DL-T 2456-2021 输电电缆故障测寻技术规范

DL/T2456—2021输电电缆故障测寻技术规范国家能源局发布 Ⅱ1范围 1 13术语和定义 14基本要求 2 2 6附录A(资料性)主绝缘故障预定位方法 附录B(资料性)典型故障波形 附录C(资料性)故障精确定位方法 附录D(资料性)T接线路测试方式 25附录E(资料性)输电电缆故障测寻作业记录 27I本文件规定了高压电缆线路的故障类型判别、故障预定位、故障精确定点等检测与定位技术方法。本文件适用于110(66)kV～500DL/T849.1电力设备专用测试仪器通用技术条件第1部分：电缆故障闪测仪4基本要求4.1故障电缆线路基础信息测试前应掌握电缆线路的技术资料和相关参数，包括型号、规格、长度、生产厂家、路径图、中间接头数量及位置、敷设方式、运行记录、历史故障记录等。4.2故障电缆沿线环境巡查测试前应沿线检查电缆线路周边环境，对电缆本体与附件及附属设施的外观进行检查。安全措施应符合DL409的要求。4.3故障电缆接地与系统改接线故障电缆应放电并接地，拆除电缆两端与其他设备的全部电气连线。5故障类型判别5.1开路故障判别5.1.1万用表判别法采用万用表判别法判断开路故障的原理接线见图1,将故障相和非故障相导体在末端用短接线短接，用万用表欧姆挡测量端接故障相导体，公共端接非故障相导体，测量两相导体之间电阻。FF故障点。图1开路故障万用表判别法原理图判别标准：电阻异常偏大可初步判定为开路故障。5.1.2低压脉冲判别法采用低压脉冲判别法判断开路故障的原理接线见图2,使用的时域反射仪(TDR)设备应符合DL/T849.1的要求，设备测量端接电缆导体，屏蔽端接电缆金属套，分别在末端开路和短路接地情况下，测试低压脉冲波形。2TGFE图2开路故障低压脉冲判别法原理图判别标准：测试距离小于电缆全长，末端开路和短路时波形一样，应判定为开路故障。5.1.3恒流源判别法对于高压电缆相间工频电压于扰可能影响万用表法测量的情况，可采用恒流源判别法判别开路故障。其原理接线见图3,高压恒流源高压端通过电流表1接故障相导体，屏蔽端通过电流表2接非故障相导体，接地端接金属套并接地，两相导体在末端短接，测量两相之间的电压与电流。mA1——电流表1:mA2——电流表2;SL——短接线。图3开路故障恒流源判别法原理图判别标准如下：a)电压可升高，电流读数为零时，应判定为开路故障；b)高压端和屏蔽端测量的电流值有较大的差异，应判定为开路故障。35.2短路故障判别5.2.1绝缘电阻测量法采用绝缘电阻法判别短路故障时，使用设备应为绝缘电阻测试仪，电压挡位应为2.5kV～10kV。原理接线见图4,绝缘电阻测试仪高压端接电缆导体，接地端接金属套，末端开路，加压测试绝缘电阻。F言言图4主绝缘短路故障绝缘电阻测量法原理图采用万用表测量法判别短路故障时，使用设备应为万用表，选用挡位应为千欧挡和欧姆挡，从高电阻挡开始测量。原理接线见图5,末端开路，万用表测量端接导体，公共端接屏蔽。F图5主绝缘短路故障万用表测量法原理图判别标准：按照DL/T849.1的规定，电阻低于100Ω为低阻故障，电阻高于100Ω为高阻故障，电阻几乎为0Ω为金属性低阻故障。4200kV。原理接线见图6,电源高压端输出接电缆导体，屏蔽端接金属套，末端开路，加压测试。FF言判别标准：初始升压时电流接近为零，当电压升到一定值时，电流突然变大，电压随之降低，在采用绝缘电阻测量法判别外护套故障时，使用设备应为绝缘电阻测试仪。选用电压挡位应为500V。接线见图7,被测电缆金属套接地线及护层保护器全部断开，电缆导体线芯接地，绝缘电阻测图7绝缘电阻测试仪判别外护套故障接线判别标准：应符合GB50150的要求。采用耐压法判别外护套故障时，使用设备应为高压电源。选用电压挡位，运行中电缆应选用5kV挡位，新投运电缆应选用10kV挡位。接线见图8,被测电缆金属套接地线及护层保护器全部断开，电5判别标准：应符合GB50150的要求。故障预定位方法根据定位原理分为阻值法和行波法。阻值法包括电桥法、电压降法、截面法；行波法包括低压脉冲法、直闪法、冲闪法、二次脉冲法、多次脉冲法和稳定电弧法。根据故障类型判别结果，按表1选择预定位方法查找故障点，配用仪器要求与原理说明见附录A。