1.陰抗法
阻抗法通過(guò)測(cè)量故障發(fā)生后故障點(diǎn)到測(cè)量端之間的阻抗,然后利用線路參數(shù)建立故障定位方程,求解得到故障距離。這種方法多以線路集中參數(shù)模型為基礎(chǔ),由于原理簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn),所以一直得到人們廣泛的關(guān)注。
電橋法是阻抗法故障測(cè)距中比較廣泛使用的一種。電橋法包括電阻電橋法和電容電橋法兩種。
電阻電橋法僅適用低阻抗的測(cè)量,要求故障點(diǎn)的電阻不得超過(guò)100千歐,最高不得超過(guò)500千歐,一般以2千歐為宜。其基本原理為:將被測(cè)電纜末端非故障相與故障相短接,電橋兩輸出臂分別接故障相和非故障相,調(diào)節(jié)電橋臂上的調(diào)節(jié)電阻,當(dāng)電橋平衡后,根據(jù)電橋平衡原理計(jì)算出故障距離。
電容電橋法可以用于電纜斷線故障的測(cè)量,其原理與電阻電橋法類似。
電橋法的優(yōu)點(diǎn)是:方便、簡(jiǎn)單。但缺點(diǎn)是不適合測(cè)量高電阻和閃絡(luò)性故障。因?yàn)楣收想娮栎^高的情況下,電橋回路中電流很小,一般電流檢流計(jì)靈敏度很低,很難檢測(cè)出電橋是否平衡。電橋法的另一缺點(diǎn)是需要知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度等原始材料,當(dāng)一條電纜線路是由兩種以上導(dǎo)體材料或不同截面積的兩段以上的電纜組成時(shí),還需進(jìn)行換算。還有電橋法不能測(cè)量三相短路故障。
這種阻抗法是以線路集中參數(shù)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的,當(dāng)故障電阻比較大,就無(wú)能為力了。為此,,文獻(xiàn)[6]提出了一種適于測(cè)量高電阻故障的阻抗法,這種方法以分布參數(shù)為基礎(chǔ),建立參數(shù)方程,并計(jì)算出故障距離。其基本原理是:對(duì)帶有高電阻故障的電纜施加正弦高壓信號(hào),使高阻故障點(diǎn)閃絡(luò),此時(shí)故障點(diǎn)的高電阻故障變?yōu)殡娀」收稀R驗(yàn)殡娀」收铣呻娮栊裕鬟^(guò)故障點(diǎn)的電流和故障點(diǎn)兩端的電壓同相位,通過(guò)采集系統(tǒng),將流過(guò)線路的電流和線路兩端的電壓采集到后,根據(jù)分布參數(shù)理論就可以求出沿線路各點(diǎn)的電壓和電流,從而實(shí)現(xiàn)故障定位。
2.行波法
行波法也是電力電纜故障測(cè)距中一種比較常用的方法。行波法故障定位具有速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn),具體包括:A、B、C和D型行波測(cè)距法。
(1)A型行波測(cè)距
故障點(diǎn)發(fā)生故障后,產(chǎn)生的行波就會(huì)在在故障點(diǎn)與測(cè)量端來(lái)回傳播,可以通過(guò)行波往返故障點(diǎn)與測(cè)量端一次的時(shí)間和行波波速來(lái)確定故障點(diǎn)的距離。這種方法不受過(guò)渡電阻和對(duì)端負(fù)荷阻抗的影響,此原理簡(jiǎn)單,所用裝置較少,且可以在理論上達(dá)到較高的精度。多年來(lái),由于沒(méi)有深入地了解故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波特性以及傳播特性,再加上需要高速采樣系統(tǒng)和精準(zhǔn)時(shí)間計(jì)時(shí)系統(tǒng)等條件,所以一直沒(méi)得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái),比較常用的A型行波測(cè)距方法主要有:脈沖電流法和脈沖電壓法。
脈沖電流法是80年代初發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)試方法,該方法具有安全、可靠和接線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其原理是:通過(guò)線性電流耦合器測(cè)量電纜故障擊穿時(shí)產(chǎn)生的脈沖故障電流信號(hào)。它實(shí)現(xiàn)了儀器和高壓回路的電耦合,省去了電容與電纜之間串聯(lián)的電容和電感,簡(jiǎn)化了接線,而且還易于分辨?zhèn)鞲衅黢詈铣龅拿}沖電流信號(hào)。
脈沖電壓法,又稱為沖擊閃絡(luò)法。該方法原理為:首先利用直流高壓和脈沖高壓信號(hào)把電纜故障點(diǎn)擊穿,然后通過(guò)放電電壓脈沖在測(cè)量端與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間來(lái)測(cè)距。其優(yōu)點(diǎn)是不需將高阻和閃絡(luò)性故障擊穿,直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬時(shí)脈沖信號(hào),測(cè)試速度比較快,測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)便。其缺點(diǎn)是:在利用此方法測(cè)距時(shí),高壓電容對(duì)脈沖信號(hào)呈短路狀態(tài),需要串聯(lián)一個(gè)電阻或電感產(chǎn)生電壓信號(hào),這樣就增加了接線的復(fù)雜性,且降低了電容放電時(shí)加在故障電纜的電壓,使故障點(diǎn)難以擊穿;還有在測(cè)量過(guò)程中,分壓器耦合的電壓波形變化不明顯,難以分辨。
