電纜保護(hù)層故障的*定位
工作人員可以使用多種方法*定位電纜外護(hù)套故障,這些方法包括:跨步電壓測試法,電壓脈沖法,直連或耦合射頻信號法等。
所有這些方法都基于:外護(hù)套故障點(diǎn)電勢梯度與周圍不同,能夠出現(xiàn)電壓的可識別的明顯變化這一原理。工作人員可以使用不同的探頭接收不同的信號,從而找到電纜外護(hù)套的故障點(diǎn)。除了精度和測試質(zhì)量以外,以上這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。在測試時(shí),需要根據(jù)現(xiàn)場情況(埋地深度、地面土質(zhì)、熱穩(wěn)定性等)分析使用哪種方法進(jìn)行定位。選用正確的定位方法能夠有效降低測量誤差,使定位工作更加有效率。
電勢梯度
在空間中,電勢梯度可以用等壓線來表示。在故障點(diǎn)周圍等壓線基本呈同心圓形狀排布。對電勢梯度的正確測量是準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)的基礎(chǔ)。
在故障點(diǎn)周圍的電勢梯度
圓形上的點(diǎn)代表電勢相同的點(diǎn),也可以用等壓線來表示。越接近故障點(diǎn),測量到的電勢也*越高。如果插入土中的電勢探頭恰好位于同一個(gè)圓形的兩個(gè)點(diǎn)上,那么儀器不會有任何數(shù)值的變化(測量數(shù)值為0),即這兩點(diǎn)電勢相同。另外如果電勢探針距離故障點(diǎn)等距離、位于故障點(diǎn)的正上方或電壓發(fā)生器與故障點(diǎn)的正中央,儀器也不會檢測到任何數(shù)值。上述現(xiàn)象也會發(fā)生在電壓發(fā)生器的連接處,因?yàn)樾盘柫鹘?jīng)被測線纜、大地、再流回儀器時(shí)也能夠被探針檢測到。
在測試時(shí),使用電勢探針從電壓發(fā)生器處逐漸向故障點(diǎn)移動,儀器上的數(shù)值會先減小,直到電壓發(fā)生器與故障點(diǎn)的中央(測量過程中的*小值會出現(xiàn)在這一點(diǎn)上),隨著越來越接近故障點(diǎn),數(shù)值會再次增大。如果觀察到信號急劇增大,那么*表示故障點(diǎn)距離很近了。儀器測量到的電壓*是兩個(gè)電勢探針之間的電壓,因此其中一個(gè)探針位于故障點(diǎn)的正上方時(shí),測量到的數(shù)值*大。測量數(shù)值的變化原理請見下圖:

跨步電壓法定位故障點(diǎn)
使用跨步電壓法進(jìn)行定位時(shí),高壓發(fā)生器和預(yù)定位時(shí)的可以通用,因此故障點(diǎn)的預(yù)定位和*定位可以同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)測量的電纜材質(zhì)和長度不同,電壓可以選為1、2、5或10kV。
跨步電壓法定位故障點(diǎn)的步驟如下:
將高壓發(fā)生器連接到電纜屏蔽并檢查接地良好。如下圖所示,高壓發(fā)生器中的信號通過電纜屏蔽層,由外護(hù)套故障點(diǎn)流向大地并*終返回儀器接地端。電勢探針能夠探測由故障點(diǎn)接地電阻引起的電勢梯度并顯示在儀器上。測試時(shí)電勢探針需要插入土中,以便獲取準(zhǔn)確的電壓讀數(shù)。
遠(yuǎn)離故障點(diǎn)測試時(shí),儀器探測到的電勢梯度很小,信號可能很不明顯,可以通過增加兩根電勢探針之間的距離的方法提高儀器靈敏度,定位開始時(shí)的建議間隔為10米。隨著不斷接近故障點(diǎn),電壓數(shù)值越來越高,并且?guī)в忻黠@的極性。此時(shí)可以將兩根探針之間的距離縮短為幾十厘米或幾厘米。如果兩根電勢探針距離故障點(diǎn)的距離相等(具體反映在儀器上的現(xiàn)象是電壓讀數(shù)為零)則說明故障點(diǎn)在兩探針的中央。此時(shí)請將探針旋轉(zhuǎn)90°再次進(jìn)行測試,如果此時(shí)儀器的讀數(shù)仍未零,則測量到的點(diǎn)*是故障點(diǎn),如果測量到的讀數(shù)不為零,則故障點(diǎn)在兩根探針中點(diǎn)的垂線方向上。跨步電壓法的精度很高,能夠達(dá)到厘米級,這是其它儀器所不能比擬的。
在實(shí)際測試過程中,一些地點(diǎn)并沒有能夠讓探針完全接觸地面的松軟土壤,而電纜外護(hù)套的故障點(diǎn)也可能并沒有和大地完全接觸,因此會造成實(shí)際測量的困難并影響測量結(jié)果。此時(shí)將測試探針平移到路邊有松軟土壤的地方進(jìn)行測試也是可以的。測出故障點(diǎn)所在的直線后再用管線定位儀進(jìn)行交叉定位*能找到故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置了。
跨步電壓法測試的電壓和電流
使用跨步電壓法測試時(shí),電壓發(fā)生器發(fā)出間隔的脈沖信號,接收器檢測電勢梯度的變化從而測量故障點(diǎn)的位置。其它一些物體例如軌道、電車、陰極保護(hù)系統(tǒng)或類似的信號源都會對試驗(yàn)產(chǎn)生干擾。但從故障點(diǎn)發(fā)出的電壓應(yīng)該是清晰準(zhǔn)確的,可以依此來判斷信號的來源。還可以通過信號的極性排除其它信號的干擾。另外用戶還可以調(diào)節(jié)高壓發(fā)生器發(fā)出信號的頻率(例如加載3s暫停1s等),以此來消除其他信號的干擾。
在進(jìn)行定位時(shí),并不是使用的電流越大越好,雖然大電流能夠產(chǎn)生較為明顯的電勢梯度,但仍然建議使用10到100mA之間的電流(如果高壓發(fā)生器具有電流限制功能更好)。這些限制電流的措施是為了保護(hù)電纜和它周圍的其它設(shè)備。同時(shí)小電流不會對電纜外護(hù)套的故障點(diǎn)造成更大的破壞,在維修時(shí)也比較省時(shí)。*后小電流測試也會節(jié)省儀器的功率,儀器只有在切換時(shí)才滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
電壓降法需要注意的事項(xiàng)
對于一條線路上有多個(gè)故障點(diǎn)的情況,每個(gè)故障點(diǎn)都會產(chǎn)生上述電勢梯度,這*會產(chǎn)生虛擬的故障點(diǎn),如下圖所示。
跨步電壓法定位的優(yōu)勢和缺點(diǎn)
跨步電壓法定位的優(yōu)勢如下:
?能夠預(yù)先估計(jì)故障點(diǎn)的距離
?測量結(jié)果準(zhǔn)確無誤
?50Hz工頻信號不會產(chǎn)生影響
?外部直流電源的影響很小
? 可以定位多點(diǎn)故障
跨步電壓法定位的缺點(diǎn)如下:
?靈敏度較低
?地面情況不好的情況下測量結(jié)果不理想
(未完待續(xù))
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