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電纜故障定位儀
[ 2010-8-14 ] [轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源：就是要儀器網(wǎng) m.mrboha.com]
電纜故障定位儀
電纜故障定位儀
電纜故障定位儀，是一套綜合性的電纜故障探測(cè)儀器，它能對(duì)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(xiàn)，接觸不良等故障進(jìn)行測(cè)試。電纜故障定位儀配備聲測(cè)法定點(diǎn)儀，它是可以用來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定故障點(diǎn)的精確位置。特別適用于測(cè)試各種型號(hào)、不同等級(jí)電壓的電力電纜及通信電纜。
1.直埋電纜
2.錘擊(脈沖)法
3.時(shí)域反射測(cè)量法
4.電弧反射法
5.快速故障探測(cè)器
6.第一響應(yīng)
探測(cè)方式
電纜故障定位儀采用多種探測(cè)方式，應(yīng)用當(dāng)代最先進(jìn)的電子技術(shù)成果。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)及微電子技術(shù)，具有智能化程度高、功能齊全、使用范圍廣、測(cè)試準(zhǔn)確、使用方便等特點(diǎn)。
定位儀設(shè)計(jì)
檢測(cè)飛機(jī)電纜故障,在民航機(jī)務(wù)中是非常重要的;根據(jù)飛機(jī)電纜的自身特點(diǎn),提出一種能對(duì)其進(jìn)行有效測(cè)試與診斷的方法一低壓脈沖法,并利用單片機(jī)和CPLD技術(shù),設(shè)計(jì)出飛機(jī)電纜缺陷檢測(cè)定位裝置;該定位儀主要由三部分構(gòu)成,即:信號(hào)采集電路、系統(tǒng)控制電路、人機(jī)交互電路;同時(shí),采用兩套品振,既保證了信號(hào)的高速采集,又滿(mǎn)足系統(tǒng)的低速處理,具有低成本、輕便靈巧、測(cè)試準(zhǔn)確等特點(diǎn);同時(shí),除了應(yīng)用于飛機(jī)電纜檢修外,還可進(jìn)一步應(yīng)用于電信、電力等部門(mén)的短距離電纜測(cè)試缺陷檢測(cè).
工作原理
電力電纜故障測(cè)試儀由電力電纜故障測(cè)試儀主機(jī)、電纜故障定位儀、電纜路徑儀三個(gè)主要部分組成。電纜故障測(cè)試儀主機(jī)用于測(cè)量電纜故障故障性質(zhì)，全長(zhǎng)及電纜故障點(diǎn)距測(cè)試端的大致位置。電纜故障定點(diǎn)儀是在電纜故障測(cè)試儀主機(jī)確定電纜故障點(diǎn)的大致位置的基礎(chǔ)上來(lái)確定電纜故障點(diǎn)的精確位置。對(duì)于未知走向的埋地電纜，需使用路徑儀來(lái)確定電纜的地下走向。電力電纜故障進(jìn)行測(cè)試的基本方法是通過(guò)對(duì)故障電力電纜施加高壓脈沖，在電纜故障點(diǎn)處產(chǎn)生擊穿，電纜故障擊穿點(diǎn)放電的同時(shí)對(duì)外產(chǎn)生電磁波并同時(shí)發(fā)出聲音。
弧反射法
�。ǘ蚊}沖法）在電纜故障定位中的應(yīng)用的工作原理：首先使用一定電壓等級(jí)、一定能量的高壓脈沖在電纜的測(cè)試端施加給故障電纜，讓電纜的高阻故障點(diǎn)發(fā)生擊穿燃弧。同時(shí)，在測(cè)試端加入測(cè)量用的低壓脈沖，測(cè)量脈沖到達(dá)電纜的高阻故障點(diǎn)時(shí)，遇到電弧，在電弧的表面發(fā)生反射。由于燃弧時(shí)，高阻故障變成了瞬間的短路故障，低壓測(cè)量脈沖將發(fā)生明顯的阻抗特征變化，使得閃絡(luò)測(cè)量的波形變?yōu)榈蛪好}沖短路波形，使得波形判別特別簡(jiǎn)單清晰。這就是我們稱(chēng)之為的“二次脈沖法”。接收到的低壓脈沖反射波形相當(dāng)于一個(gè)線(xiàn)芯對(duì)地完全短路的波形。將釋放高壓脈沖時(shí)與未釋放高壓脈沖時(shí)所得到的低壓脈沖波形進(jìn)行疊加，2個(gè)波形會(huì)有一個(gè)發(fā)散點(diǎn)，這發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)的反射波形點(diǎn)。