1、WBST-600高壓電纜故障電橋描述
1.1簡(jiǎn)介
高壓電纜故障定位電橋是基于MURRAY電橋原理而設(shè)計(jì),適用于敷設(shè)后各種電線電纜的擊穿點(diǎn)及沒(méi)有擊穿但絕緣電阻值偏低的缺陷點(diǎn)的定位,也是高壓電纜護(hù)套故障定位*有效的方法。當(dāng)然,也 可用于電纜廠內(nèi)各種線纜缺陷點(diǎn)的定位。
設(shè)備采用開關(guān)電源構(gòu)成高壓恒流源,空載電壓15kV,短路電流30mA。采用高靈敏度放大器及檢流計(jì)指 示平衡,與比例電位器構(gòu)成平衡電橋,整體置于高電位。測(cè)量電纜為特別設(shè)計(jì)的雙芯高壓橡皮電纜,四 端電阻測(cè)量法避免了引線電阻引入的誤差,電纜通過(guò)編織屏蔽層可靠接地,面板上操作鈕處于地電位, 通過(guò)絕緣桿操作電橋。高壓恒流源和電橋集成在一個(gè)便攜式鋁合金箱內(nèi)。因此,該設(shè)備電壓高、重量輕、 操作方便、使用**。
1.2功能
具有三種功能:
1、直流耐壓試驗(yàn)
可輸出 0~15kV 直流電壓,可用于電纜直流耐壓試驗(yàn)。
2、燒穿故障點(diǎn)
燒穿及降低高阻及閃絡(luò)型故障點(diǎn)的電阻。
3、故障預(yù)定位
利用電橋原理進(jìn)行預(yù)定位,四端電阻測(cè)量法避免了引線電阻引入的誤差。
1.3適用用戶
高壓電纜外護(hù)套故障測(cè)距儀特別適用于:
1、敷設(shè)后電纜的高阻擊穿點(diǎn),特別是難以燒成低阻的線性高阻擊穿點(diǎn)如電纜中間接頭的線性高阻擊穿。
2、閃絡(luò)型擊穿點(diǎn),擊穿后恒流源能維持電弧,有穩(wěn)定電流通過(guò)電橋,電橋有足夠的靈敏度。
3、電橋法僅僅要求線芯電阻的均勻性。因此,PVC聚氯乙烯絕緣電纜(波特性不好),沒(méi)有良導(dǎo)體回流的電纜,超高壓電纜金屬護(hù)套缺陷點(diǎn),僅有鋼鎧裝的電纜的故障定位,只能用電橋法定位。
4、尚未擊穿,但電阻偏低的缺陷點(diǎn),如用兆歐表發(fā)現(xiàn)電纜阻值較低,但運(yùn)行電壓下不擊穿的絕緣缺陷點(diǎn)。
由于上述特點(diǎn)高壓電纜故障定位電橋?yàn)橄率鰩最愑脩羲嗖A:
1、從事專業(yè)定位的電纜修試隊(duì)伍:如大中型供電局及大型用電企業(yè)的電纜修試班。絕大部分的電纜擊穿點(diǎn)均可用高壓電纜故障定位電橋迅速找到大致的擊穿位置。與波反射法及定點(diǎn)儀配合使用,各取所長(zhǎng),使定位更快更可靠。
2、小型用戶:如小型供電局及中型用電企業(yè)。電纜不多,一般走向清楚,不太長(zhǎng),故障次數(shù)有限,若配齊一套波反射法定位儀,價(jià)格高,對(duì)使用人員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)要求較高,不是*佳選擇。選用高壓電纜故障定位電橋價(jià)格較低,操作方便,能應(yīng)付日常需要,是較好的選擇。
3、電纜生產(chǎn)廠:在廠內(nèi),可用作各種線纜擊穿點(diǎn)的定位,選配數(shù)字電容表,可找出斷線點(diǎn)。該設(shè)備重量輕,便于攜帶至現(xiàn)場(chǎng)為電纜用戶作定位服務(wù)。
1.4技術(shù)指標(biāo)
直流輸出 0~15kV
短路電流 30mA
定位比例精度 (0.2%L+1)m
重量 10kg
體積 38cm_36cm_27cm
工作電源 工頻220V ?15%
1.5供貨清單
2、WBST-600高壓電纜故障電橋面板說(shuō)明
