在现代化企业和城市的供配电系统中,电能大部分是由地下电缆输送的。由于各种原因,电缆本身会发生各种故障,以致造成停电停产等不利影响和经济损失。故电缆故障一经发生,应迅速准确地测定故障点的位置,这对保证电缆的及时修复有着重要的意义。
电力电缆故障的测距定位方法很多,目前最常用和最有效的方法,是电桥回线法和脉冲反射法。相对于脉冲反射法,使用电桥回线法具有测试设备价格便宜、操作简单的特点,因此,电桥回线法至今仍然是广泛被应用的一种主要测距手段。
但是,电力电缆常常发生三相短路及对地故障,这种故障性质,不能满足使用电桥回线法时被测电缆应有一个完好相的要求。因此使得电桥回线法在这种情况下的测距工作,受到条件的限制。为了解决这一问题,本文对使用电桥回线法测试电缆故障距离的有关问题,作了比较深入的分析,以期电桥回线法在对电缆故障测距定位中,能在更宽的条件范围内得到应用。
1 电桥回线法测量原理
电桥回线法主要用于电力电缆单相接地、相间短路或短路接地的故障距离测试,根据电缆故障短路接地电阻值的不同,可分别选用高压电桥回线法和低压电桥回线法。这种测距方法是基于电缆沿线均匀,电缆长度与缆芯电阻成正比的特点。并根据惠斯登电桥的原理,将电缆短路接地故障点两侧的环线电阻引入电桥回路,测量其比值。由测得的比值和已知的电缆全长,计算出测量端到故障点的距离。其测量原理及等效电路如图1所示。
图中RL是电缆全长的单芯电阻,Rx是始端到故障点的电阻,Rd是电缆故障接地电阻。
若设电缆长度为L,故障点d到测试端的距离为LX,电缆的全部芯线截面积和导体材料相同。调节R1、R2,当电桥平衡时,有如下关系:
[page]3 两相短路接地的故障测量
如果电力电缆发生两相短路或短路接地故障时,可利用电缆唯一的完好相芯线与其中一个故障相芯线在对应端连接,故障测量方法与单相接地时基本相同。所不同的是,在电缆两相短路故障时的电桥测量电流,不是经过地线成回路,而是经过相问故障点成回路,因此此时应将另一故障相与电桥电源E直接串联。当电桥平衡时,可由计算单相接地的计算公式计算出测量端到故障点的距离LX。此外,若遇两相在不同地点接地形成的短路故障时,应调换跨接线,分别测出其故障距离。
4 采用辅助电缆构成的电桥测试回路及方法
(1)分析图2可知,在利用电桥回线法测试电缆故障时,电力电缆必须要有一完好相,即按照其接线原理,将电缆故障点两侧的电缆环线电阻引入电桥回路,否则不能形成电缆故障的电桥测试回路。
然而,在实际工作中,我们常常会遇到电缆三相短路接地故障的测距问题。电缆发生三相短路接地故障,意味着被测电缆没有完好相。为解决没有完好相引出的电缆故障测试问题,我们可尝试采用辅助电缆的方法,借助于辅助电缆构成电桥测试回路。由此可为解决三相短路接地的电缆故障测试问题,打开一个方便之门。
(2)如果被测电缆没有完好相,可采用已知长度、截面积、导体材料与被测电缆相一致的辅助电缆,构成电桥测试回路。同时也不难发现,这种条件下形成的电桥测试回路及其测算方法,实际上与单相接地(包括两相短路接地)的情况是一样的。
(3)如果采用的辅助电缆与被测电缆的截面积、导体材料不同,电缆故障点到测试端的距离LX的测算公式,可按电桥平衡条件式推导得出。
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