通信型電纜故障測試儀使用說明

一章 3M2773通（tōng）信型電纜故障測試儀使用說明概述

一、用途

用於電力電纜的故障測試，是一套集成化（huà）設備，包括兩台儀器及相關附件：

主機有以（yǐ）下功能：

低壓脈衝（chōng）測距

脈衝（chōng）電流測距

聲磁同步定點

路徑探測

電纜路徑（jìng）探測信號發生器（以（yǐ）下簡稱信號（hào）發生器）

信號（hào）發（fā）生器用於路徑探測的信號發射。ST係列綜合測試儀相對於（yú）傳（chuán）統的分體設備，其設備件數、體積、重量均大幅（fú）縮減，且（qiě）功能強大、簡單易用、小巧便攜，是傳統設備的換代產品。

二（èr）、3M2773通信型電纜故（gù）障測試儀使用說（shuō）明功能特點

功能全：

低壓（yā）脈（mò）衝故障測距

脈衝電流（liú）故（gù）障測距

聲磁同步精準定點

電纜（lǎn）路徑探測（cè）

故障（zhàng）測距功能：

低壓脈衝法：適用於低阻、短路、斷線（xiàn）故障的精準測距。

脈衝電流法：適用於（yú）高阻、閃絡（luò）型（xíng）故障的測距，使用電流耦合器從地（dì）線上采集（jí）信號，與高壓部分隔離，**可靠。

精準定點功能：

聲磁同步接（jiē）收（shōu），抗（kàng）幹擾能力強。

聲磁信號波形顯示，信號和噪聲易於區分。

光標測量聲磁延時（shí），精準判斷（duàn）故（gù）障點的遠近。

可根據（jù）磁（cí）場波形的初始極性，在定（dìng）點的同時進行路徑探測。

路徑探測功能：

信號發生器：

大容量鋰離（lí）子電（diàn）池供電，擺（bǎi）脫市電束縛。

全自動功（gōng）率匹配和保護，無需人工調整。

較大功率（lǜ）輸出。

音峰／音穀法路徑探測。

信號幅值顯示。

可進行80％法或45°法測深。

大屏幕液晶顯示（shì），界麵友好、簡單易用。

SD卡存儲測試波形，存儲容量大，可導入計算機進行存檔、分析（xī）和打印。

內置大容（róng）量鋰離子電池供電，配快速充電器。

電源管理：根（gēn）據（jù）不同（tóng）功能開啟不同（tóng）的電源通路，盡量減（jiǎn）小功耗（hào）；若15分鍾沒有（yǒu）任何操作，儀器將自動關機；電池（chí）欠壓時也將自動關機，以保護電池。

集成化設備，小巧（qiǎo）便攜。

三、3M2773通信型電纜故障測（cè）試儀使用（yòng）說明技術指標    (M為主機，T為信號（hào）發生（shēng）器，M&T為共同特性（xìng）)