1、接地柱:為儀器外殼及電橋電氣**接地點(diǎn),通過(guò)專用接地線與地相連,使用過(guò)程中務(wù)必可靠接地,以確保人身**。
2、保險(xiǎn)絲:5A(5_20)。
3、電源插座:AC220V_15%。
4、測(cè)量電纜首端:紅色測(cè)量夾頭。
5、測(cè)量電纜末端:黑色測(cè)量夾頭。
6、輸出電流表:?jiǎn)挝?/span>mA。
7、輸出電壓表:?jiǎn)挝?/span>kV。
8、電源指示:電源開關(guān)打開時(shí),指示燈亮。否則應(yīng)檢查電源和保險(xiǎn)絲。
9、工作指示:電壓調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底,零位合閘后,指示燈亮,方可輸出高壓。
10、電源開關(guān):左為開,右為關(guān)。
11、電壓預(yù)置:顯示輸出電壓范圍,同時(shí)選擇了顯示量程。
12、高壓調(diào)節(jié):高壓調(diào)節(jié)電位器帶零位開關(guān),逆時(shí)針調(diào)節(jié)到底能聽到咔嗒一聲,完成零位合閘,順時(shí)針調(diào)節(jié)為升壓,逆時(shí)針調(diào)節(jié)為降壓。
13、檢流計(jì):指示平衡情況。
14、電池開關(guān)/靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕:有三個(gè)用途:(1)檢流計(jì)電池的開關(guān)。(2)在“關(guān)”位置時(shí),短路比例電位器,斷開檢流計(jì),防止沖擊電流損壞電橋。(3)調(diào)節(jié)檢流計(jì)靈敏度。順時(shí)針旋轉(zhuǎn),靈敏度由 小到大。在調(diào)節(jié)過(guò)程中,應(yīng)逐步提高靈敏度,使指針偏轉(zhuǎn)對(duì)‰旋鈕的微小調(diào)節(jié)敏感。
15、定位千分比調(diào)節(jié):為電橋電阻調(diào)節(jié)旋鈕,外圈數(shù)字對(duì)應(yīng)為100‰,內(nèi)圈對(duì)應(yīng)為10‰、1‰。讀數(shù)P‰=外圈數(shù)字+內(nèi)圈數(shù)字,如圖2(a)讀數(shù)應(yīng)為720‰,圖2(b)讀數(shù)應(yīng)為315‰。
16、檢流計(jì)調(diào)零:調(diào)節(jié)表頭電氣零位。內(nèi)置放大器、連接線接觸電勢(shì)、熱電勢(shì)、空間電場(chǎng)都可能使指針偏離零位。應(yīng)在連線完成,電源打開未升壓時(shí)調(diào)零,可消除上述干擾。
17、更換電池:打開電池開關(guān)后,若調(diào)零時(shí)檢流計(jì)不動(dòng)作,可能是電池電量不足,應(yīng)更換9V方塊電池。方法如下:先關(guān)閉電源,并對(duì)測(cè)量電纜可靠放電,儀器側(cè)放,打開底部小門,擰開高壓橋體下部的 尼龍蓋,拉出電池,更換。應(yīng)注意,電橋工作時(shí)電池處于高電位,因此,換好的電池及電池連接線 一定要放回原位,擰好尼龍蓋。
3、WBST-600高壓電纜故障電橋操作說(shuō)明
3.1定位原理
利用Murray電橋?qū)舸c(diǎn)定位是經(jīng)典的辦法,方便而準(zhǔn)確。電橋法的依據(jù)是線芯(或屏蔽層)電阻均 勻,與長(zhǎng)度成比例。下圖3為一典型用法。
鋼帶鎧裝三芯電力電纜,長(zhǎng)度為L(zhǎng),B相線芯對(duì)鋼帶在L1處擊穿。借助于A相作為輔助線,使用低阻值連線短路N、Y 兩端。L 1段電纜線芯電阻為R1,L2段電纜及A相電纜線芯的電阻為R2。與定位電橋構(gòu)成Murray電橋回路。其電路原理如圖4。
