电力电缆线路在线监测及故障测距系统70页PPT

测距方法选择
定点方法选择
开路故障
短路（低阻） 故障
几乎不发 生
低压电缆 发生较多
低压脉冲法/或按闪络 故障测试
低压脉冲法/脉冲电流 法
按闪络故障测试
声磁同步法/金属性短 路故障用音频信号法
定位
高 100K欧
阻 以下
故 障
100K欧 以上
闪络故障
80%以上 很小
二次脉冲法/脉冲电流 法/电桥法
二次脉冲/脉冲电流法
故障探测的基本步骤
一、故障诊断——就是用万用表、兆欧表测量电缆的故障 电阻，并根据故障电阻的大小，判断电缆的故障性质； 了解故障性质、故障原因、敷设环境、运行情况等。 主要有测试准备与故障性质诊断两个阶段组成。
二、故障测距——在电缆一端用仪器测定故障点的距离。 三、故障定点——根据测距结果，在一定范围内精确测定
二、人员准备—抢修人员要齐整，分工明确，服从指挥 三、安全保证
到现场后把电缆两端孤立起来使电缆各相之间和对其他地 方留有足够的距离；测试时两端要留人看守以确保安全！
四、了解电缆情况
全长、绝缘性质、接头、耐压等级、路径与何处施过工等。
转 到 探 测 流 程 图
故障性质诊断分类与测试方法选择
故障性质 发生概率
能量，实际上也增加了电缆上电压持续时间，有利 于故障点的击穿。 • 进行冲闪测试时，多次用高电压冲击故障电缆， 利用“累积效应”，故障点被进一步破坏，会使得 击穿电压降低，放电延时缩短。
故障点击穿与否的判断
• 通过高压信号发生器电流表或电压表摆动的幅度 判断；
• 通过仪器记录的波形判断 • 通过球间隙放电的声音判断
脉冲磁场波形与放电声音波形
脉冲磁场波形：电缆两侧极性相反 放电声音波形

10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布是一下子不要学很多。——洛克
电气设备绝缘的在线监 测与故障诊断综述
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯

2、电缆线路鉴别
当音频信号源开机后，发出1kHz或10kHz的音频信号，在待鉴别的 电缆处，用专用接收机、探测线圈和耳机在现场收听。当探测线圈环绕 待测电缆转动时，耳机中的音频信号有明显的强弱变化。
在采用第一种接法时，当探测线圈分别在两相接入信号的导体的上 下方时，音频信号为最强。
在采用第二种接法时，当探测线圈靠近接入信号的导体时音频信号 为最强。
3、电缆故障的精确定点
(a)副磁场 离故障点较远
3、电缆故障的精确定点
（b）正磁场 离故障点较近 图5-14 电缆故障点放电产生的典型磁场和声音波形
3、电缆故障的精确定点
3）音频信号法 此方法主要是用来探测电缆的路径走向。在电缆两相间或者相和金 属护层之间（在对端短路的情况下）加入一个音频电流信号，用音频信 号接收器接收这个音频电流产生的音频磁场信号，就能找出电缆的敷设 路径；在电缆中间有金属性短路故障时，对端就不需短路，在发生金属 性短路的两者之间加入音频电流信号后，音频信号接收器在故障点正上 方接收到的信号会突然增强，过了故障点后音频信号会明显减弱或者消 失，用这种方法可以找到故障点。
这样并能与邻近电缆的工频电流、零序电流和高次谐波电流所产生 的干扰信号相区别，从而确定接入音频信号的电缆是否为需要检修的电 缆。
2、电缆线路鉴别
3)利用脉冲磁场方向鉴别电缆 在需鉴别电缆的对端做一个相对地间隙模拟故障，然后通过高压信 号发生器向电缆中施加高压脉冲信号，把感应线圈分别放在各条电缆的 两侧，磁场方向发生变化的电缆就是作业电缆。
2、电缆线路鉴别
2)音频信号鉴别法 电缆路径探测仪由音频信号源、通用接收机、探测线圈组成。 接入音频信号有两种方法。 一种是将音频信号源的输出端与电缆一端的两相导体连接，将电缆 另一端的两相导体跨接，或三相短路接地。 另一种接法是将音频信号接在电缆一相导体与接地的金属护套之间 ，在另一端也将该相导体与金属护套连接。