故障类型参考依据电缆导体断开A中A.5,波形见附录B中图B.1a)单相或两相低阻故障、电桥法试端的距离，见附录A中A.1电压降法故障点位置占全长的百分比，见附录A中A.2障点位置距测量点的长度，见附录A中A.3脉冲相反，见附录A中A.5,波形见附录B中图B.1b)和c)距离，见附录A中A.6。直通；对于超过6km的交叉互联系统，或影响波形识别，应提前将交叉互联箱内铜排短接6表1(续)故障类型参考依据单相低阻故障、距离，见附录A中A.7。直通；对于超过6km的交叉互联系统，或影响波形识形),将2个波形重叠比较，在故障点处有明显分叉，可得出故障点到测试端的距离，见附录A中A.8。外护套绝缘受损电桥法所测出故障点位置占全长2倍的百分比，计算故障点到电压降法出故障点位置占全长2倍的百分比，见附录A中A.11故障类型参考依据电缆导体断开置，见附录C中C.1磁场法(音频法)通过电缆故障定位电源(或音频源)对故障电缆施加小，见附录C中C.3磁场法(音频法)位置，见附录C中C.1下的外护套故障和方向，从而实现精确定位，见附录C中C.27表2(续)故障类型隧道敷设下的外护套用红外热像仪查找故障电缆表面温度高于其他区域的地混凝土电缆沟敷设下的高压脉冲在故障点放电产生声音与磁场信号。沿电缆路径使用定点仪以接收磁场信号为基准，同步接收并记录声音信号，测出两者之间的时间差最小点即为故障点位置，见附录C中C.1N1N1⑩G/E——屏蔽及接地端；N1——故障相户外终端：8N1N1苦a)TV接地端接地b)TV接地端悬浮9(资料性)A.1.1测试设备要求c)预定位精度：±(0.2%L+1m),其中L为电缆全长。A.1.2测试原理及接线示意图在测试端，将电桥测量首端接故障相导体X,测量末端接非故障相导体M(绝缘良好相),在电缆末端将故障相导体Y端与非故障相导体N端用低阻短接线短接，如图A.1所示。X,测量末端接非故障相导体M端(绝缘良好相)。EL接地(注意SL、EL与故障相导体远端Y的接触点必须分开)。加压测得U₂、I₂,计算电缆全A.3截面法A.3.1测试设备要求截面法测试设备应符合下列要求：电压降法接线及原理示意图c)预定位精度：±3%L,L为电缆全长。A.3.2测试原理以A.2电压降法计算测量首端到故障点的导体电阻，选取电缆导体截面积标称值，通过电阻直接计算故障距离。测试原理及接线如图A.2b)所示。A.4基于电压降的电桥法A.4.1测试设备要求A.4.2测试原理当远端方便将两相电缆导体短接时，可采用基于电压降的电桥法，只需测试一次。如图A.3所示。设备测量首端接故障相导体X,测量末端接非故障相导体M(绝缘良好相)。通过低阻短接线将故障相和非故障相导体短接，或利用铜排通过GIS接地开关接线端将故障相和非故障相电缆导体短接。DL/T2456—2021U₁、I₁——故障相导体测试端到故障点的电压降及电流；U₂、I₂——非故障相导体测试端经远端短接线到故障点的电压降及电流；L——电缆全长；L——测试端到故障点距离。A.5低压脉冲法A.5.1测试设备要求低压脉冲法测试设备应符合下列要求：a)发射脉冲输出电压幅值：≤30V。e)实时采样率：≤100MHz。A.5.2测试原理将电缆金属套全线分相连通，再按技术要求接地。被测电缆注入低压脉冲信号，发射脉冲以恒定速度沿电缆传播，遇到阻抗突变点，如短路、开路、中间接头等，脉冲产生反射，传播到测试端，仪器记录下发射脉冲与反射脉冲波形并自动计算两者之间的时间△t,△t的一半乘以脉冲在电缆传播的速度(行波速度),计算出故障点距测试端的距离。测试时时域反射仪(TDR)设备测量端接故障相导体，屏蔽端接金属套(所测线路的金属套首尾分相连通),测试低压脉冲波形。接线及测试原理见图A.4。TTGFGE故障相导体→E图A.4低压脉冲法接线及测量原理示意图其中A.6直闪法(衰减法)c)TDR预定位精度：±(0.2%L+移动光标步长),其中L为电缆全长，v=160m/μs。A.6.2测试原理直闪法(衰减法)只能测试闪络性故障，一般用于测量高残压的闪络性击穿故障，即故障点电阻极在电缆故障相导体与金属套之间施加直流高压，使故障点击穿。故障点击穿产生的电压、电流行波，在测量端与故障点之间来回反射，并在测量端产生电流行波信号，使用线性电流耦合器获取该电流行波信号，并用仪器采集、记录下来，通过测量击穿脉冲在测试端与故障点之间时间差△t,根据公式,可得出故障点距测试端的距离。接线及测试原理如图A.5所示。