測距功能（M）：

測距模式：低壓脈衝、脈衝電流。

采樣頻（pín）率：100MHz。

分辨率：低壓脈衝模（mó）式1m；脈衝電（diàn）流（liú）模式4m。

低壓脈衝模式發射電（diàn）壓：30V。

測距範圍：30km。

盲區：2m。

聲（shēng）磁同（tóng）步定點功能（M）：

聲音（yīn）信號通頻（pín）帶：中心頻率400Hz，帶寬200Hz。

信（xìn）號增益：80dB。

定點精度：0.1m。

路徑探測功能（M）：

接收頻率：1kHz。

增益：80dB。

路（lù）徑探測信號發生（shēng）器（T）：

發射頻率：1kHz。

發射功率：≥3.5W。

輸出特性：開（kāi）路電壓≥100Vp-p；短路電流≥300mA；

根據實際負載全自動匹（pǐ）配（pèi）；自動短（duǎn）路保護。

電源（yuán）：

電池（M&T）：內置鋰（lǐ）離子電池組，標稱（chēng）電（diàn）壓7.4V，容量3000mAH。

功耗：主機（M）400mA，可連續使用時間>6小時；

信（xìn）號發（fā）生器（T）500mA。可連續使用時間>5小時；

充電器（M&T）：輸（shū）入AC220V±10%，50Hz；標稱輸出8.4V，DC1A。

充電時間（M&T）：<4小時。

顯示方式：主機（M）320×240點陣大屏幕液晶；信號發生器（T）：表頭。

體積（M&T）：210mm×160mm×65mm。

質量：主機（M）0.7kg；信（xìn）號發生（shēng）器（T）0.7kg。

使用條件（M&T）：溫度:-10℃－40℃，濕度5-90％RH，海拔<4500m。

四、3M2773通信型電纜故障測試儀使用說明基本測試步驟

1、一般步驟：

故障性（xìng）質診斷

故障測距

路（lù）徑探測

精準定點

2、故障性質的診斷和測試方法的選擇。

在（zài）電纜發生故障後，須首先判斷電（diàn）纜的故障性（xìng）質。

首先（xiān）用兆歐表在電纜的一端測量各（gè）相對地及相間的絕緣（yuán）電阻。如果兆歐表的測量值為零，則可能還有零到上百kΩ的電阻，故還須用萬用表測量電（diàn）阻值；如各相對地及相間絕緣電阻很高，絕緣正常，則（zé）應測試導體是否斷線：在電纜的一端將三相短接並對地短路，在另一端重複測量，判斷是否斷線。

明確故障性質後，需選擇不同的（de）測距和定點方法，見下表（biǎo）：

表1-4-2：故障性質和測試方法選擇表

備注： 
（1） 表中陰影部分表示（shì）：脈衝電流測距和聲磁同步定點需要配套使用高壓衝擊信號發生（shēng）器（該高壓發生器不包含在本套設備中，需另配）。

（2）音頻法定點低阻故障為備選方案，聲磁同步不成功時（shí）選用，需配套使用路徑探測信號發生器。

第2章 3M2773通信型電纜故障測試儀使用說明組成和簡介

包括兩台（tái）儀（yí）器及（jí）相關附件：

1.ST-400電力電纜故障綜合測試（shì）儀（簡（jiǎn）稱主機）

主機有以下功能，並根據不同功能使用相應附件：

低壓脈衝測距（jù），附件：低壓脈衝測試線（xiàn）

脈衝（chōng）電流測距，附（fù）件（jiàn）：脈衝電流耦（ǒu）合器

聲磁同步（bù）定點，附件：定點傳感器、耳機（jī）

路徑探測，附件（jiàn）：路徑（jìng）傳感器、耳機

2.電纜路徑探測信號發（fā）生（shēng）器（簡稱信號發生器）

信號發（fā）生器用於路徑探測的信號發射（shè），附件：輸（shū）出連接線、接地（dì）釺。

3. 通用（yòng）附件：充電器。

一、電力電纜故障綜合測（cè）試儀（M：主機（jī））

主機外觀結構如圖2-1-1所示：

                 圖 2-1-1 主機外觀（guān）和接口

主機麵板如圖2-1-2所示：

                     圖2-1-2 主機麵板

主機麵板上（shàng）有以下內容：

液晶屏幕：

顯示各種信息，顯示的內容在（zài）以後章節中（zhōng）有詳細介紹。

模式選擇鍵及相應指示燈：

麵板右上角區域的按鍵用（yòng）來選擇儀器測（cè）試模式，選中後（hòu）按鍵旁邊的指示燈亮。

 低壓脈（mò）衝  鍵：進入低壓脈衝測距模式（開機默認）。

 脈衝電流  鍵：進入脈衝電流（liú）測距模式。

 定（dìng）點  鍵（jiàn）：進入聲磁同步精準定點模式。

 路徑  鍵（jiàn）：進入路徑探（tàn）測接（jiē）收模式。

測（cè）試鍵和信號（hào）指示燈（麵板右下角區域）：

 測試  鍵：低（dī）壓脈衝模式：按（àn）一下進行一次（cì）測試;

脈衝電流模（mó）式：按一下（xià）進入等待觸發狀態（tài）;

