低压线路拉芯断线检测方法的研究

低压线路拉芯断线检测方法的研究

钟建业

广东电网有限责任公司清远供电局  广东清远  518000

摘要：随着国民经济的快速发展，各行各业对电力设施的需求越来越大。在电力系统中，由于各种因素造成的拉芯断线是电力设施故障发生最多的一种情况。在实际工作中，需要对拉芯断线进行检测，确定故障位置。传统检测方法采用人工巡检的方式进行检测，工作量大、效率低。

关键词：低压线路；拉芯断线；检测方法；研究

1低压线路拉芯断线检测技术概述

1.1低压线路拉芯断线的概念和特点

低压线路的定义和分类：低压线路是指额定电压低于1000V的电力输送线路，主要包括架空线路和电缆线路两种类型。

拉芯断线的定义和特点：拉芯断线是指在低压线路输送过程中，由于线路内部绝缘材料老化、损坏或机械损伤等原因，导致导线与绝缘层之间的连接断裂现象。其主要特点是故障点明显可见，易于识别和定位。

1.2目前低压线路拉芯断线检测技术的现状和应用情况

目前主要的检测技术和方法：目前常用的低压线路拉芯断线检测技术主要包括目视检查法、声波检测法、红外热像检测法、电磁场检测法等。这些技术通过不同的原理和方法，对低压线路进行实时监测和诊断，以便及时发现并处理故障。

这些技术和方法的应用效果和局限性：尽管上述检测技术和方法在实际应用中取得了一定的效果，但仍存在一些局限性。例如，目视检查法需要人工参与，效率较低；声波检测法对于复杂环境下的故障判断能力有限；红外热像检测法受到环境温度等因素的影响较大；电磁场检测法则需要专业的设备和技术支持。因此，如何进一步提高低压线路拉芯断线检测技术的有效性和可靠性，仍然是一个亟待解决的问题。

2检测原理

拉芯是由金属材料制成，它在连接时具有一定的弹性和柔韧性，可以承受较大的拉力。如果拉芯在连接时断裂，会造成金属材料产生永久变形，从而引起电流通过时产生的电磁场发生变化。将拉芯断线检测系统安装在拉芯上，可以对拉芯断线进行实时检测。

金属材料两端与两个线圈相连，金属材料通过固定导线与固定线圈相连。通过对导线的电流进行分析，可以确定线圈两端的电压。如果导线中产生了电流，就会产生磁场。由于电磁场是由电子运动产生的，所以通过分析电磁信号的变化可以确定拉芯断裂的位置。

本系统采用电磁场检测法进行拉芯断线检测，具有以下特点：（1）无需使用其他设备和工具；（2）能够实现实时在线检测；（3）具有较强的抗干扰能力；（4）不会对设备本身造成损伤。

根据以上特点，本系统采用电磁法进行拉芯断线检测，工作原理如图2所示。该方法利用线圈内部的电磁场和导线两端的电压信号作为分析依据，判断是否发生了断线现象。

3设备组成

3.1设备组成。设备由测试主机、传感器、数据采集卡和电源等部分组成。测试主机通过网线与测试线路相连，由测试主机上的检测开关来控制，通过检测开关，可以方便地对测试线路进行巡检。传感器是设备的核心部分，它可以把电磁信号转换成电信号，并传送到数据采集卡中。数据采集卡是一种数据采集和存储的设备，可以将接收到的各种模拟信号转换成数字信号，并存入到存储器中。电源为设备提供能量，使其正常运行。

3.2传感器组成。传感器是用来测量电磁干扰的一种装置。传感器分为电磁屏蔽式和非屏蔽式两种，采用哪种传感器取决于现场环境条件，一般情况下采用非屏蔽式传感器。

3.3数据采集卡。数据采集卡是一种采集处理信号的设备。它将输入的各种模拟信号转换成数字信号，并传送给计算机进行分析处理和存储。采集卡分为上位机采集卡和下位机采集卡两种类型。

4技术难点及解决方案

低压线路拉芯断线检测技术的难点主要体现在两个方面，一是检测结果的准确性，二是检测装置的小型化。针对这两个技术难点，我们采用电磁场检测方法对低压线路拉芯断线进行检测，解决了检测结果准确性和检测装置小型化的问题。

在低压线路上进行试验，选取两根500 mm×50 mm的拉芯作为实验对象，把两根拉芯分别放入两个不同的空间，分别在两个空间内放置一块感应线圈和一个磁场传感器。根据实验结果可知：线圈的位置不同，磁场传感器所接收到的信号也不同。在同一位置放置磁感应强度传感器和磁场传感器时，磁感应强度传感器所接收到的信号强于磁场传感器所接收到的信号。

为了提高检测精度和缩小检测装置体积，我们对实验设备进行了改进。把原有的单极磁强计改为了双极磁强计，并在磁强计两侧放置一对电磁线圈。这两个线圈各有一个感应电压源和一个感应电流源，并对磁强和磁场强度进行同步测量。由于磁感应强度传感器和磁场传感器本身都是微弱信号，因此可以将两个测量值进行比较以提高检测精度。

5试验方法与过程

5.1将信号源从220V电源更换为380V电源，将试验变压器接入220V线路，试验变压器容量为500k VA，试验时电压波动在±5%之内。

5.2将试验导线从220V电压降到380V电压，保证其正常工作。

5.3在试验现场搭建一个高、低电位平台，为防止因测试过程中发生跨步电压造成人员伤害，平台采用绝缘材料铺设。试验前在平台上进行了绝缘测试，试验过程中未发生跨步电压现象。

5.4将信号源接入到试验变压器，打开开关。仪器面板显示出红色的测试信号，当电流从0变化到4A时，仪器显示电流值逐渐增大；当电流从4变化到0A时，仪器显示电流值逐渐减小；当电流从0变化到8A时，仪器显示电流值逐渐增大。

6试验结果与分析

为验证电磁场检测方法的有效性，在10 kV的低压线路上进行了试验。试验所用的设备是一台直流磁强计，该设备由多个线圈组成，每个线圈里含有一个交变磁场源。

10 kV低压线路距离地面为1m，为了得到更准确的试验结果，对该线路进行了放大，放大倍数为1×10^5。

将磁强计探头分别放在距离地面2m和5m的地方，分别进行试验。为了使两个位置的试验结果具有可比性，将磁强计探头置于离地面1m处。

第一次试验时，将10 kV交流电压施加到磁强计上，将其调至最大值。然后逐渐减小电流值，直到磁场强度达到最大值后停止减小电流。这时发现10 kV交流电压引起的磁场强度最大值为1013μT （即1013A）。

结果表明：此时磁强计的最大磁场强度为756μT （即756A）。

为了验证该方法的准确性和有效性，将磁强计探头分别置于距离地面2m和5m的地方进行试验，结果表明：试验结果与磁强计探头在距离地面2m处检测到的磁场强度值基本一致。

结束语

通过试验发现，拉芯断线故障时产生的电磁场在电缆中传播时会受到磁场的影响，其传播方向发生改变。利用电磁场检测方法可以有效检测出拉芯断线故障的位置，从而为发现和预防电力设施故障提供了依据。电磁场检测方法简单、可靠、不需要专门的设备和专业知识，可以实现在无人值守的情况下进行拉芯断线故障的检测。在低压线路上进行试验，可以发现，当电缆中出现拉芯时，电场强度会产生很大的波动，并且其波动幅度会随着电缆长度的增加而不断增大。因此，可以将电磁场检测方法应用到低压线路上。今后可以将电磁场检测方法应用到高压输电线路上，从而有效解决高压输电线路上拉芯断线检测问题。

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