电缆故障测距的二次脉冲法和三级脉冲法比较.doc

蟹圃 电缆故障测距的二次脉冲法和三级脉冲法比较 白 林1，王琳2 (1．郑州供电段，郑州450000；2．西安铁路局供电处，西安710054) [摘要] 从原理、效果等方面比较二次脉冲法和三级脉冲法，阐述其本质差别。 关键词 电缆故障测距二次脉冲三级脉冲弧短路燃弧时间采样成功率 0引言 中储存的能量通过R限流后在故障点处释放。 (2)第二次脉冲：二次脉冲产生器随机发送测量脉冲 高阻故障(除短路、开路以外的故障)时需要施加高压 至故障点进行采样。 脉冲来击穿故障，再根据放电电流波形特征分析故障点距 由此可知，二次脉冲的燃弧能量P是由电容器C中所 离，这就是高压闪络法。从理论上讲，放电电流波形具有 储能量提供，经电阻R限流后，能量释放得到减缓．从而 一定周期性，根据其周期性就能确定故障点距离；而实际 达到延氏燃弧时间t。(不超过微秒级)目的。二次脉冲法燃 采样时，受多种因素的影响，其周期性较难判断，故难以 弧过程的U-t曲线如图2所示。 定位电缆故障点。 U 二次脉冲法和三级脉冲法可将高阻故障的放电电流波 U 形变为低压脉冲短路波形，解决了高阻故障测距存在的问 题。其基本原理是通过击穿故障点并保持燃弧短路一定时 ‰ 问，使高阻故障瞬间变成短路故障，然后在燃弧短路稳定 l!一 期触发测量脉冲采样，则此刻的采样波形必然是“低压脉 冲短路波形”。 对同一故障点，击穿故障点并燃弧短路所需的最小击 图2二次脉冲法燃弧过程的f，．f曲线图 穿电压U? 。和维持燃弧短路所需最小电压U嘶。是一定 由于电阻R限流要损失一定的击穿能量，因此二次脉 的。燃弧短路过程就是脉冲能量的释放过程，当脉冲能量 冲的击穿电压设定值U是未知的，测试过程中需要不断 释放到一定程度，即维持燃弧电压低于Uf．一时燃弧熄 调整才能获得适当的击穿电压。通常，击穿电压u．要高 灭，燃弧短路断开，能量释放终止，故障从瞬间短路恢复 到原来高阻状态。故障点的燃弧短路时间t与脉冲能量 于最小击穿电压U。。30％以上，即L，．≥ aj。。。(1+30％)。 又由于二次脉冲的燃弧过程不稳定，测量脉冲是随机发送 P、击穿电压U及维持燃弧短路最小电压U，．～密切相 的，因此需要不断调整击穿电压U及多次发送测量脉 关。因此，本文从脉冲能量P的释放过程和击穿电压U 冲，才能成功采集到波形。 与燃弧短路时间t的关系入手，阐述二次脉冲法和三级脉 二次脉冲法采样时需要一次触发8个(或更多)测量脉 冲法的差异。 冲，且须从这8个波形中辨别出“成功波形”，而在测量 1二次脉冲法 环境恶劣的情况下采集到的波形尤为复杂，几乎没有成功 波形。 二次脉冲法采用限流技术来延缓脉冲能量P的释放， 它将“无源的二次脉冲产生器”串联在“高压脉冲电源” 与“故障电缆”之间构成二次脉冲测试系统。二次脉冲法 2三级脉冲法 三级脉冲法采用蓄能燃弧技术，它将“有源的中央控 接线如图1所示。 制单元”串接在“直流高压源”和“故障电缆”之间构成 三级脉冲测试系统。脉冲发送的顺序及时刻均由中央控制 单元自动完成，与操作人员无关。三级脉冲法接线如图2 所示。 (1)第一级脉冲：高压击穿故障点后，电容器C1上所 储能量P。施加至故障点。 图1二次脉冲法接线图 (2)第二级脉冲：中央控制荦元的储能装置C2的能量 (1)第一次脉冲：高压脉冲击穿故障点，使电容器C P2也加至故障点。 收稿日期：2011— 08— 05 电工技术f2012f 3期f75 万方数据  (3)第三级脉冲：燃弧稳定后，控制系统发送测量脉 都能采到弧短路波形。在蓄能燃弧的基础上，i级脉冲法 在燃弧稳定的整个时间段t。内，采用了分n,-tN多次控制触 冲采样。 发测量脉冲技术，即将t。分为8个时段后分别触发8次测 锑 早回 ^ 量脉冲，从而保证了三级脉冲采样不受故障点环境的影 响，即使在极端环境下(故障点在水中)也能成功采集波 形。三级脉冲法的采样波形是在燃弧稳定期控制触发测量 脉冲而获得的，所以其波形与“低压脉冲短路波形”几乎 一致，极易判读，大大提高了测试成功率。 中央控制单元 图3三级脉冲法接线圈 3比较 综上所述，二次脉冲法和三级脉冲法存在以下差异： 由此可知，三级脉冲法的燃弧能量P是由高压脉冲电 (1)三级脉冲的蓄能燃弧技术优于二次脉冲的限流技 容C1所储能量P，和有源蓄能装置C2所储能量Pz共同提 术。三级脉冲的稳弧控制触发技术是二次脉冲随机触发无 供，即P— P。+P：，且能量P。的释放受控于控制系统并 可比拟的。 以小电流、稳定燃弧形式进行。由于有了外界能量的补 (2)三级脉冲的弧短路时间可达毫秒级；而二次脉冲 充，故障点处的弧短路时间t。从微秒级延长至毫秒级，达 的弧短路时间只是微秒级。 到了量级的变化，同时击穿