定點、路徑模式（shì）：無效。

 信號  指示（shì）燈：低壓脈衝模式：進行測試（shì）時閃亮一次;

脈衝電流模式：觸發時閃亮一（yī）次;

定點模式：磁場觸發時閃亮一次;

路（lù）徑模式：無效。

測距模式（低壓脈衝（chōng）/脈衝電（diàn）流）相關按（àn）鍵的基本功能：

麵板左下角區域的按鍵基本是為了測距功能服務。按鍵上直接標注（zhù）的功能為其基本功能定義，直接按鍵即執（zhí）行基本功（gōng）能：

範圍＋/－鍵：用來改變當前測試範圍（量程）。

鍵（jiàn）：用來移動光標。

定（dìng）位／確定鍵：定位功能：自動移動光標，定位故障點。

確定（dìng）功能：當某些操作需要時，用來進行確認（rèn）。

 增益＋/－：用來調整信號增益。

 開關鍵：長按（àn）1秒鍾有效，用來打開（kāi）或（huò）關閉儀器電源。

鍵：背光鍵，用來打開和關閉液晶屏背光。背光功能為按鍵抬起執行。

 存儲  鍵：用來存儲當前波形。

 後翻  和  前翻（fān）  鍵（jiàn）：當調出SD卡已存儲的波形時，用來選（xuǎn）擇需要查看的波形（xíng），後（hòu）翻選擇上一個，前翻選擇下一個（gè）。

測距模式相（xiàng）關按鍵的（de）上檔（Shift）功能：

按住Shift鍵（基本功能的（de）鍵）不（bú）放，再按（àn）其它鍵，則執行鍵旁邊標注的上檔功能：

 波速  ＋/－鍵（jiàn）：用來調（diào）整電纜（lǎn）波速度。

鍵：比例縮放鍵，用於對波形的縮小（xiǎo）／放大（dà）顯示（shì）。

 光（guāng）標切換  鍵：用來切換虛實光標。

 暫存  鍵（jiàn）：在儀器內存（cún）中暫存當（dāng）前波形，以備雙波形比較。

 比較（jiào）  鍵（jiàn）：同時顯示當前波形和暫存波形，以便比較兩波形的（de）異同。

 調出  鍵：調（diào）出SD卡中存儲的曆史波形。

儀器（qì）頂部接口板見圖2-2-2所示：

                圖2-1-3 主機頂接口板（bǎn）

測距插（chā）口：低壓脈衝模式下，接（jiē）低壓脈衝（chōng）測試線；

             脈衝電流模式下，接脈衝電流耦合器。

定點插口：定點模（mó）式下，接定（dìng）點（diǎn）傳感（gǎn）器。

路徑插口（kǒu）：路徑模式下（xià），接路徑傳感器。

SD存儲卡插槽：SD卡（kǎ）用（yòng）來存儲測距波形。需要時將SD卡插入插槽，按壓到底；需要取出時，按一（yī）下SD卡，將（jiāng）自動彈出。

主機側麵接口板見圖（tú）2-1-4所示：

耳機插口：用來在定點、路徑（jìng）模式下，接耳機監聽聲音。

充電插口：用來接充電器，對儀器內（nèi）置電池充電。

聲音（yīn）增益：定點模（mó）式下，用來（lái）調（diào）整聲音信號增益。

磁場/路徑增益：定點模式下，用來調整磁場信號增益。路徑模式下，用來調（diào）整路徑信號增益。

二、電纜路徑探測信號發生器（T：信號發生器）

信號發生器（qì）外觀結構如圖2-2-1所示：

                    圖（tú）2-2-1 信號發生器外觀和接口

信號發生（shēng）器麵板如圖2-2-2所示：

              圖2-2-2 信號發生（shēng）器麵板

信號發生器麵板上有以下內容：

表頭：正常情況下用來顯示輸出電流（liú），其滿幅值為500mA；

按  電池檢測  鍵則顯示電池（chí）水（shuǐ）平，指針位於綠**域表示電池電量正常，若指針位於黃**域，表示電池欠壓，仍可工作一小段時間，建議充電；若指針低於（yú）黃**域，表示電池電量不足，可能（néng）無法開機，需充電後再使用。