图A.5直闪法接线及测试原理示意图DL/T2456—2021A.7冲闪法(脉冲电流法)d)TDR预定位精度：士(0.2%L+移动光标步长),其中L为电缆全长，v=160m/us。e)TDR实时采样频率：≤100MHz。冲闪法(脉冲电流法)一般用于高阻故障和能形成击穿的闪络性故障。在电缆故障相导体与金属使用线性电流耦合器获取该电流行波信号，并用仪器采集、记录下来，通过测量击穿脉冲在测量端与图A.6冲闪法接线及测试原理示意图d)TDR预定位精度：±(0.2%L+移动光标步长),其中L为电缆全长，v=160m/μs。故障定位电源给高阻或闪络性故障施加脉冲高压，使故障点燃弧放电，此时故障性质变成低阻短路。在燃弧同时，通过耦合器向故障电缆注入低压脉冲信号，记录故障点低阻反射脉冲信号。在故障电弧熄灭后，再次记录低压脉冲反射波形(无放电时的波形),将2个波形重叠比较，在故障点处有明显分叉，软件自动计算波形分叉点到测试端时间△t,根据公式可得出故障点距测试端的二次脉冲法、多次脉冲法和稳定电弧法的区别在于其燃弧时间的原理不同。如图A.7所示为稳定图A.7稳定电弧法接线及原理示意图A.9烧弧降阻法A.9.1测试设备要求c)最大输出功率：≤600W。A.9.2测试原理当故障点残压(击穿电压)高于电缆故障定位电源的最高输出电压时，需要更高电压的电源设备烧穿电源采用高、低压关联输出，高压输出起到点火作用，击穿故障点，以形成电流通路，开始燃弧，故障点发热并逐渐形成碳化通道，故障点残压逐渐降低；当残压降低到低压输出的电压值时，低压大电流输出回路开始工作，快速将故障电阻烧成低阻，如图A.8所示。DL/T2456—2021F言图A.8燃弧降阻法接线示意图A.10电桥法测外护套故障A.10.1测试设备要求采用电桥法测外护套故障的原理与主绝缘故障定位类似。被测电缆和辅助电缆的导体线芯均接地，设备测量首端接故障相金属套，测量末端接非故障相金属套(外护套绝缘良好相),故障相与非故障相金属套的末端用低阻短接线短接，如图A.9所示。……c)预定位精度：±(0.2%L+1m),其中L为该段电缆长度。与电桥法相比，电压降法可以避免工频感应电压的干扰。被测电缆和辅助电缆的导体线芯均接地，设备测量首端接故障相金属套X,测量末端接非故障相金属套M(外护套绝缘良好相),故障相与图A.10电压降法测外护套故障预定位接线原理示意图或…(A.10)仪器自动根据电压、电流计算并显示故障距离百分比和故障点距离(资料性)典型故障波形B.1低压脉冲法典型测试波形如图B.1所示。图B.1低压脉冲法典型测试波形B.2直闪法典型测试波形如图B.2所示。图B.2直闪法脉冲电流波形B.3冲闪法典型测试波形如图B.3所示。其中，冲闪法脉冲电流波形的第一个波形为故障定位电源开关或球隙放电波形，有毛刺；对于长放电延时的故障现象，可以通过软件设置延时功能，略去波形前面部分，集中观察后部有用的波形，使波形更清晰；短电缆脉冲电流波形，两个脉冲会重叠，影响预图B.3冲闪法脉冲电流波形B.4二次脉冲法/多次脉冲法/稳定电弧法典型测试波形如图B.4所示。图B.4二次脉冲法/多次脉冲法/稳定电弧法典型测试波形故障精确定位方法C.1声磁同步法C.1.1测试设备要求C.1.2测试原理采用电缆故障定位电源对故障相施加高压脉冲，使故障点放电而产生声音信号与磁场信号。沿电缆路径使用定点仪以接收磁场信号为基准，同步接收并记录故障点放电产生的声音信号，测出两者之间的时间差，时间差最小的点即为故障点位置，见图C.I。F图C.1声磁同步法故障定点试验示意图C.2跨步电压法C.2.1测试设备要求C.2.2测试原理电位分布。沿电缆路径用电位差计可测得信号的幅度和方向，在故障点前后，电位差计指针所指的方向相反，当电位差计刚好跨在故障点两侧时，电位差计指示值几乎为零，找到电缆的故障点，实现精确定位。由于测量的是地面两点间的电位差(通常称跨步电压),加大脉动电流信号可有效提高电位差计的抗干扰能力。跨步电压法故障定点试验示意图如图C.2所示。C.3磁场法(音频法)⑩b)温度测量范围：0℃~120℃。F⑩IR——红外热成像仪。(资料性)T接线路测试方式T接线路测试接线方式见图D.1,以单相GIS为例。图中GIS终端的电缆导体可以通过接地开关引出。N1—JP1长度L₁=6.559km,G1—JP1度L₄=0.6km,截面积均为1000mm²。图D.1含有T接头的电缆线路图基于