3、电缆故障电阻的低阻、高阻确定
一、电缆线路故障诊断与分类
电缆绝缘故障：
低压脉 ≤100Ω 冲法
0
摇表
∞
万用表
＞100Ω
过流
直流发 生器
不过流
闪测法或二 次脉冲法
好相，可 以投运
一、电缆线路故障诊断与分类
电缆断线故障：
检查电缆导体连续性是否完好。方法是在一端将A、 B、C三相短接（不接地），到另一端用万能表的电 阻×1档测量各相间电阻值是否为零。
相关
2
第二个脉冲测量区间
3
高压脉冲
4 从电缆终端的反射
5
故障点的第一次反射
6
故障点的第二次反射
二、电缆线路故障的初测
6、二次脉冲法：
通过高压发生器给存在高阻或闪络性故障的电缆施加高 压脉冲，使故障点出现弧光放电。由于弧光电阻很小， 在燃弧期间原本高阻或闪络性的故障就变成了低阻短路 故障。此时，通过耦合装置向故障电缆中注人一个低压 脉冲信号，记录下此时的低压脉冲反射波形，则可明显 地观察到故障点的低阻反射脉冲；在故障电弧熄灭后， 再向故障电缆中注人一个低压脉冲信号，记录下此时的 低压脉冲反射波形，此时因故障电阻恢复为高阻，低压 脉冲信号在故障点没有反射或反射很小。把带电弧波形 和无电弧波形进行比较，两个波形在故障点的位置上明 显不同，波形的明显分歧点就是故障点。
二、电缆线路故障的初测
低压脉冲法接线：
低压脉冲 反射仪
故障电缆
二、电缆线路故障的初测
相关公式：
1 Lx V t
2
V
l LC
Z L C
P RZ RZ
Lx-----故障点距离 V-----波速度
t----时间 l-----长线长度 L-----长线单位长度的电感 C-----长线单位长度的电容 Z-----波阻抗 P-----反射系数 R-----负载电阻

聚酰胺聚酰亚胺漆及其漆包线；硅有机漆及制品；硅橡胶及玻璃漆布
F
H C
155
180 >180
聚酰亚胺漆及薄膜；云母；陶瓷；玻璃及其纤维；聚四氟乙烯
热老化规律 —— 6 度规则
试验表明，对于常用的A级绝缘，如油纸绝缘，则温 度每超过6℃，则寿命约缩短一半。而对于 B、H级绝缘 则分别约为10℃及12℃。
(a)
(b)
(c)
图12 介质在交流电压下的等值电路分析 (a)示意图；(b)等值电路；(c)相量图
表2.4 常用液、固体介质tgδ值（20℃，工频）
电介质 变压器油 蓖麻油 沥青云母带 电瓷 油浸电缆纸 tgδ(%) 0.05～0.5 1～3 0.2～1 2～5 0.5～8 电介质 聚乙烯 交联聚乙烯 聚苯乙烯 聚四氟乙烯 聚氯乙烯 tgδ(%) 0.01～0.02 0.02～0.05 0.01～0.03 <0.02 5～10
重的“副作用”。
直流耐压试验： 1. 对电容很大的试品
U I CU XC
2 P U I CU
2. 交流耐压试验所带来的残余
破坏远大于直流耐压。
时间τ /min
图15 油纸电缆的寿命曲线 1-粘性浸渍； 2-充油电缆
但交流设备用直流试验不够真实，例如油纸串 联时，交流下电场分布取决于介电常数ε ，而直流 却取决于电阻率ρ 。因此两者并不等效。
在高压电气设备中常以几种绝缘材料组成，这时应注意到 串联介质在交变电压下场强分布与介电常数成反比，即
1 E2 2 E1
如绝缘纸板中存在气泡时，气泡耐压低但分到的场强却 比纸要高4～5倍，这也是组合绝缘中局部放电问题突出的 重要原因之一。
对于多种材料组成的绝缘结构，或者采用不均匀的介质时， 还会出现夹层极化。

●Detection of un-bridged water tree
Off-line diagnostic methods Insulation layer
Insulation layer
Bridged water tree Un-bridged water tree
根据现场运行经验，水树枝劣化特性如下：
电缆故障率 按电压等级
电缆故障率 按运行时间
§5.2 电缆绝缘的劣化和诊断内容
电缆故障原因
B C
D
编号 电缆故障原因 比例
A
外力破坏
58%
A
B 附件制造质量缺陷 27%
C 敷设施工质量缺陷 12%
D 电缆本体质量缺陷 3%
交联聚乙烯电缆的寿命
电压寿命极限
10
BDV; 10-20kV
8
No. of BD samples
（l）仅发生在6kV以上的高压交联聚乙烯电缆中。
（2）从投运到破坏的时间需要数年至十几年，大多 数在10年以上。
（3）贯通绝缘体的水树枝状劣化，大部分能维持正 常工作电压以上的电压值，只有在发生脉冲电压等 异常电压时才产生破坏。
（4）环境温度高时，劣化进程加快。
因此对电力电缆绝缘本体进行故障监测是可行 的，也是必要的。
§5.3 电缆绝缘的在线监测
电力电缆监测和诊断方法 • 离线方法 • 直流法 • 工频法 • 低频法 • 综合判断法
对已运行油纸电力电缆的试验项目
项目
周期
标准
测量绝缘电阻 1～3 年一次
绝缘电阻的标准自行规定
直流耐压试验 并测量泄漏电
流
主干线每年 一次
试验电压标准
类型 额定电压 U0（kV） 试验电压