放电,显示全长) 电工技术{2007l9期l37 圈线路技术 FWK—C分布式稳定控制装 曾丽蓉, 置的现场调试及运行维护 欧阳青 (广东电网公司河源供电局,广东河源517000) [摘要]FWK—C是一种分布式,模块化,拼装式结构的通用性很强的稳定控制装置, 能适应电网暂态稳定控 制,频率稳定与电压稳定控制,系统主变或线路过负荷控制.2005年广东粤东电网 安稳控制系统进行 了改遣工程,220kV龙川站作为粤东电网北通道的一个执行站,安装了该装置.本文 对该装置的功能 特点及其在安装,调试及运行维护中的注意事项进行了介绍. 关键词FWK-C稳定控制装置调试运行维护 1工程背景资料 2005年下半年广东电网安全稳定控制系统粤东(汕 头)子系统进行了改造工程.该工程列入当年国家电力公 司科学技术课题.其必要性及重要性基于如下两点: (1)粤东电网依靠500kV惠汕甲乙线和2回220kV输电 通道与主网相连,由于联系薄弱,不得不保持高低压电 磁环网运行.(2)5o0kV惠汕甲乙线同杆架设,发生M2 故障情况下,粤东电网将出现暂态稳定,电压稳定,潮 收稿日期:2007-05—28 作者简介:曾丽蓉(1974?),女,工程师,从事继电保护现场运 行维护技术工作; 欧阳青(1957一),男,高级工程师,从事变电运行技术管理工 作. 流大规模转移等严重的稳定问题,严重威胁电网的安全 稳定运行.粤东电网安稳控制系统改造内容主要有: (a)通道的扩展;(b)汕头子站相连的执行站由原来的10 个增加到14个,并预留了与汕头电厂等4个通信通道; (C)汕头子站增加了两面稳控屏之间的通{-~Jj能,硬件增 加了一面通信扩展柜;(d)执行站功能做了一些更改.河 源电网220kV龙川站作为新建的粤东电网北通道的一个 执行站,安装了FWK-C稳定控制装置. 2FWK—C稳定控制装置的主要功能 FWK—C分布式稳定控制装置适用于区域性电网及 大区互联电网多个厂站的系统暂态安稳控制,既可适应 单个厂站的就地控制,又能构成多个厂站的区域稳定控 制系统.装置根据本地采集及远方信号自动判别系统运 "f0,f1"与"f1一f2"的距离均为1973m,接近电缆全 长.于是应用声测法精确定位时,确实在电缆的另一侧 户内头处听到了很小的声音,和球间隙放电声同频率, 就对户内头处产生怀疑.但是通过撤沙看有无振动,手 摸有无发热,以及声音幅度,频率的辨别,确认这是干 扰定位的"异响"现象,不是故障点放电的声音,原来是 接地线接触不好,形成电位差造成的放电现象.再次将 电压升高至26kV时,出现了的冲闪法波形,故障 点距离显示675m,且容易识别,如图8所示,定点挖 出后,发现是电缆中间头爆炸. 图8应用冲闪法测量故障距离(升高电压,故障点击穿放电) 对例2的分析:原来第一次测试的波形是电缆故障 点没有被击穿,如果电缆没有故障或冲击电压过低或储 38lWWW.chinaet.netll-r~, 能电容C过小,电缆就不会出现闪络现象.而电缆故障 点能否被击穿仅取决于电缆上得到的冲击电压的高低, 球间隙太小,击穿时加到电缆上的电压可能低到无法电 离击穿故障点,这种情况下,球间隙看来是被击穿了, 但是电缆故障点并没有被击穿,因此就无阶跃电压反射 回来,在屏幕上仅能看到负高压在传到电缆终端被反射 的终端反射波,代表了电缆全长,无法测出故障距离. 参考文献 …张栋国.电缆故障分析与测试【M】.北京:中国电力出版社, 2005 【2】张栋国,孙雷.电力电缆及其故障分析与测试【M】.西安:陕 西科学技术出版社,1994:121—159 【3】毕国轩,等.电力电缆故障原因分析及探测方法探讨[J】.山 西电力,2005(2),16-18 [4】程中华_中低压电缆故障现场测试浅析[J】.山东电力技术, 2005(3),73-75 【5】成永红.电力设备绝缘检测与诊断【M】.北京:中国电力出版 社,2001:65-72 [6】于将.电力电缆故障检测波形分析[J】.中国电力,1998,31: 273O 【7】李国信.电缆故障的测试方法与波形分析【J】.中原工学院学 报,2005,16:6668