電橋回線法在電纜故障測(cè)距中的應(yīng)用

　　但是，電力電纜常常發(fā)生三相短路及對(duì)地故障，這種故障性質(zhì)，不能滿足使用電橋回線法時(shí)被測(cè)電纜應(yīng)有一個(gè)完好相的要求。因此使得電橋回線法在這種情況下的測(cè)距工作，受到條件的限制。為了解決這一問題，本文對(duì)使用電橋回線法測(cè)試電纜故障距離的有關(guān)問題，作了比較深入的分析，以期電橋回線法在對(duì)電纜故障測(cè)距定位中，能在更寬的條件范圍內(nèi)得到應(yīng)用。

　　1 電橋回線法測(cè)量原理

　　電橋回線法主要用于電力電纜單相接地、相間短路或短路接地的故障距離測(cè)試，根據(jù)電纜故障短路接地電阻值的不同，可分別選用高壓電橋回線法和低壓電橋回線法。這種測(cè)距方法是基于電纜沿線均勻，電纜長(zhǎng)度與纜芯電阻成正比的特點(diǎn)。并根據(jù)惠斯登電橋的原理，將電纜短路接地故障點(diǎn)兩側(cè)的環(huán)線電阻引入電橋回路，測(cè)量其比值。由測(cè)得的比值和已知的電纜全長(zhǎng)，計(jì)算出測(cè)量端到故障點(diǎn)的距離。其測(cè)量原理及等效電路如圖1所示。

　　圖中RL是電纜全長(zhǎng)的單芯電阻，Rx是始端到故障點(diǎn)的電阻，Rd是電纜故障接地電阻。

　　2 單相接地故障的測(cè)量

　　使用電橋回線法測(cè)量電纜單相接地故障的原理接線如圖2所示。按圖將電橋的測(cè)量端子X1和X2分別接往電纜的故障相(C)和完好相(B)，B、C相的另一端用跨接線短接構(gòu)成環(huán)線。于是電橋本身有R1、R2兩個(gè)橋臂，故障點(diǎn)(d)兩側(cè)的環(huán)線電阻構(gòu)成電橋的另兩個(gè)橋臂。

　　若設(shè)電纜長(zhǎng)度為L(zhǎng)，故障點(diǎn)d到測(cè)試端的距離為L(zhǎng)X，電纜的全部芯線截面積和導(dǎo)體材料相同。調(diào)節(jié)R1、R2，當(dāng)電橋平衡時(shí)，有如下關(guān)系：

3 兩相短路接地的故障測(cè)量

　　如果電力電纜發(fā)生兩相短路或短路接地故障時(shí)，可利用電纜唯一的完好相芯線與其中一個(gè)故障相芯線在對(duì)應(yīng)端連接，故障測(cè)量方法與單相接地時(shí)基本相同。所不同的是，在電纜兩相短路故障時(shí)的電橋測(cè)量電流，不是經(jīng)過地線成回路，而是經(jīng)過相問故障點(diǎn)成回路，因此此時(shí)應(yīng)將另一故障相與電橋電源E直接串聯(lián)。當(dāng)電橋平衡時(shí)，可由計(jì)算單相接地的計(jì)算公式計(jì)算出測(cè)量端到故障點(diǎn)的距離LX。此外，若遇兩相在不同地點(diǎn)接地形成的短路故障時(shí)，應(yīng)調(diào)換跨接線，分別測(cè)出其故障距離。

　　4 采用輔助電纜構(gòu)成的電橋測(cè)試回路及方法

　　(1)分析圖2可知，在利用電橋回線法測(cè)試電纜故障時(shí)，電力電纜必須要有一完好相，即按照其接線原理，將電纜故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜環(huán)線電阻引入電橋回路，否則不能形成電纜故障的電橋測(cè)試回路。

　　然而，在實(shí)際工作中，我們常常會(huì)遇到電纜三相短路接地故障的測(cè)距問題。電纜發(fā)生三相短路接地故障，意味著被測(cè)電纜沒有完好相。為解決沒有完好相引出的電纜故障測(cè)試問題，我們可嘗試采用輔助電纜的方法，借助于輔助電纜構(gòu)成電橋測(cè)試回路。由此可為解決三相短路接地的電纜故障測(cè)試問題，打開一個(gè)方便之門。

　　(2)如果被測(cè)電纜沒有完好相，可采用已知長(zhǎng)度、截面積、導(dǎo)體材料與被測(cè)電纜相一致的輔助電纜，構(gòu)成電橋測(cè)試回路。同時(shí)也不難發(fā)現(xiàn)，這種條件下形成的電橋測(cè)試回路及其測(cè)算方法，實(shí)際上與單相接地(包括兩相短路接地)的情況是一樣的。

　　(3)如果采用的輔助電纜與被測(cè)電纜的截面積、導(dǎo)體材料不同，電纜故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離LX的測(cè)算公式，可按電橋平衡條件式推導(dǎo)得出。

　　由圖2可知，當(dāng)電橋平衡時(shí)，存在如下關(guān)系：

　　式中：S1、ρ1—分別為輔助電纜的芯線截面積和導(dǎo)體材料電阻率;

　　S2、ρ2—分別為被測(cè)電纜的截面積和導(dǎo)體材料電阻率。

　　(4)從式(6)關(guān)系式中可以看出，在電橋測(cè)試回路采用輔助電纜的條件下，故障距離LX不僅與電纜長(zhǎng)度L及電橋本身的可調(diào)電阻R1、R2有關(guān)，而且與輔助電纜和被測(cè)電纜的截面積、導(dǎo)體材料有關(guān)。若采用的輔助電纜與被測(cè)電纜的截面積和導(dǎo)體材料均相同時(shí)，故障距離LX的計(jì)算公式與電纜單相接地時(shí)的形式是完全一樣的。

　　若采用的輔助電纜與被測(cè)電纜截面積、導(dǎo)體材料不同時(shí)，則可在計(jì)算公式中引入兩種電纜已知的截面積和電阻系數(shù)。因此，同樣可以方便地測(cè)算出被測(cè)電纜的故障距離。

　　(5)同時(shí)，上述關(guān)系式還表明，這種測(cè)試方法采用的輔助電纜，可以借助于與被測(cè)電纜并行的其它電纜線路，也可以是裝設(shè)的臨時(shí)電纜線路，甚至還可以是被測(cè)電纜(三相四線制)的完好零線等。

　　5 結(jié)論性意見

　　綜上所述，當(dāng)遇到三相短路接地的電纜故障測(cè)距問題時(shí)，由于電纜沒有完好相，我們可以采用輔助電纜構(gòu)成的電橋測(cè)試回路進(jìn)行故障測(cè)試。若采用的輔助電纜與被測(cè)電纜的截面積、導(dǎo)體材料不同時(shí)，由于在故障距離的測(cè)算公式中引入兩者的截面積(S)和電阻系數(shù)(ρ)，因此可以較好地解決被測(cè)電纜沒有完好相的故障測(cè)試問題。同時(shí)也為拓寬電橋回線法在電纜故障測(cè)距中的應(yīng)用范圍，提供了一種便捷的方法和途徑。