這種方法把低壓脈沖法和高壓閃絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，使測(cè)試人員更容易判斷出故障點(diǎn)的位置。與傳統(tǒng)的測(cè)試方法相比,二次脈沖法的先進(jìn)之處，是將沖擊高壓閃絡(luò)法中的復(fù)雜波形簡(jiǎn)化為最簡(jiǎn)單的低壓脈沖短路故障波形，所以判讀極為簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確標(biāo)定故障距離。
三次脈沖法
采用雙沖擊方法延長(zhǎng)燃弧時(shí)間并穩(wěn)弧,能夠輕易地定位高阻故障和閃絡(luò)性故障。三次脈沖法技術(shù)先進(jìn),操作簡(jiǎn)單,波形清晰,定位快速準(zhǔn)確,目前已經(jīng)成為高阻故障和閃絡(luò)性故障的主流定位方法。三次脈沖法是二次脈沖法的升級(jí)，其方法是首先在不擊穿被測(cè)電纜故障點(diǎn)的情況下，測(cè)得低壓脈沖的反射波形，緊接著用高壓脈沖擊穿電纜的故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，在電弧電壓降到一定值時(shí)觸發(fā)中壓脈沖來(lái)穩(wěn)定和延長(zhǎng)電弧時(shí)間，之后再發(fā)出低壓脈沖，從而得到故障點(diǎn)的反射波形，兩條波形疊加后同樣可以發(fā)現(xiàn)發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。由于采用了中壓脈沖來(lái)穩(wěn)定和延長(zhǎng)電弧時(shí)間，它比二次脈沖法更容易得到故障點(diǎn)波形。相對(duì)于二次脈沖法由于三次脈沖法不用選擇燃弧的同步時(shí)長(zhǎng)，操作起來(lái)也跟加簡(jiǎn)便。
相關(guān)應(yīng)用
在電力行業(yè)和一些使用電纜的行業(yè)，非凡是在一些復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，要找到地下電纜線(xiàn)路的故障是十分困難的事。但是，在這方面功能多樣且操作簡(jiǎn)便的設(shè)備不斷出現(xiàn)，不但可以降低探測(cè)故障的高額成本，而且可以減少艱苦查找電纜故障時(shí)不可避免的長(zhǎng)時(shí)間停電，給排除故障帶來(lái)了很多方便。
直埋電纜
在地下直埋電纜和地下住宅配電(URD)系統(tǒng)中探測(cè)故障是一件非常費(fèi)時(shí)的事，并且會(huì)對(duì)用戶(hù)引起十分不便的停電，某些技術(shù)還可能會(huì)損壞電纜。而對(duì)一些技術(shù)要求高的設(shè)備，其操作較為復(fù)雜，只有受過(guò)嚴(yán)格培訓(xùn)的操作人員才能使用，這給這類(lèi)技術(shù)設(shè)備的推廣應(yīng)用帶來(lái)了許多不便。因此，選擇合適的技術(shù)，部分地取決于故障探測(cè)器的設(shè)計(jì)人員了解的電纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)，也部分地取決于設(shè)備和操作人員對(duì)這方面的專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)的了解。有了合適的設(shè)備和在現(xiàn)場(chǎng)工作的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，是快速有效地探測(cè)故障的第一步。
錘擊(脈沖)法
許多電力公司采用錘擊(脈沖)法。這種技術(shù)在一個(gè)簡(jiǎn)單的電纜系統(tǒng)中探測(cè)高阻故障是最有效的。錘擊法包括采用一個(gè)脈沖或沖擊電壓來(lái)沖擊停電的電纜，當(dāng)一個(gè)有效的高壓脈沖擊中故障區(qū)域時(shí)，故障點(diǎn)就閃絡(luò)，并產(chǎn)生一個(gè)操作人員可聽(tīng)見(jiàn)的沿電纜表面?zhèn)鬏數(shù)腻N擊聲。但探測(cè)電纜故障往往需要幾次錘擊，多次重復(fù)沖擊可能會(huì)損壞電纜。
