Selectie en toepassing van technologieën voor foutdetectie van stroomkabels onder meerdere bedrijfsomstandigheden - Deel I

Doelgroep: technische ingenieurs, apparatuurselectiepersoneel en professionals die de methodeprincipes en de standaardbasis moeten begrijpen.

Het testen van kabelfouten omvat drie niveaus van normen: productienormen voor apparatuur, bedrijfsspecificaties ter plaatse en acceptatietestnormen, die een compleet standaardsysteem vormen.

Gebruikstip: Normen worden voortdurend bijgewerkt. Raadpleeg bij het citeren de huidige geldige versie die op de officiële website van de Standardization Administration of China is gepubliceerd.

Tijddomeinreflectometrie (TDR). Een smalle laagspanningspuls wordt in de kabel geïnjecteerd. De puls plant zich voort langs de kabel en reflecteert op posities met impedantiemutatie. Het instrument berekent de foutafstand door het tijdsverschil te meten.

Foutafstand:S=V×ΔT÷2

• V: Golfvoortplantingssnelheid in kabel (m/μs), variërend met kabelisolatiematerialen
• ΔT:Tijdsverschil tussen uitgezonden puls en gereflecteerde puls (μs)
• Gedeeld door 2: De puls legt een heen- en terugreis af en de gemeten tijd is de heen- en terugreisduur

• Startpunt: Snijpunt van de stijgende flank van de uitgezonden puls en de basislijn
• Eindpunt (open circuit): snijpunt van de stijgende flank van de gereflecteerde puls en de basislijn
• Eindpunt (kortsluiting): snijpunt van de initiële stijgende flank van de gereflecteerde puls en de basislijn

Afstand per monsterpunt:S=V÷(2×F)

• PILC-kabel: (160÷(2 *25) = 3,2 m/punt
• XLPE-kabel: (170÷(2 *25) = 3,4) m/punt

✅ Open circuit/kabelbreuk

✅ Kortsluiting met lage weerstand ((R ≤ 100) Ω)

✅ Totale kabellengte meten (voor kalibratie van de golfsnelheid)

✅ Lokaliseer kabelverbindingen, T-verbindingen en aftakpunten

• Eenvoudige bediening en lage leerkosten
• Geen hoogspanningsapparatuur nodig, hoge veiligheid
• Hoge nauwkeurigheid en duidelijke, intuïtieve golfvormen
• In staat om gemeenschappelijke verbindingen, T-verbindingen en takken tegelijkertijd te lokaliseren

• Alleen toepasbaar bij fouten met lage weerstand (R ≤ 100 Ω)
• Voor fouten met hoge weerstand benadert de reflectiecoëfficiënt nul en kan de gereflecteerde golfvorm niet worden geïdentificeerd
• Kan lekfouten met hoge weerstand, die ongeveer 80% van alle kabelfouten vertegenwoordigen, niet direct detecteren

Fouten met hoge weerstand behouden een hoge impedantie onder lage spanning, zodat pulsen met een lage spanning geen effectieve reflectie kunnen genereren. De impulsflitsmethode past een hoogspanningsimpuls toe om het foutpunt op te splitsen in een onmiddellijke elektrische boog (kortsluitingstoestand die tientallen milliseconden duurt). De lopende golf van de pulsstroom wordt op dit moment verzameld om een ​​helder gereflecteerde golfvorm te verkrijgen, vergelijkbaar met kortsluiting met lage weerstand.

220 V net → spanningsregelaar → hoogspanningstransformator → energieopslagcondensator → ontladingsopening → foutkabel

Huidige sampler → Testhost (golfvormacquisitie)

Belangrijkste golfvormkenmerken: verzonden puls, gereflecteerde puls en negatieve omgekeerde impuls.

• Startpunt: Snijpunt van de stijgende flank van de uitgezonden puls en de basislijn
• Eindpunt: snijpunt van dalende voorkant van negatieve tegenimpuls en basislijn (ingesteld op stijgende flank als er geen negatieve tegenimpuls bestaat)

Bij individuele fouten met hoge weerstand gaat de impulsspanning door het foutpunt naar de kabelaansluiting en wordt er een flashover geactiveerd na spanningssuperpositie tijdens de terugreis. De golfvorm heeft een tweedelige structuur.

Leesregel: Neem de afstand van het tweede gedeelte als de werkelijke foutafstand.

