基于串联谐振试验电源的电缆故障定位技术

【摘要】：电力电缆在电能的输配电环节中承载着越来越重要的作用,随着电缆制作工艺的发展,高压、超高压电力电缆在近年来被越来越多的使用。电力电缆使用增多,其发生故障的次数势必随之增加,快速有效的电缆故障定位对提高供电可靠性、减少停电时间有着十分重要的意义。传统的电力电缆故障定位设备多针对低压电缆与中压电缆设计,由于设备本身的容量以及电压等级的限制,在面对击穿电压较高的高压、超高压电力电缆故障时,这些故障定位方法难以完成有效的故障定位。在行波定位原理的基础上,提出了利用与电力电缆电压等级相对应的串联谐振耐压试验电源将电缆故障点击穿,并通过非接触式电场耦合传感器采集电压行波信号的电缆故障定位技术。本技术可以有效的解决现阶段较难完成的高压(35-110kV)、超高压(110-750kV)电力电缆的故障定位问题,具有非常重要的实用价值。分析了行波过程中可能影响故障定位精确度的行波波速、电缆波阻抗以及行波的反射现象与透射现象;针对串联谐振耐压试验的特点,结合电场耦合传感器的原理,优化传感器结构;利用ANSYS有限元分析软件对难以确定的传感器参数进行辅助计算,明确传感器采集信号的传递函数以及传变特性。根据电源以及传感器结构给出故障定位方法的总体框图。搭建了实验平台,验证提出的故障定位方法的可行性,根据测试结果调整传感器结构,以不同距离不同位置的重复实验测试定位结果的稳定性。最后,到现场进行实地测试,在实际环境中检验定位技术的安全性能以及测试精度。通过理论的分析与实践的验证,证明了提出的电缆故障定位技术在测试高压、超高压电力电缆上击穿电压较高的电缆故障方面的可行性;通过重复试验,证明提出的电缆故障定位技术,能够得到比较稳定的测试结果;由于使用非接触式的传感器,整个测试系统与高压回路没有直接的电气连接,因此能够在最大限度上保证操作人员的人身安全;利用提出的电缆故障定位技术在电缆进行交接试验时使用,能极大的提高电缆故障定位的速度,满足电缆快速定位的需求,具有非常重要的现实意义与应用价值。