基于脈沖電流法的測(cè)磁電纜故障定位應(yīng)用研究

楊輝

摘 要：文章主要介紹了脈沖電流法技術(shù)在測(cè)磁電纜檢修中的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合實(shí)例運(yùn)用脈沖電流法查尋測(cè)磁電纜故障，定位故障點(diǎn)開展檢修，并對(duì)常見的測(cè)磁電纜故障進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了該方法在檢修測(cè)磁電纜故障上的可行性。運(yùn)用脈沖電流法可以迅速、準(zhǔn)確地判定測(cè)磁電纜故障，具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：脈沖電流法；測(cè)磁電纜；電纜故障定位儀；斷路故障；短路故障

中圖分類號(hào)：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）33-0136-02

1 概述

某型測(cè)磁儀測(cè)磁電纜是由三股銅芯電纜包裹絕緣膠皮構(gòu)成，通過它連接測(cè)磁儀控制臺(tái)和測(cè)磁探頭，將測(cè)磁探頭采得的電信號(hào)傳輸給控制臺(tái)，控制臺(tái)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換放大并將磁場(chǎng)值顯示出來(lái)。

在實(shí)際作業(yè)中，由于操作人員使用不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致在搬運(yùn)、使用測(cè)磁探頭的過程中測(cè)磁電纜機(jī)械牽引力過大或折彎角度過大，從而導(dǎo)致電纜機(jī)械損傷，出現(xiàn)芯線斷路的情況；在進(jìn)行測(cè)磁工作時(shí)，測(cè)磁環(huán)境臨近海水區(qū)域，比較潮濕，鹽度較大，長(zhǎng)時(shí)間的工作容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)腐蝕電纜外皮，導(dǎo)致潮氣侵入絕緣破壞，芯線之間出現(xiàn)短路；在炎熱的夏季，露天環(huán)境下電纜表面溫度往往可以達(dá)到六七十度，溫度過高也常常導(dǎo)致電纜薄弱處和對(duì)接頭處存在被擊穿的可能；測(cè)磁電纜與控制臺(tái)和測(cè)磁探頭的連接工藝不到位也可能造成虛焊，導(dǎo)致在工作中容易出現(xiàn)斷路。

測(cè)磁電纜的損壞嚴(yán)重影響磁場(chǎng)測(cè)量工作，如何迅速查找電纜故障問題，快速開展測(cè)磁電纜檢修成為一項(xiàng)重要的工作。通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，脈沖電流法作為一種靈敏的局部放電檢測(cè)法，是一種相對(duì)成熟的檢測(cè)方法，在電力電纜故障定位和檢修中運(yùn)用廣泛。測(cè)磁電纜與電力電纜使用用途雖然不同，但實(shí)際工作性質(zhì)一樣，運(yùn)用該方法檢測(cè)測(cè)磁電纜，實(shí)際可行，對(duì)于快速修復(fù)電纜故障、迅速恢復(fù)測(cè)磁工作具有十分重要的意義。

2 原理

脈沖電流是指方向不變，強(qiáng)度隨時(shí)間周期性改變的電流，也叫脈動(dòng)電流。脈沖電流法[1]開展電纜檢測(cè)工作，是通過脈沖發(fā)生器首先發(fā)射一個(gè)高壓脈沖電流將電纜故障點(diǎn)擊穿，使用脈沖反射儀采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的行波電流信號(hào)，檢測(cè)行波電流信號(hào)在測(cè)量端與故障點(diǎn)往返一趟的時(shí)間來(lái)計(jì)算故障距離，如圖1所示。

采用基于行波原理的脈沖電流法常用于電纜故障的測(cè)距與定位，具有適用范圍廣，測(cè)距精度高的特點(diǎn)， 在準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)地查尋電纜故障點(diǎn)方面具有重要意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，可以廣泛的用于電纜的封閉性故障準(zhǔn)確定位、在線檢測(cè)零值絕緣子、電力電纜局放的檢測(cè)、常規(guī)電力變壓器局放檢測(cè)以及小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障等，其應(yīng)用潛力巨大，可以作為電纜故障測(cè)距的主導(dǎo)方法之一。

3 應(yīng)用方法

對(duì)測(cè)磁電纜進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，運(yùn)用脈沖電流法將高頻率的脈沖發(fā)送到兩股平行的電纜中，該脈沖沿電纜傳播，直到阻抗失配的地方[2]，如短路點(diǎn)、斷路點(diǎn)和終端點(diǎn)等。在這些點(diǎn)上都會(huì)引起波的反射，在短路點(diǎn)反射波的極性與發(fā)射脈沖的極性相反；在斷路點(diǎn)（包括電纜終端）反射波的極性與發(fā)射脈沖的極性相同。反射脈沖回到電纜測(cè)試端時(shí)被設(shè)備接收，檢測(cè)反射波的時(shí)間和極性，就可計(jì)算故障點(diǎn)的位置和判斷故障性質(zhì)。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 檢測(cè)儀器及對(duì)象

本例檢測(cè)儀器采用Bicotest的T625電纜故障定位儀 ，該儀器適用于任何金屬電纜，測(cè)試范圍可達(dá)20km，測(cè)磁電纜長(zhǎng)度100余米，該儀器符合測(cè)磁電纜檢測(cè)要求。該型測(cè)磁儀每套共有10根測(cè)磁電纜，在歷年的使用中，累計(jì)發(fā)生十余例故障，經(jīng)置換法判斷，測(cè)磁探頭和控制儀均正常，故障原因直接指向測(cè)磁電纜，因此對(duì)測(cè)磁電纜的檢修成為了保障儀器正常使用的必須工作。