✅ Lekkagefouten met hoge weerstand ((R > 100) Ω)

✅ Flashover-fouten met hoge weerstand

✅ Natte voegfouten

✅ Storingen die tijdens bedrijf een uitschakeling veroorzaken met niet voor de hand liggende symptomen bij laagspanningstests

• Toepasbaar op ongeveer 80% van de lekkagefouten met hoge weerstand, met een sterke veelzijdigheid ter plaatse
• Geen behoefte aan nauwkeurige classificatie van fouttypen, hoge fouttolerantie

• Er is hoogspanningsapparatuur vereist met strikte veiligheidseisen
• De amplitude van een negatieve omgekeerde impuls varieert afhankelijk van de fouteigenschappen, en de interpretatie van de golfvorm vereist ervaring
• Lagere nauwkeurigheid voor fouten met lage weerstand dan de laagspanningspulsmethode (ontladingsvertraging leidt tot grotere meetfouten)
• Complexe bedrading en talrijke bedieningsstappen

Een combinatie van laagspanningspulsmethode (hoge nauwkeurigheid maar ongeldig voor fouten met hoge weerstand) en impulsflitsmethode (van toepassing op fouten met hoge weerstand maar complexe golfvormen):

1. Verzend laagspanningspulsen en registreer de referentiegolfvorm (geen reflectie op het breukpunt met hoge weerstand)
2. Pas een hoogspanningsimpuls toe om het breukpunt af te breken en een elektrische boog te vormen
3. Zend laagspanningspulsen synchroon uit terwijl de elektrische boog brandt. Het breukpunt is equivalent aan een punt met lage weerstand en genereert een duidelijke kortsluitreflectie
4. Vergelijk de twee golfvormen; de verschilpositie is het foutpunt

Deze methode maakt gebruik van duidelijke golfvormen van laagspanningspulsen om de positionering van fouten met hoge weerstand te realiseren.

✅ Lekkagefouten met hoge weerstand (hogere nauwkeurigheid dan impulsflitsmethode)

✅ Operators met onvoldoende ervaring (eenvoudige golfvorminterpretatie)

✅ Scenario's die betrouwbare bereikresultaten vereisen

Let op: Dit is eenpositioneringsmethode, geen bereikmethode. Het wordt gebruikt voor nauwkeurige grondpositionering na ruw bereik.

Breng een hoogspanningsimpuls aan op de foutkabel. Ontlading op het foutpunt genereert twee signalen:

1. Akoestisch signaal: Ontladingsenergie wordt omgezet in mechanische trillingen en plant zich via de bodem of het beton naar de grond
2. Elektromagnetisch signaal: Ontladingsstroom genereert magnetische pulsen en straalt naar de grond

Grondsensoren ontvangen beide signalen tegelijkertijd. Wanneer de sensor zich direct boven het breukpunt bevindt, is het verschil in het voortplantingspad tussen akoestische en elektromagnetische signalen het kleinst en nadert het tijdsverschil nul.

Positioneringsregel: Beweeg de sensor om de positie te vinden met het minimale tijdsverschil (dicht bij 0).

• Verplaats de sensor langzaam in de buurt van het ruwe bereik langs het bevestigde kabelpad
• Beoordeel niet alleen op het maximale geluidsvolume; geluid kan worden gereflecteerd door pijpleidingen, putdeksels en verbindingsconstructies, waardoor valse maximumwaarden ontstaan
• Herhaal de tests 2 tot 3 keer op dezelfde positie om een ​​stabiel tijdsverschil te bevestigen
• Controleer met kabelpad en ruwe bereikafstand

De lus van een enkelkernige hoogspanningskabelmantelfout bestaat uit een metalen omhulsel, een breukpunt en aarde. Pulssignalen verzwakken ernstig als gevolg van de hoge verzwakkingscoëfficiënt van de aarde, dus conventionele pulsmethoden hebben een uiterst beperkt effectief bereik en kunnen geen effectieve positionering realiseren.

Bereken op basis van het Wheatstone-brugprincipe de foutafstand door de weerstandsverhouding tussen de defecte fase en de gezonde fase (of hulpdraad) te meten. Deze methode is niet afhankelijk van pulsreflectie en is immuun voor aardverzwakking.

Pas een gelijkstroom- of pulserend signaal toe tussen de mantel en de aarde en meet het potentiaalverschil (stapspanning) tussen twee aangrenzende punten op de grond. Een abnormale verandering van de stapspanning nabij de beschadigde mantel geeft de richting en positie van het foutpunt aan.

DL/T 2530.2-2024Algemene technische voorwaarden voor het testen van stroomkabelapparatuur Deel 2: Kabelmantelfoutzoeker, onlangs uitgegeven in 2024, specificeert technische vereisten, testmethoden en inspectieregels voor kabelzoekers die de stapspanningsmethode en de pulserende rechthoekige golfstroommethode gebruiken.

Mantelfouten zijn meestal gesloten fouten met een extreem zwak ontladingsgeluid, dus de akoestisch-magnetische synchrone methode heeft een slecht effect. Er zijn professionele mantelfoutzoekers vereist en er is veel operationele ervaring vereist.

Opmerkingen: Alle geciteerde standaarden zijn geldige versies op het moment van compilatie. Controleer de huidige status van standaarden vóór gebruik. Houd u tijdens hoogspanningstests strikt aan de DL/T 474-2018 en relevante veiligheidsvoorschriften.