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電纜故障精確定位之-聲磁同步接收法
時(shí)間: 2022-07-11 09:24
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在向故障電纜中加高壓脈沖信號(hào)使故障點(diǎn)放電時(shí)，故障點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生聲音信號(hào)，同時(shí)放電電流會(huì)在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)信號(hào);通過(guò)感應(yīng)線圈和振動(dòng)傳感器，用現(xiàn)代微電子技術(shù)可以把脈沖磁
通過(guò)分辨探測(cè)傳感器接收到的放電時(shí)產(chǎn)生的聲音信號(hào)和磁場(chǎng)信號(hào)的時(shí)間差來(lái)找到故障點(diǎn)的方法稱為聲磁同步接收法，簡(jiǎn)稱為聲磁同步法，這是為了對(duì)聲測(cè)法揚(yáng)長(zhǎng)避短而研究出的新方法。
聲磁同步法定點(diǎn)的原理圖
1. 聲磁同步接收法應(yīng)用范圍
同聲測(cè)法一樣，聲磁同步法可以測(cè)試除金屬性短路以外的所有加高壓脈沖信號(hào)后故障點(diǎn)能發(fā)出放電聲音的故障。所不同的是，用聲磁同步法定點(diǎn)時(shí)，除了接收放電的聲音信號(hào)外，還同步接收放電電流產(chǎn)生的脈沖磁場(chǎng)信號(hào)。
2.聲磁同步接收法測(cè)試原理
在向故障電纜中加高壓脈沖信號(hào)使故障點(diǎn)放電時(shí)，故障點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生聲音信號(hào)，同時(shí)放電電流會(huì)在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)信號(hào);通過(guò)感應(yīng)線圈和振動(dòng)傳感器，用現(xiàn)代微電子技術(shù)可以把脈沖磁場(chǎng)信號(hào)和聲音信號(hào)記錄下來(lái);如果在記錄磁場(chǎng)信號(hào)的同時(shí)觸發(fā)儀器接收外界聲音信號(hào)，由于磁場(chǎng)信號(hào)是電磁波，傳播速度極快，一般從故障點(diǎn)傳播到儀器探頭放置處所用的時(shí)間可忽略不計(jì)，而聲波的傳播速度則相對(duì)慢得多(傳播時(shí)間為毫秒級(jí))，這樣同一個(gè)放電脈沖產(chǎn)生的聲音信號(hào)和磁場(chǎng)信號(hào)傳到探頭時(shí)就會(huì)有一個(gè)時(shí)間差，其值就能代表故障點(diǎn)距離的遠(yuǎn)近，找到時(shí)間差最小的點(diǎn)，就是故障點(diǎn)的正上方，換句話說(shuō)，探頭所對(duì)應(yīng)的下方就是故障點(diǎn)。
利用現(xiàn)代技術(shù)，可以同時(shí)把聲音信號(hào)波形和磁場(chǎng)信號(hào)波形在同一屏幕上顯示出來(lái)，圖2-1所示的就是聲磁同步法查找故障點(diǎn)的屏幕顯示。屏幕上半部分顯示磁場(chǎng)波形，下半部分顯 示聲音波形;通過(guò)磁場(chǎng)波形的正負(fù)查找電纜的路徑，使測(cè)試人員定點(diǎn)時(shí)不至于偏離電纜;由于在接收到脈沖磁場(chǎng)后和接收到放電聲音前的這段聲磁 時(shí)間差內(nèi)，外界是相對(duì)安靜的，這段時(shí)間內(nèi)的聲音波形近似為直線，直線的長(zhǎng)度就代表時(shí)間差的長(zhǎng)短。如圖2-3所示，放電聲音波形前面的(虛光標(biāo)左邊的)直線部分代表的就是聲磁時(shí)間差，通過(guò)比較這段直線的長(zhǎng)短就可以查找到故障點(diǎn);這段直線最短時(shí)，探頭所在位置的正下方就是故障點(diǎn)。
圖2-1 聲磁同步法定點(diǎn)的液晶顯示
需要注意的是:由于周圍填埋物不同以及埋設(shè)的松軟程度不同等原因，很難確切知道聲音在電纜周圍介質(zhì)中的傳播速度，所以不太容易根據(jù)磁、聲信號(hào)的時(shí)間差，準(zhǔn)確地知道故障點(diǎn)與探頭之間的距離。
3.聲磁同步接收法各種故障形式的接線方式
用聲磁同步法進(jìn)行故障定點(diǎn)的必要條件是:測(cè)試探頭必須接收到脈沖磁場(chǎng)信號(hào)和故障點(diǎn)放電的聲音信號(hào)。
由于用聲磁同步法進(jìn)行故障定位時(shí)，是通過(guò)先接收到的脈沖磁場(chǎng)信號(hào)觸發(fā)儀器后開始接收記錄地下傳來(lái)的聲音信號(hào)的。所以對(duì)故障電纜進(jìn)行施加脈沖電壓使故障點(diǎn)放電時(shí)，故障電纜能否發(fā)出較強(qiáng)烈的、能被儀器接收到的脈沖磁場(chǎng)信號(hào)，是能否繼續(xù)進(jìn)行故障定點(diǎn)的前提。那么連接高壓信號(hào)發(fā)生器對(duì)故障電纜施加沖擊電壓時(shí)，在接線方式上一定想辦法使金屬護(hù)層參與到放電的兩者之間，護(hù)層兩端的接地線要接好，這樣在電纜的周圍，就能收到比較強(qiáng)的脈沖磁場(chǎng)信號(hào)(在第一節(jié)已經(jīng)論述)。
(1)單相或多相接地故障這種故障占6kV及以上等級(jí)電纜主絕緣故障的95%以上。接地故障的沖擊高壓是加在故障相與電纜的金屬護(hù)層之間的，故障間隙放電產(chǎn)生的振動(dòng)，通過(guò)護(hù)層傳到了地面上，容易被接收下來(lái);多相接地時(shí)，雖然相間也有故障，也要把沖擊高壓加在故障相與金屬護(hù)層之間，不應(yīng)加在兩相之間。
(2)相間故障6kV及以上等級(jí)的電纜幾乎不存在這種故障，低壓電纜中這種故障相對(duì)多一些，但大部分是發(fā)生在芯線和零線之間。相間故障時(shí)，沖擊高壓加到兩故相之間，故障間隙放電產(chǎn)生的振動(dòng)被電纜外絕緣層和金屬護(hù)層屏蔽，地面受到的地波較弱;有金屬護(hù)層的低壓電纜，運(yùn)行時(shí)金屬護(hù)層兩端一般不接地，也不裸露出來(lái)，故障測(cè)試時(shí)要把金屬護(hù)層露出來(lái)，并同位于低電位的那一相(一般為零相)連接后再和工作地連接到一起，以保證電纜能產(chǎn)生較強(qiáng)烈的脈沖磁場(chǎng)信號(hào)。
(3)開路故障開路而不接地的故障極少發(fā)生。對(duì)這類故障測(cè)試時(shí)，要在對(duì)端把故障相和電纜金屬護(hù)層連接并接到工作地上，使沖擊高壓加在故障相與電纜金屬護(hù)層之間，把故障當(dāng)成閃絡(luò)性故障測(cè)試，因?yàn)殡娎|絕緣和護(hù)層阻隔了開路處間隙放電的機(jī)械振動(dòng)，地面上接收到的地震波較弱，如果電纜開路的同時(shí)又發(fā)生了接地現(xiàn)象，可參照（電纜故障檢測(cè)設(shè)備廠家談故障電纜的精確定位）來(lái)處理。
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