比例臂電阻與10圈刻度盤相連,電阻比例P可由刻度盤讀取,因此:
由此可見,只要電橋有一定的靈敏度并能平衡,電橋法定位簡(jiǎn)單而**。
3.2測(cè)量步驟
故障線芯AB,輔助線芯CD,線芯截面相同,長(zhǎng)度均為L,測(cè)量端距離故障點(diǎn)為Lx。 測(cè)量夾紅、黑夾子分別接至電纜線芯A、C兩端,在遠(yuǎn)端通過(guò)專用C型夾短路線短路D、B兩端。
1、用萬(wàn)用表,搖表或其它耐壓設(shè)備確認(rèn)電纜擊穿狀態(tài),記錄各芯的對(duì)地絕緣電阻或擊穿殘壓等數(shù)值。
2、記錄待測(cè)電纜長(zhǎng)度、型號(hào)、截面等參數(shù),沿電纜敷設(shè)路徑巡視,在遠(yuǎn)端短路故障電纜及輔助電纜出線端子,留一人在遠(yuǎn)端監(jiān)護(hù),以免高壓傷人。
3、接線。儀器接地端可靠接至定位現(xiàn)場(chǎng)接地體。測(cè)量首端(紅夾)接在故障電纜線芯,首端電纜上金屬鱷魚夾子跟儀器接地端相連,應(yīng)與被測(cè)電纜鋼帶(或銅屏蔽)可靠連接,測(cè)量末端(黑夾)接輔 助電纜線芯。接地棒接在儀器接地端。內(nèi)置的高壓源輸出“-”極性高壓,通過(guò)比例電位器,經(jīng)二 根測(cè)量電纜,加在電纜線芯上,流過(guò)擊穿點(diǎn),經(jīng)鋼帶和金屬鱷魚夾流入儀器接地端??梢姡饘禀{ 魚夾與鋼帶(或銅屏蔽)可靠相連很重要,否則沒(méi)有電流回路,無(wú)法定位。
4、電源接在AC220V。儀器內(nèi)電源插座接地點(diǎn)懸空,因此,不要求電源線可靠接地。
5、電橋調(diào)零。電池開關(guān)置“開”,旋轉(zhuǎn)“調(diào)零”鈕,(若指針偏左,順時(shí)針旋轉(zhuǎn),指針偏右,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))。使檢流計(jì)指零。此后電池開關(guān)及時(shí)置“關(guān)”。確認(rèn)電池開關(guān)置“關(guān)”!在“關(guān)”位置時(shí),不但關(guān) 閉檢流計(jì)放大器電池,同時(shí)短路比例電位器,斷開檢流計(jì)??杀苊馍龎喝蓟‰A段的脈沖電流損壞電 橋。因此,在電流穩(wěn)定前,電池開關(guān)必須處于“關(guān)”位置。
6、選擇適當(dāng)?shù)碾妷悍秶?。?duì)于低電壓電纜,選“5kV”檔,可防止誤操作使電壓過(guò)高。
7、升壓。打開“電源開關(guān)”,電源指示燈亮?!案邏赫{(diào)節(jié)”鈕逆時(shí)針到底,零位啟動(dòng),工作指示燈亮。
8、順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)“高壓調(diào)節(jié)”鈕,觀察電壓表及電流表,直到電流表超過(guò)10mA。若電流不穩(wěn)定,可繼續(xù)升高電壓,保持一段時(shí)間,形成穩(wěn)定電弧或?qū)щ妳^(qū),使測(cè)試過(guò)程的電流穩(wěn)定。
9、平衡調(diào)節(jié)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“電池開關(guān)/靈敏度”鈕,逐檔增大靈敏度,至檢流計(jì)有明顯偏轉(zhuǎn)但不過(guò)度,旋轉(zhuǎn)“‰”刻度盤,使檢流計(jì)指零(若指針偏左,順時(shí)針旋轉(zhuǎn),指針偏右,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))。逐檔提高 靈敏度,使指針偏轉(zhuǎn)對(duì)“‰”旋鈕的微小調(diào)節(jié)敏感即可。