不過(guò)據(jù)美國(guó)西雅圖市照明公司負(fù)責(zé)電氣安裝和維修的治理人員 Dennis Minier說(shuō)，由于這種方法簡(jiǎn)便易行，因此他們一直采用錘擊法來(lái)探測(cè)電纜故障。
時(shí)域反射測(cè)量法
(TDR)是一種在電纜結(jié)構(gòu)上通過(guò)改變所產(chǎn)生的脈沖反射來(lái)顯示的低壓電弧反射技術(shù)。這種脈沖反射是記錄在TDR的屏幕上，并且同特性圖形(在故障前進(jìn)行和記錄的特性圖形)相比較，或者與同一條電纜線(xiàn)路上的健全相所作出的特性圖形相比較。故障點(diǎn)的距離是由圖形散射點(diǎn)來(lái)確定的。TDR法是探測(cè)低阻故障最有效的方法之一。問(wèn)題是TDR的圖形分析需要經(jīng)培訓(xùn)過(guò)的和有經(jīng)驗(yàn)的操作員來(lái)進(jìn)行分析操作。
高阻故障和復(fù)雜的系統(tǒng)，就要求設(shè)備具有更高的能量等級(jí)。高壓電弧反射的一些方法，例如數(shù)字式電弧反射法和差異電弧反射法，均要求非凡的設(shè)備和經(jīng)嚴(yán)格培訓(xùn)過(guò)的操作員操作。
電弧反射法
由于電弧反射法十分復(fù)雜，使得錘擊法仍然是最通用的應(yīng)用技術(shù)。這種技術(shù)比較簡(jiǎn)單，無(wú)需非凡的儀器，也不要求熟練的分析人員。而新儀器具有多功能性，用于錘擊法可以使電纜的潛在損壞減少到最小。
在電纜上使用脈沖的時(shí)間盡量短，且能提高故障探測(cè)效率，是許多電力公司共同追求的目標(biāo)。在地下直埋電纜和簡(jiǎn)單的地下住宅配電系統(tǒng)中，目前有兩種裝置可以達(dá)到以上兩個(gè)目標(biāo)。
快速故障探測(cè)器
一種裝置是由美國(guó)加州帕洛阿爾托市的美國(guó)電力研究協(xié)會(huì)開(kāi)發(fā)的，叫做快速故障探測(cè)器(FFF)。這種FFF可探測(cè)回路斷電之前，當(dāng)電纜第一次燃弧時(shí)由故障發(fā)射出的波形，而被捕捉的波形，經(jīng)處理儲(chǔ)存在FFF監(jiān)視器中，而監(jiān)視器是連接在URD系統(tǒng)中通常的斷開(kāi)點(diǎn)。這種裝置有兩個(gè)傳感器，以便監(jiān)視一個(gè)回路兩半邊的暫態(tài)故障。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，兩個(gè)暫態(tài)峰值之間的時(shí)間間隔給出了到故障點(diǎn)的距離。FFF能自動(dòng)地工作，并且無(wú)需嚴(yán)格培訓(xùn)的操作人員。這種廉價(jià)的裝置，完全可以安裝在URD回路中，作為永久性的監(jiān)測(cè)儀器，以探查所發(fā)生的故障�；蛘哒f(shuō)在故障發(fā)生之后，該裝置可以作為探測(cè)工具使用。由于該裝置在故障之后采用電纜額定值或低于額定值的電壓脈沖進(jìn)行一次性的沖擊，而且放電只進(jìn)行一次，因此對(duì)電纜損壞的機(jī)會(huì)最小。
每一單相的開(kāi)式輻射形或環(huán)形回路，僅需要一臺(tái)FFF，而3相系統(tǒng)則每相均需安裝一臺(tái)裝置，通過(guò)RS-232接口可把故障位置信息發(fā)送到電力公司總部快速響應(yīng)的遙控通信計(jì)算機(jī)中心。
第一響應(yīng)
另一種裝置叫做第一響應(yīng)(First Response)裝置，是一種電池供電的錘擊物高壓耦合器同一種單錘擊來(lái)組成隔離變壓器之間故障電纜段的電纜雷達(dá)系統(tǒng)，并能測(cè)量到故障點(diǎn)的距離。該裝置采用數(shù)字式電弧反射技術(shù)，探測(cè)時(shí)需要高能量的濾波器。在復(fù)雜系統(tǒng)中的高阻故障，常產(chǎn)生干擾信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)一些接頭和星形連接的分接頭，干擾探測(cè)，因此需要更高的能量來(lái)快速而準(zhǔn)確地查明故障。專(zhuān)用的送電線(xiàn)路和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通常設(shè)有人孔和管道，而這些人孔和管道可能積聚大量的水，因而在城市和工業(yè)區(qū)里，這些復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)往往產(chǎn)生許多由水導(dǎo)致的電纜故障。