(1)B型行波測(cè)距
B型行波測(cè)距的基本原理是:只利用故障點(diǎn)行波產(chǎn)生的第一個(gè)行波波頭信號(hào)到達(dá)電纜兩端的信息,并借助于通信通道進(jìn)行故障測(cè)距的。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于只利用第一個(gè)波頭,因而故障點(diǎn)的反射波和透射波不會(huì)限制此方法的應(yīng)用。但此方法仍需要精確的故障行波到達(dá)測(cè)量端的時(shí)間。
(2)C型行波測(cè)距
C型行波測(cè)距的基本原理:電纜發(fā)生故障時(shí),將該電纜與電網(wǎng)斷開(kāi),通過(guò)脈沖發(fā)射裝置向故障電纜發(fā)射高頻脈沖,然后計(jì)算脈沖信號(hào)在裝置與故障點(diǎn)之間的來(lái)回時(shí)間,從而計(jì)算出故障距離。目前,常用的C型行波測(cè)距方法主要有低壓脈沖反射法和二次脈沖法。
低壓脈沖反射法[ ,又叫雷達(dá)法。主要用于電纜的低阻(或短路)故障及斷路故障的測(cè)距。這種方法比較簡(jiǎn)單直觀,通過(guò)觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行測(cè)距。不同的故障性質(zhì)具有不同的反射波,如果發(fā)射脈沖是正極性的,回波脈沖也是正極性的,表示是斷路故障或終端頭開(kāi)路,即電壓不能饋至另一端的故障;如果回波是負(fù)極性脈沖,則是短路接地故障,表示電纜故障點(diǎn)絕緣電阻低于該電纜的特性阻抗,甚至為零的故障。低壓脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀,不需要詳細(xì)的電纜原始資料,還可以根據(jù)反射脈沖的極性分辨故障類型。缺點(diǎn)是不能用于測(cè)量高電阻與閃絡(luò)故障。(電力電纜故障現(xiàn)場(chǎng)測(cè)距方法的研究與應(yīng)用)
3.電弧燃燒法
4.聲測(cè)法
聲測(cè)法的基本原理是利用電力電纜故障點(diǎn)放電時(shí)產(chǎn)生的聲音信號(hào)進(jìn)行定點(diǎn), 聲音傳感器在電力電纜上方將聲音信號(hào)檢測(cè)出來(lái), 聲音最大的地方為故障點(diǎn)所在的位置。對(duì)于電纜護(hù)層己經(jīng)被燒穿的故障, 往往可以在地面上用人耳直接聽(tīng)到故障點(diǎn)的放電聲。但是對(duì)于電纜護(hù)層未被燒穿的電纜故障或者是埋深的電纜故障,都有可能使故障點(diǎn)放電聲音減小,需要用高靈敏度的聲電轉(zhuǎn)換器,如拾音器或壓電晶體,將地面上微弱的地震波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并由相關(guān)儀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理,然后用耳機(jī)還原成聲音,或通過(guò)顯示裝置顯示聲音的強(qiáng)度,以此來(lái)找出放電聲音最大的位置。該方法主要用于電力電纜高阻故障的定點(diǎn)。(電力電纜故障現(xiàn)場(chǎng)測(cè)距方法的研究與應(yīng)用)
5.音頻電流感應(yīng)法
如果電纜發(fā)生了低阻故障,例如故障電阻小于10 Ω,就很難利用聲測(cè)法檢測(cè)到故障點(diǎn)放電的聲音或者根本沒(méi)有放電聲音,因此低阻故障不能使用聲測(cè)法進(jìn)行故障定位。這時(shí)可以使用音頻電流感應(yīng)法通過(guò)檢測(cè)地面上磁場(chǎng)的變化來(lái)確定故障點(diǎn)的位置。其基本原理是用1~15 kHz的音頻信號(hào)發(fā)生器向被測(cè)電纜中通入音頻信號(hào)電流,由于電磁耦合的作用,在大地中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而形成地面磁場(chǎng),然后在地面上用探頭沿著電纜敷設(shè)路徑接收音頻信號(hào), 并將接收到的音頻信號(hào)送入接收機(jī)進(jìn)行放大并送入耳機(jī)。根據(jù)耳機(jī)中響聲的變化可探測(cè)故障點(diǎn)的位置, 在故障點(diǎn)的上方音頻信號(hào)最強(qiáng),當(dāng)探頭繼續(xù)前移時(shí),音頻信號(hào)逐漸降低,則音頻信號(hào)最強(qiáng)處即為故障點(diǎn)。
6.跨步電壓法
跨步電壓法,就是應(yīng)用“電位差”原理,對(duì)直埋電纜外護(hù)套故障及低電壓電纜故障進(jìn)行精確到位。