10、記下此時(shí)“‰”刻度盤的讀數(shù)P1‰,應(yīng)有P1≤500。
11、降電壓,關(guān)閉“電源開關(guān)”,放電,并經(jīng)另一人確認(rèn)。將測(cè)量鉗交換位置,(回流接地C形夾不必更換位置)。重復(fù)步驟(4)至(10)得到另一讀數(shù)P2,應(yīng)有P1+P2=1000。該過(guò)程能避免讀數(shù)及測(cè)量鉗使用上的錯(cuò)誤,P1+P2不必追求完全等于1000。在990及1010之間均屬正常。在高壓合閘,無(wú)電流輸出,當(dāng)前靈敏度檔重復(fù)調(diào)零能得到更為準(zhǔn)確的比例。
12、計(jì)算故障點(diǎn)的位置
Lx = 2 _ L _ P1‰
應(yīng)特別注意公式中的“2”,因?yàn)檩o助電纜使參與計(jì)算的電纜延長(zhǎng)了一倍。
4、WBST-600高壓電纜故障電橋使用經(jīng)驗(yàn)
4.1測(cè)量鉗的正確使用
在預(yù)定位故障點(diǎn)時(shí),測(cè)量鉗的紅黑夾子分別接至比例電位器及檢流計(jì),相當(dāng)于雙臂電橋的P、C端,顯然 不能直接短路,鋁芯表面有氧化層,應(yīng)砂光處理。
4.2使用該設(shè)備完成耐壓試驗(yàn)
該設(shè)備可以用于耐壓試驗(yàn),與一般耐壓設(shè)備不同,它不能過(guò)流跳閘,應(yīng)觀察電壓及電流表的讀數(shù)判斷絕 緣狀況。接線應(yīng)注意:兩個(gè)測(cè)量鉗同時(shí)輸出高壓,應(yīng)同時(shí)接至電纜線芯,金屬屏蔽或其它線芯接儀器地。
4.3如何使電流穩(wěn)定
電橋在穩(wěn)定電流下才能平衡。升壓前,靈敏度檔應(yīng)位于“關(guān)”位置,短路電橋,防止沖擊電流損壞檢流 計(jì)放大板。開始升壓時(shí),高阻擊穿點(diǎn)往往有爬電,使電流波動(dòng),保持*大電流幾分鐘,電流將趨于穩(wěn)定。 某些閃絡(luò)型故障,需要更長(zhǎng)時(shí)間,故障點(diǎn)經(jīng)頻頻放電,形成電弧后,電流達(dá)到穩(wěn)定。使用脈沖源和定位 電橋同時(shí)加壓,可提高燒穿功率,縮短電流穩(wěn)定時(shí)間。
4.4電橋的靈敏度選擇
充分理解影響靈敏度的因素對(duì)測(cè)試有幫助:
1、通過(guò)電橋的電流越大,靈敏度越高。
2、電纜導(dǎo)體電阻越大,電橋獲得的靈敏度越高,即細(xì)而長(zhǎng)的電纜靈敏度較高,粗而短的電纜靈敏度較 低。對(duì)于截面大,長(zhǎng)度短的電纜,應(yīng)盡可能增大電流,選用較高的靈敏度檔位。
3、對(duì)于相間擊穿的定位,選擇截面較小的線芯為橋臂,靈敏度較高。
4.5輔助線芯截面不同時(shí)的換算
可以采用不同截面的線芯作為輔助電纜,計(jì)算時(shí),應(yīng)將輔助電纜折算至故障電纜的長(zhǎng)度。如故障截面為 Sx,輔助電纜為S,則上述公式變?yōu)椋?/span>
X = P1‰×(1+Sx/S)×L
可以直觀理解為:輔助電纜愈細(xì),電阻愈大,相當(dāng)于更長(zhǎng)的故障電纜。
4.6成盤電纜的定位
高壓電纜故障定位電橋?yàn)榉笤O(shè)現(xiàn)場(chǎng)定位而設(shè)計(jì),當(dāng)然也可以用于出廠試驗(yàn)中的缺陷點(diǎn)定位。區(qū)別是測(cè)量鉗夾在電纜的兩端,不必使用低阻短路線,沒(méi)有輔助電纜參與平衡,計(jì)算公式不能有“2”, 如下:
