电桥回线法在电缆故障测距中的应用

2012-03-22 15:53:42来源: 互联网 关键字:电桥  回线法  电缆故障  测距
电力电缆故障测距定位方法很多,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。

  2 单相接地故障的测量

  使用电桥回线法测量电缆单相接地故障的原理接线如图2所示。按图将电桥的测量端子X1和X2分别接往电缆的故障相(C)和完好相(B),B、C相的另一端用跨接线短接构成环线。于是电桥本身有R1、R2两个桥臂,故障点(d)两侧的环线电阻构成电桥的另两个桥臂。

  

 

  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:

  

 

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。

  由图2可知,当电桥平衡时,存在如下关系:

  

 

  

 

  式中:S1、ρ1—分别为辅助电缆的芯线截面积和导体材料电阻率;

  S2、ρ2—分别为被测电缆的截面积和导体材料电阻率。

  (4)从式(6)关系式中可以看出,在电桥测试回路采用辅助电缆的条件下,故障距离LX不仅与电缆长度L及电桥本身的可调电阻R1、R2有关,而且与辅助电缆和被测电缆的截面积、导体材料有关。若采用的辅助电缆与被测电缆的截面积和导体材料均相同时,故障距离LX的计算公式与电缆单相接地时的形式是完全一样的。

  若采用的辅助电缆与被测电缆截面积、导体材料不同时,则可在计算公式中引入两种电缆已知的截面积和电阻系数。因此,同样可以方便地测算出被测电缆的故障距离。

  (5)同时,上述关系式还表明,这种测试方法采用的辅助电缆,可以借助于与被测电缆并行的其它电缆线路,也可以是装设的临时电缆线路,甚至还可以是被测电缆(三相四线制)的完好零线等。

  5 结论性意见

  综上所述,当遇到三相短路接地的电缆故障测距问题时,由于电缆没有完好相,我们可以采用辅助电缆构成的电桥测试回路进行故障测试。若采用的辅助电缆与被测电缆的截面积、导体材料不同时,由于在故障距离的测算公式中引入两者的截面积(S)和电阻系数(ρ),因此可以较好地解决被测电缆没有完好相的故障测试问题。同时也为拓宽电桥回线法在电缆故障测距中的应用范围,提供了一种便捷的方法和途径。

关键字:电桥  回线法  电缆故障  测距

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0322/article_15347.html
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