 開（kāi）關  鍵：長按1秒鍾有效，用來打開或關閉儀器電（diàn）源。

 電池檢（jiǎn）測  鍵：用來檢測電池電量（liàng）水平，按下（xià）後觀察表頭顯示可（kě）判斷電池電量是否正常。本功能在開機和關機（jī）狀態下均可使（shǐ）用，“電源“指（zhǐ）示燈：用來（lái）表示電源狀態。開機後，本指示燈亮。若電（diàn）池電量正常，則常亮；若電池欠壓，則閃爍；若嚴重欠壓，則自動關機，燈滅。

“信號”指示燈：用來表示信（xìn）號輸出狀態。若選擇“連續”輸出模式，則常亮；若選擇“斷續”輸出模式，則閃爍。

主機側麵接口板見（jiàn）圖2-1-4所示：

輸出模式選擇開關：用（yòng）來選擇連續或斷續輸出。斷續輸出時以輸出0.5秒，停止0.5秒的節奏發（fā）射信號。

輸出插口：用來接輸出連接線，對目標電纜發射信號。

充（chōng）電插口：用來接充（chōng）電器，對儀器內置電池充電。

第三（sān）章 低壓脈衝法測（cè）距

一、適用範（fàn）圍

低壓脈衝法用於電纜的低阻、短路及斷線故障；還可用（yòng）於測量（liàng）電纜的（de）長度、波（bō）速度；也可用於區分電纜的中間頭、T型接頭和終（zhōng）端頭。

二、工作原理

低壓脈（mò）衝法使用時域反射法（TDR）原理，又叫脈（mò）衝反射法。測試時向電纜注入一低壓脈衝，脈衝（chōng）沿電纜傳播到阻抗不匹配點，如短路點、故障（zhàng）點、中間接頭等（děng），脈衝產生反射（shè），回送到測量點被（bèi）儀器記錄下來,如圖3-2-1所示：

圖3-2-1 低壓脈衝法原理圖

從（cóng）儀（yí）器發射脈衝開始計時，到接收（shōu）到故障點的反射脈（mò）衝共需時（shí）Δt；脈衝行（háng）波傳播速（sù）度（dù）為V，則故障點距離Lx為： （3-1）

不匹（pǐ）配點的反射係（xì）數（shù）ρ為：   （3-2）

其（qí）中為故障點的輸（shū）入阻抗，為線路的特性阻抗。從式3-2可得到：斷線故障反射脈衝與發射脈衝極性相同；而短（duǎn）路（混線）故障的反射脈衝與發（fā）射脈衝極性相反。因此通過識（shí）別反（fǎn）射脈衝的極性，可（kě）以判定故障的性質。如圖3-2-1和圖3-2-2所示：

圖3-2-1 斷線故障反射波形          圖3-2-2低阻（zǔ）/短路（lù）故障反射波形

三、測試步（bù）驟

1、接線：

首先用放**將電纜各相線對地充分放電；將低（dī）壓（yā）脈衝測試線的（de）插頭接主機頂接口板的  測距  信號插口，測試線的的兩個夾鉗接故障（zhàng）相和地（或兩故障相），如圖3-4-1所示：                    

                 圖3-3-1 低壓脈衝法接線圖

2、選擇工作模式：

長按  開關  鍵打開（kāi）電源，按  低壓脈衝  鍵，進入低壓脈衝測距（jù）模式（開機默認），低（dī）壓脈衝法的顯示界麵如圖（tú）3-3-2所示（shì）：

              圖3-3-2 低壓脈衝法顯示界麵

3、選擇測試範圍：

初始（shǐ）測試時選（xuǎn）擇的範圍應大於電纜全長至少幾（jǐ）百米，如：電纜全長為800m，則應選擇（zé）2km範圍，而不（bú）應選擇1km。若發現可疑點（diǎn）較近，為了得到更高的（de）測距分辨率，可以適當將範圍縮小。每改變一次（cì）範圍，儀器會自動進行一次（cì）測（cè）試。

