近年来,电力电缆的运用越来越广泛。然而电力电缆一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行。因此我们需要准确、迅速、经济地查找出电缆故障。文章分析了电力电缆故障的原因和分类,介绍了目前常见的电缆故障测距法。凭借EMTP仿真技术,建立了低压脉冲比较法仿真模型,得出了几种电缆短路故障波形图。并用低压脉冲比较测量法对仿真波形进行了整理,证明了该方案的可行性。
地下电缆如果发生故障,寻找故障点会非常困难,需要耗大量的人力物力,更严重的是带来巨大的停电损失。所以有效、快速、经济地找出电缆故障是一个势在必行的事情,越来越引起各方面的关注。
故障测距的任务就是当线路的某一点发生故障时,通过线路两端的实测电流、电压及线路阻抗等参数来计算出故障距离。
本文分析电力电缆故障产生的原理、故障产生的原因、以及故障的类型和故障性质的判断。简单介绍了现阶段几种常用的电缆故障测距算法。
2 电力电缆故障的产生原因
电力电缆故障产生的主要原因有绝缘受潮、绝缘过早老化、过电压的激发导致电缆绝缘击穿、机械损伤类、产品自身质量缺陷等。
3 电力电缆故障性质的诊断
电力电缆故障的性质决定采用电力电缆故障测距的方法。电力电缆故障的性质的判断,就是指确定故障电阻是低阻还是高阻;是封闭性还是闪络性;是接地、短路,还是混合故障,是单相、两相,还是三相故障。然后结合故障发生时伴随的现象,大概判断出故障的相应性质,再根据故障性质类型来确定对应的处理方法。
4 电力电缆故障测距算法
电力电缆故障性质确定后,就可确定故障测距方法。故障测距是测量从电缆的测试端到故障点的电缆长度。而在目前的实际测试中,首选的是行波测距法测试故障距离,对于用行波测距法无法测试回波的特殊的主绝缘和护层故障,可以用电桥法进行故障测距。
电桥法的基本原理:利用电桥平衡时,对应桥臂电阻的乘积相等,而电缆的长度和电阻成正比的原理进行测试的。电桥法的优点是:简单、方便,且精确度较高,测量短路故障、低阻故障十分方便。
低压脉冲反射法的基本原理:低压脉冲反射法是给故障电缆注入一个低压脉冲故障电缆,脉冲会在电缆中传播,而当脉冲碰到阻抗不匹配点(故障点或中间接头等)时会反射回来,通过发射脉冲与反射脉冲的时间差,再根据脉冲在电缆中传播速度,就可以得该点到测量点的距离。
5 电力电缆故障仿真算例
在本次仿真中,单相电缆模型看成多个单相型等值RLC线路组成的分布参数模型,参数进行如下设置:单位电阻,位电感,单位电容,线路长度。
单相短路接地故障电缆的脉冲反射波形如图1所示。
从表1可以看出故障距离太远或者故障距离太近都会使测距误差比较大。原因是当故障发生在测量点附近时,因为入射波和反射波发生了叠加,使得第一个反射波难以辨别,即使采用了比较测量法,也无法完全消除测量端存在的死区;当故障离测量点比较远时,由于电力电缆有介质损耗,行波在传输过程中会发生衰减,这样会使得反射波形畸变较大,影响测距结果的精度,而使得误差变大的结果。
6 仿真结论
在低压脉冲比较测距原理的基础上,采用EMTP仿真平台,对开路和短路故障进行仿真研究,形成了低压脉冲法故障仿真模型,用这个模型模拟不同故障距离下低压脉冲法测距的测试过程。记录的波形数据按上述比较法处理方法进行处理,验证了该方法用于低压脉冲比较测距法的可行性。
1)电力电缆故障检测的方法很多种,但是目前还没方法可以解决所有的故障检测问题。所以要具体问题具体分析,从电力电缆的故障原因、类型及电缆的敷设特点等各方面因素综合考虑,选择比较合理的方法来进行故障的精确定位。
2)目前的电缆故障测距方式大都是离线测试,需要断电并且需要较长的故障修复时间,而在线检测具有更为明显的经济效益和社会效益,这使得在线测距成为电缆测距技术成为一种发展趋势。