X = L× P1‰
4.7銅帶,鋼帶能作為橋臂嗎
電橋定位的精度有賴于導(dǎo)體電阻均勻,電纜廠不一定焊接銅帶、鋼帶搭接頭。銅帶接觸電阻小,對(duì)定位 精度影響很小。鋼帶應(yīng)小心,可能會(huì)引入較大誤差,應(yīng)該心中有數(shù),盡量避免利用鋼帶定位。
4.8架空電纜的定位
架空電纜通常為單芯,僅有絕緣層,浸水耐壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的缺陷點(diǎn)同樣可以定位,與其它成盤電纜**不 同在于,接地極為水??蓪x器地接至水池的接地點(diǎn),或用銅帶放在水中,作為接地極。
4.9多點(diǎn)缺陷點(diǎn)定位
這里,有必要區(qū)分缺陷點(diǎn)是低阻點(diǎn)還是擊穿點(diǎn)。理論上,定位比例指向多個(gè)漏電流構(gòu)成的重心,因此電 橋法不能定位多個(gè)故障點(diǎn)。運(yùn)行電纜上,故障過(guò)電壓浪涌偶爾能造成電纜多處弱點(diǎn)依次擊穿,導(dǎo)致多點(diǎn) 擊穿。但多個(gè)擊穿點(diǎn)情況很難一致,隨著直流電壓上升,*弱的點(diǎn)先擊穿,流過(guò)絕大多數(shù)電流,根據(jù)比 例計(jì)算的位置十分靠近該點(diǎn)。剔除該點(diǎn),再找下一點(diǎn)。實(shí)際中碰到兩個(gè)以上點(diǎn)同時(shí)流過(guò)較大電流的機(jī)會(huì) 很少,可以說(shuō),碰到多點(diǎn)擊穿導(dǎo)致定位不準(zhǔn)的幾率,比中大獎(jiǎng)更小,因此,不必?fù)?dān)心電橋難以定位多點(diǎn) 擊穿。沒(méi)有擊穿的低阻點(diǎn),隨電壓升高,大部分轉(zhuǎn)化為擊穿點(diǎn)。特殊的低阻點(diǎn),如成批材料絕緣**, 定位比例總是在 50%左右,值得警惕。
4.10相間擊穿定位
與前文例子的區(qū)別僅僅為,電流應(yīng)通過(guò)另一線芯流回電橋,因此,相間擊穿的另一線芯應(yīng)接至電橋地。 實(shí)際中可能是:相間擊穿及相與屏蔽擊穿共存,不妨將其它線芯及屏蔽都接地,結(jié)果大多為:相間擊穿 及相與屏蔽擊穿是同一點(diǎn)。
4.11無(wú)良好絕緣輔助線芯的處理
如4.10條中類似,可能所有相間及屏蔽都擊穿了,找不到輔助電纜相。方法是:用萬(wàn)用表挑一相絕緣電 阻較大的為輔助電纜,道理與多點(diǎn)擊穿類似,不難想通。如都燒成一體,為金屬性短路,只能利用平行 敷設(shè)的其它電纜了,還不行,只能放臨時(shí)輔助電纜??紤]到該套儀器中其它方法可用,*終束手無(wú)策的 機(jī)會(huì)并不多 ,從提高定 位技術(shù)的角度講,我們很希望碰到定不出來(lái)的故障,可惜至今還沒(méi)有這樣的挑戰(zhàn)。
4.12單芯電纜絕緣缺陷點(diǎn)定位
單芯電纜通常為35kV及以上的高壓電纜,定位接線如下圖6。
與多芯電纜*大的不同是,外界干擾影響電橋平衡的可能性加大,短接M、X及N、Y點(diǎn)的金屬護(hù)套很有 效,參考第4.14條。高壓電纜間距較大,應(yīng)選配大長(zhǎng)度短接線。
4.13高壓電纜護(hù)套缺陷點(diǎn)定位
高壓電纜外護(hù)套故障測(cè)距儀是定位電纜護(hù)套缺陷點(diǎn)*有效的方法,接線如圖7。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考本公司的 相關(guān)資料。
4.14 干擾類型及排除方法