由于水的特性象緣絕體，因此探測(cè)水故障是很困難的，也就是說(shuō)要探測(cè)到閃絡(luò)的準(zhǔn)確故障點(diǎn)是困難的。為了探測(cè)閃絡(luò)，其電壓能級(jí)或脈沖發(fā)生器的電容必須提高到能引起擊穿為止。要查明紙絕緣的鉛包電纜(PILC)和擠壓絕緣電纜的水故障，使其引起閃絡(luò)的能級(jí)就需要高達(dá)5400J，這比探測(cè)URN故障所需能量高好幾倍。這就相應(yīng)地要求裝設(shè)濾波器以便有效地保護(hù)儀器和操作人員免受來(lái)自高壓的危險(xiǎn)。
位于美國(guó)馬里蘭州中部的巴爾的摩市煤氣和電力公司(BGE)，正在應(yīng)用一種由AVO公司制造的先進(jìn)的故障/電纜分析系統(tǒng)--Biddle DART-6000，獲得了十分顯著的成效。該裝置可應(yīng)用于許多種類(lèi)型電纜中，能十分有效地提高故障探測(cè)效率，并可使沖擊時(shí)間最短。
BGE公司自1963年以來(lái)，已應(yīng)用了雷達(dá)技術(shù)。對(duì)直線(xiàn)電纜的低阻故障、斷線(xiàn)故障及短路故障和許多干紙/鉛包電纜故障，采用TDR法均能清楚地探明故障點(diǎn)。但是，TDR法有某些固有的限制，并且不能始終作為單獨(dú)的儀器和方法來(lái)探測(cè)擠壓絕緣電纜的高阻故障，及紙絕緣鉛包電纜的高阻水故障。另外，在探測(cè)多種星形連接的饋電線(xiàn)和充油輸電電纜的一些故障時(shí)，TDR的操作員也面臨著一些難以判定的問(wèn)題。
早期的電弧反射技術(shù)，由于對(duì)電離故障僅要求低能脈沖，因此反射技術(shù)似乎符合探測(cè)URD系統(tǒng)的高阻擠壓電纜故障的要求。但是，當(dāng)故障特性表明需要更高能級(jí)來(lái)?yè)舸┕收蠒r(shí)，就必須有一種更大和更好的濾波器，以保護(hù)儀器和操作員免遭高壓的危險(xiǎn)。
Biddle DART-6000采用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)，用雷達(dá)探測(cè)，可適用常規(guī)的TDR法、電弧反射法、沖擊法(電流沖擊)和衰減法(電壓沖擊)等探測(cè)方法。差異電弧反射技術(shù)是由AVO公司的首席科學(xué)家JP Steiner提出的，用來(lái)幫助操作員作出判定。DART技術(shù)通過(guò)沖擊前和沖擊時(shí)，凍結(jié)TDR的一些軌跡(圖形)來(lái)提高標(biāo)準(zhǔn)的電弧反射法的探測(cè)能力。這一技術(shù)排除了那些無(wú)關(guān)的和干擾的反射，僅留下由故障引起的TDR反射。這種探測(cè)方法可應(yīng)用于探測(cè)復(fù)雜系統(tǒng)，并且簡(jiǎn)化了TDR的信號(hào)判定過(guò)程。
DART-6000系統(tǒng)配有大功率濾波器，可承受3000000J/h的沖擊，完全能與大型脈沖發(fā)生器相匹配。該設(shè)備答應(yīng)把高達(dá)1000A的電流輸送到故障點(diǎn)。Biddle濾波器對(duì)BGE公司所用脈沖發(fā)生器(錘擊器)無(wú)非凡限制。因此該設(shè)備為使用者提供了在探測(cè)各種電纜故障狀態(tài)時(shí)，僅需一臺(tái)設(shè)備就能完成多種工作的可能性。
自DART-6000投入市場(chǎng)以來(lái)，逐漸顯出它的優(yōu)越性能。在探測(cè)地埋擠壓絕緣電纜故障時(shí)，其成功率高達(dá)99.5。在探測(cè)其他電纜系統(tǒng)的故障時(shí)，例如電網(wǎng)饋電線(xiàn)、配電饋電線(xiàn)、PILC故障和某些水故障方面，其探測(cè)成功率也達(dá)70以上。目前，DART-6000與BGE公司制造的20kV/30-Mfd、40kV/12-Mfd及25kV/12-Mfd的錘擊器(脈沖發(fā)生器)相結(jié)合的探測(cè)設(shè)備，相繼投入了市場(chǎng)，獲得了較高的市場(chǎng)占有率。
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