一、 高壓脈沖電流法(也叫高壓閃絡(luò)法-電流取樣)介紹
電纜的高阻泄漏性故障與高阻閃絡(luò)性故障,由于故障點(diǎn)電阻較大(大于10倍的電纜特性阻抗),低壓脈沖在故障點(diǎn)沒有明顯的反射(反射脈沖幅度小于5%),故不能用低壓脈沖反射法測距。
高壓脈沖電流法,是將電纜故障點(diǎn)用高電壓擊穿,使用儀器采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波信號(hào),通過分析判斷電流行波信號(hào)在測量端與故障點(diǎn)往返一趟的時(shí)間來計(jì)算故障距離。脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號(hào)。
圖1 沖擊高壓閃絡(luò)測試的接線示意圖
圖1是沖擊高壓閃絡(luò)測試的接線示意圖,電流耦合器L放置在儲(chǔ)能電容C接電纜外皮的接地引線旁。L實(shí)際上是一個(gè)空心線圈,與地線中的磁場相匝鏈。設(shè)時(shí)間t2與t1時(shí)電流分別為i2與i1,t1小于t2但接近t2,根據(jù)電磁感應(yīng)定律求出線圈的輸出電壓:
V=K(i2-i1)/(t2-t1)=KΔi/Δt
其中參數(shù)K是一取決于線圈匝數(shù)、形狀及與地線相對(duì)位置的常數(shù),電流變化量:
Δi=i2-i1,時(shí)間變化量:Δt=t2-t1。通過計(jì)算公式說明,線性電流耦合器的輸出電壓與地線電流的變化率成正比,而不是與地線中電流本身成正比。
圖2 a.地線中的電流 b. 電流取樣合器的輸出
圖2給出了地線中的電流與對(duì)應(yīng)的電流取樣器的輸出,可以看出電流取樣器在地線中電流開始上升時(shí),輸出是一個(gè)尖脈沖,而在地線中電流趨于平穩(wěn)后,輸出為零。因此,在故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波到達(dá)后,線性電流耦合器輸出一脈沖信號(hào),可以從電流耦合取樣器有無脈沖信號(hào)輸出,判斷測量點(diǎn)是否有電流行波出現(xiàn)。
與脈沖電壓法使用電阻、電容分壓器進(jìn)行電壓取樣不同,脈沖電流法使用的電流耦合取樣器平行地放置在低壓側(cè)地線旁,與高壓回路無直接的電氣連接,對(duì)記錄儀器與操作人員來說,特別安全、方便。
實(shí)際測試中,電流取樣器有采用空心線圈的,放置在地線旁邊,優(yōu)點(diǎn)是方便,缺點(diǎn)是放置的位置,遠(yuǎn)近影響成采集脈沖波形的大小。也有采用高頻磁芯的電流取樣器,直接串接在地線中, 優(yōu)點(diǎn)是采集波形穩(wěn)定,缺點(diǎn)是接線稍微比空心線圈的復(fù)雜一些。圖3是幾種電流取樣耦合器的外型圖:
圖3a 感應(yīng)式空心線圈取樣器 b 高頻磁芯串接式取樣器
圖4是高頻磁芯串接式取樣器與高壓脈沖電容器的連接圖,圖中,將取樣器與放電間隙直接與脈沖電容器連接,簡化了高壓接線,高壓脈沖波形比較正規(guī)容易識(shí)別,本培訓(xùn)教程中的實(shí)測波形,大都是用這種取樣方式取得的。
圖4 串接式取樣器連接示意圖
二、 沖擊高壓閃絡(luò)測試法(簡稱 沖閃法)
1、沖閃法 應(yīng)用范圍:
在故障點(diǎn)電阻不很高時(shí),因直流泄漏電流較大,電壓幾乎全降到了高壓試驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)阻上去了,電纜上電壓很小,故障點(diǎn)形不成閃絡(luò),必須使用沖擊高壓閃絡(luò)測試法,簡稱沖閃法。沖閃法亦適用于測試大部分閃絡(luò)性故障。當(dāng)然,由于直閃法波形相對(duì)簡單,容易獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果,有使用條件時(shí),應(yīng)盡量使用直閃法測試。
在實(shí)際的現(xiàn)場測試工作中,符合直閃法使用條件的機(jī)會(huì)很少,我們一般都是在電壓脈沖測試完畢后,直接用沖閃法測試 。
2. 沖閃法接線:
沖閃法接法如圖5所示,它與直閃法接線基本相同,不同的是在儲(chǔ)能電容C與電纜之間串入一球形間隙G。首先,通過調(diào)節(jié)調(diào)壓升壓器對(duì)電容C充電,當(dāng)電容C上電壓足夠高時(shí),球形間隙G擊穿,電容C對(duì)電纜放電,這一過程相當(dāng)于把直流電源電壓突然加到電纜上去。
圖5 沖閃法測試接線(感應(yīng)式取樣器)
圖6是一款電纜故障閃絡(luò)測試儀說明書中,使用串接式電流取樣器時(shí),沖閃法接線圖:
圖6 電流取樣沖閃法接線圖(取樣器串接)
從圖5、圖6看,接線基本相同,就是取樣器接線方法不同。還有,就是圖6沒有標(biāo)示大功率限流電阻R以及毫安表。 實(shí)際測試工作中,由于使用的交直流試驗(yàn)變壓器過負(fù)荷能力高,控制操作箱低壓測也有電流表顯示,所以限流電阻、毫安表大都可以不接進(jìn)行沖閃法測
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