對(duì)大截面電纜**定位,需要高靈敏度的檢流計(jì),本儀器消除了高壓源對(duì)電橋檢流計(jì)的干擾,大大衰減 了外界干擾訊信號(hào)。但仍可能有一些干擾影響電橋平衡。單芯電纜定位的工頻干擾。故障電纜附近,通常有其它線路在運(yùn)行,流過(guò)工頻大電流。故障電纜芯與輔 助電纜包含的面積愈大,磁場(chǎng)感應(yīng)干擾也愈大。多芯電纜由于包含的面積小,加上金屬護(hù)層的屏蔽作用, 不影響平衡。但是定位高壓電纜,可能干擾太大,無(wú)法平衡。以高壓電纜護(hù)套缺陷點(diǎn)定位為例,改善方 法為:將故障相及輔助相的線芯兩端接地,或在兩端將線芯彼此短接,形成反相磁場(chǎng),效果明顯。
4.15斷芯電纜定位
不能定位斷芯故障是高壓電橋法*大的不足。好在完全的斷路在電力電纜中不多見,完全斷路可以選配 數(shù)字電容表解決,方法見第4.16條。斷線故障定位*好用HDTDR波反射法定位儀。 運(yùn)行故障中,大電流燒熔線芯及金屬屏蔽層,斷芯不完全,往往伴隨著短路,電橋法可以定位。小截面 鋁芯電纜,制造中已部分拉斷線芯,但內(nèi)半導(dǎo)電層還貫通,半導(dǎo)電層作為電橋電阻的一部分,使定位比 例不正確。定位比例接近0‰或999‰。
用萬(wàn)用表測(cè)量線芯電阻,可以判斷是否為斷芯故障。斷芯時(shí),定位比例不正確。波反射法是更好的方法。 繞包的銅帶或鋼帶不易斷路,可嘗試用金屬屏蔽作為橋臂定位。
5、WBST-600高壓電纜故障電橋簡(jiǎn)單異常情況及處理
1若換好電池后檢流計(jì)仍不能調(diào)零,可能放大模塊損壞,應(yīng)更換放大模塊。
2調(diào)不到零位,可能的情況為:
■遠(yuǎn)端沒(méi)有短路或夾錯(cuò)了電纜。
■夾頭接觸不好。一個(gè)夾子的兩個(gè)鉗口分別引入電流及電位信號(hào),任何一側(cè)接觸不好,都會(huì)影響平衡,表現(xiàn)為電位器旋至起點(diǎn)或終點(diǎn)時(shí)偏轉(zhuǎn)*小,但無(wú)法平衡。檢查電橋測(cè)試夾,若出線桿接 觸**應(yīng)磨掉出線桿氧化層。
■測(cè)量電纜斷路,應(yīng)維修。
■靈敏度太高,不易找到平衡點(diǎn),應(yīng)根據(jù)需要調(diào)節(jié)靈敏度檔級(jí),盡量使檢流計(jì)指針在_25格內(nèi)。
■故障在終端內(nèi)。此時(shí)能平衡的比例應(yīng)為小于1‰或大于999‰,已超出了比例電位器的范圍,平衡過(guò)程中表現(xiàn)為:比例至1‰或999‰時(shí),指針趨于零位,但不能平衡。交換測(cè)量鉗,比例電位 器調(diào)至另一端時(shí),指針趨于零位,仍不能平衡。線芯在故障點(diǎn)處斷線時(shí),也有類似表現(xiàn):因?yàn)?斷線點(diǎn)電阻比線芯高很多,形成電橋平衡點(diǎn)在端部的表象。
3若測(cè)量中懷疑電橋有誤差,可通過(guò)隨機(jī)所配電橋檢驗(yàn)?zāi)K來(lái)檢驗(yàn)電橋本身的精度。
如圖8,電橋紅、黑夾子及地(或接地夾)按圖上標(biāo)識(shí)接線,儀器本身必須可靠接地,檢驗(yàn)?zāi)K有兩 條線路,上面一條為*低靈敏度1擋條件下測(cè)量線路,電橋顯示讀數(shù)應(yīng)該為33.3%;下面一條為*高 靈敏度5檔條件下測(cè)量線路,電橋顯示讀數(shù)應(yīng)和測(cè)試盒面板示數(shù)一致;若檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯偏差,說(shuō)明 電橋本身沒(méi)問(wèn)題。