4.2 檢測(cè)方法

當(dāng)測(cè)磁電纜發(fā)生故障后，應(yīng)第一時(shí)間判定測(cè)磁電纜的故障性質(zhì)，故障性質(zhì)有兩種，一種是電纜在中間某個(gè)位置折斷，這是斷路；另一種是三芯電纜之間出現(xiàn)粘連的情況，即產(chǎn)生了短路。首先將電纜脫離測(cè)磁探頭，然后用電纜故障定位儀測(cè)量故障線對(duì)，確定故障位置和性質(zhì)，從而進(jìn)行有針對(duì)性的修復(fù)。

檢測(cè)的方法是采取測(cè)磁電纜三芯線兩兩配對(duì)檢測(cè)的形式，將三芯線分成三組，將測(cè)試導(dǎo)線插入測(cè)磁電纜連接控制臺(tái)端的航空插頭中，選取三芯線中的一組相連，根據(jù)電纜的類型在T625儀器上設(shè)置其介電值，儀器在發(fā)射脈沖信號(hào)后，自動(dòng)接收反射脈沖，并將相關(guān)的信息顯示到液晶顯示屏上，然后測(cè)試其余兩組，得到三組的信息后進(jìn)行分析判斷。

4.3 檢測(cè)分析

測(cè)磁電纜的故障主要有斷路和短路兩種，它們呈現(xiàn)出的圖形是不一樣的。通常顯示的圖形有以下三種：圖2、圖3中反射波出現(xiàn)波峰，說明芯線在波峰處出現(xiàn)斷路；圖4中反射波出現(xiàn)波谷，說明芯線在波谷處出現(xiàn)短路。

圖2顯示在110.1m處出現(xiàn)波峰，根據(jù)測(cè)磁電纜總長(zhǎng)度為100余米的情況，表示反射信號(hào)來(lái)自于電纜末端，故障性質(zhì)為斷路。針對(duì)這種情況，故障有兩種可能，一種是電纜與測(cè)磁探頭的連接出現(xiàn)問題，連接焊點(diǎn)脫落，重新焊接即可；另一種可能是與測(cè)磁探頭相連接的電纜末端出現(xiàn)芯線斷路情況。進(jìn)行修理的話，首先拆開測(cè)磁探頭，檢查電纜與磁場(chǎng)傳感器焊接點(diǎn)是否良好，如無(wú)故障則判斷為芯線短路。該故障經(jīng)實(shí)際修理發(fā)現(xiàn)為芯線斷路，截?cái)嚯娎|芯線短路處以下電纜，重新連接測(cè)磁探頭，故障排除。

圖3顯示在2.501m處出現(xiàn)波峰，表示反射信號(hào)來(lái)自于電纜前端，故障性質(zhì)為斷路。針對(duì)這種情況，故障也有兩種可能，一種是電纜與航空插頭焊接出現(xiàn)問題，連接焊點(diǎn)脫落；另一種是與航空插頭相連接處的電纜端出現(xiàn)芯線斷路情況。進(jìn)行修理的話，需要拆開航空插頭，首先檢查電纜與插頭焊接是否接觸良好，如有虛焊則重新焊接，焊接后繼續(xù)用電纜故障定位儀測(cè)量電纜芯線，如儀器屏幕顯示仍為圖3，則判斷為航空插頭附近的電纜出現(xiàn)芯線斷路情況。該故障經(jīng)實(shí)際修理發(fā)現(xiàn)既有虛焊情況，也有芯線斷路情況，還有兩種故障都出現(xiàn)的情況，需要在實(shí)際檢修中加以注意。

需要特別指出的是，在電纜前端和末端均有故障的情況下，顯示圖形為圖3，這種情況將前端故障修好后，使用電纜故障定位儀進(jìn)行檢測(cè)后圖形顯示為圖2，然后按照針對(duì)圖2顯示圖形的修理方法進(jìn)行修理即可。

圖4顯示在2.501m處出現(xiàn)波谷，表示反射信號(hào)來(lái)自于電纜前端，故障性質(zhì)為短路，說明測(cè)磁電纜的三芯線之間在該處出現(xiàn)短路，檢修方法與圖3類同，目前該故障出現(xiàn)情況較少。

5 結(jié)束語(yǔ)

采用脈沖電流法的電纜故障定位儀查尋測(cè)磁電纜故障具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是儀器使用方便，直接分開測(cè)磁電纜與控制臺(tái)即可操作；二是故障點(diǎn)定位直觀，可以直接顯示出故障點(diǎn)在何處；三是查找故障快捷準(zhǔn)確，有利于快速修復(fù)測(cè)磁電纜，迅速恢復(fù)測(cè)磁工作。

實(shí)踐證明，脈沖電流法在查尋測(cè)磁電纜斷路、短路故障十分可行，具有定位準(zhǔn)、速度快等特點(diǎn)，相比于以往的修理方法使修復(fù)效率提高一倍以上。該方法可推廣應(yīng)用于安裝在海底、高處等相對(duì)不方便檢修位置的磁探頭故障查找，解決水下和高處檢修的難題，具有較大的實(shí)用價(jià)值，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]余能武.基于脈沖電流法的電力電纜局部放電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究[D].輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)交流研討會(huì)論文集，2010.

[2]張振生.基于脈沖電流法判斷輸電線電暈放電研究[J].電力學(xué)報(bào)，2012（04）.

[3]祖崇.電力電纜的故障點(diǎn)定位及故障維修要點(diǎn)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（30）：204.endprint