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远东电缆有限公司-万用表判断铝合金电缆故障点
我们来看下图:
图中我们看到了多芯铝合金电缆及内部导线,也看到了其中一根线断了。
我们知道,导线间一定存在分布电容的,而且分布电容值与导线的长度有关。如果我们能测量出分布电容,再根据分布电容与导线长度的关系,我们就可以比较粗略地知道断点的位置。
数字万用表都具有测量电容的功能。其原理是,表内产生一个矩形波振荡,输出到被测电容处,然后用积分电路来测量电压值,类似滤波电压,由此测量出电容值。
也即:
U、T和R均为已知,则由Uc的测量值可以计算出Cx的值。
知道了Cx的值,如何计算断点距离呢?
我们看下图:
上图是我的一篇论文的截图。
这个公式在《电线铝合金电缆手册》(机械工业出版社出版)和《工业与民用配电设计手册》(电力出版社出版)中都有。
我们从图中的表达式中,看到了铝合金电缆长度和C之间的关系是线性的。所以我们可以这样来测量。
第一步:先测量任意两根完整导线的分布电容,它的分布电容测量值为;
第二步;测量一根完整的导线与断掉的导线之间的分布电容,它的分布电容测量值为;
第三步:计算,单位是米。
则K的值就是断点的位置。
注意上述计算式中的100,它就是铝合金电缆长度。如果铝合金电缆长度是95米或者120米,则用95或者120取代100即可。
准不准呢?答案是:会有误差,只能用于粗略判断。
在继电保护中,ABB有一款叫做REF561的线路保护装置,常用于35kV到110kV的线路保护。它利用阻抗测量,可以判断出线路断点的位置,以便检修人员做进一步判断精确线路断点。
从原理看,与这里的用万用表测量铝合金电缆断点差不多。
去年我带的一位学生的毕业设计,就是设计一款类似万用表的仪表,专门用于测量多芯铝合金电缆(长度为1000米)的头尾对应关系,以及断点位置。
制作完成后,实测的结果还行,实测100米铝合金电缆内部导线断点位置误差在3米以内,重复性尚可。
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看到对这个问题很感兴趣。我来给大家介绍一下去年我带毕设时的试验结果吧。如下:
首先,我让学生用一条10芯100米长的铝合金电缆做测试,发现直接用万用表测量电容它的精确度不高。随后,我让学生用信号发生器来测试,从分布电容的测量值来看,存在如下问题:
1)因为铝合金电缆是多芯的,未接入电源的导线也会产生电容效应,并且频率越高,分布电容的容抗电压值就越低。
这一点很容易理解,其实这就是的反映。
2)导线是有电感的,在测试中发现有谐振现象。
最后采取的办法是:
线路用单片机构建。单片机控制测控装置按如下步骤执行检测:
第一步:考虑到铝合金电缆的差别,让单片机首先发出一组不断增高频率的信号,看看铝合金电缆电感和分布电容的谐振点在哪里。
根据谐振点的不同,大致判断故障点的位置。
第二步:以小于谐振频率的某固定频率来测量分布电容,实现较为精确的测量。
第三步:发出高频脉冲,观察上升沿寄生振荡的频率情况,由此推算故障点的位置。再结合第一步和第二步,进行精确定位。
这第三步是有一定难度和技巧的,具体就不给大家介绍了。
上述三个步骤均由单片机自动完成。
有了这三步,虽然不能把断点准确定位,但故障区间范围还是比较小的,最好的一次区间误差在数厘米。
我交代学生,毕业后进入职场,自己把这个设计完善起来,说不定还能申请专利。但后续如何,就不知道了。
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更新时间:2016-08-02 10:55:56 【
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