4、設定（dìng）波速：

根據（jù）電（diàn）纜的類型設定合適的波速。

幾種常（cháng）用電力電纜的波速為：

交（jiāo）聯聚乙（yǐ）烯電纜：波速170m/us

油浸紙電纜：波（bō）速160m/us

聚乙烯全塑電纜：波速201m/us

橡膠電纜：波速220m/us   

不同生產廠家（jiā）或不同批（pī）次的電纜，即使是相同型號，其（qí）波速也會有細微差別，當需要精準測距時，需根據已知的電（diàn）纜全（quán）長校準波速度，參見本（běn）節第11條。

5、測試：

按一次 測試  鍵，即進行（háng）一（yī）次脈衝發射，“信號”指示燈閃（shǎn）爍，儀器接收（shōu）和處理脈衝反射信號，並進行顯示（shì）。

6、調整增益：

增益是（shì）指儀器對信號（hào）的放（fàng）大倍數（shù），調節增益可以改變的波形（xíng）幅值，一般要調（diào）到需要的波形（xíng）幅值足夠大且不（bú）失真。

增益調整方法：按  增益  ＋/－鍵，可以調整信（xìn）號增益。每（měi）改變一次增益，儀器自動進行一次測試。

6、光標定位：

反射脈衝波形的起始位置是故障位（wèi）置。將光標移動到脈衝波形開始有明顯（xiǎn）變化的位置（如圖（tú）3.4.2虛光標位置），屏幕右上角顯示的距離（lí）就是故障距離。

注意：光標在其他（tā）位置時，顯示的距離沒有意義。

自動定位（wèi）方法：按  定位/確認  鍵，儀器進行自動光標定位。如果自動定位沒有得到正確結果，應進行人工定標。

手動光標定位方（fāng）法：按鍵，可以左右移動光（guāng）標。圖3-3-3為一個典型的混線故障波形（xíng），虛線光標（biāo）位置即（jí）為故障點距離（lí）：320m。因為波形向下，故判斷為混線故（gù）障（zhàng）；若波形向上（shàng），則為斷線故障。

圖3-3-3典型（xíng）的混線故障波形（xíng）定位

6、波形縮放：

如果（guǒ）需要精細觀察，從而得到更高的測距分辨（biàn）率，可以將波（bō）形進行水平縮放。

波形縮放方法：按鍵（jiàn）將波形放（fàng）大；按鍵將波形縮小。

在波形放大狀態，無法進行自動（dòng）定位（wèi）。

6、波形暫存和比較：

通過（guò）比較電纜故障（zhàng）線對和完好線對的波形，可以更容易識（shí）別故障點。

波形比較方法：首先（xiān）測試得到故障線對波形，按 暫存 鍵，將當前波形在儀器內存中暫存，屏（píng）幕左上角顯示（shì）暫存標誌。然後在條件不變的情況下測試一條完好線對的波形（xíng），按 比較 鍵，屏幕上將同時顯示兩條波形，屏幕上部顯（xiǎn）示雙波形（xíng）比較標誌。通過比較兩波形的異同，可以幫助尋找故障點。如圖3-3-4所示：

          圖3-3-4波形比較

7、相對距離（lí）測量：

若需得到（dào）故障點和參（cān）照點（如電纜接頭）的相對距離，操作如下：

開機後默認實光標在無（wú）距離位置；調整虛光標將其移動（dòng）到參照點；按 光標切換（huàn）  鍵，實（shí）光標和虛光標的位置互換，現在實光標位於參照點，虛光標位於無距離（lí）；調（diào）整虛光標移動（dòng）到故障點，顯示的距離值即為兩者（zhě）之間的相對距離，如圖3-3-5所示（shì）。

       圖3-3-5 相對距離測（cè）量

7、波速度（dù）校準：

根據已知的電纜全長，可以精準校（xiào）準波速度。

用（yòng）一段已知長度的同類（lèi）型電纜，測量其對端開路和短路波（bō）形並比較，將虛光標移（yí）動到波形明（míng）顯分叉處，調（diào）整波速使得長度測量值和已知長度相同，則此時的波速為本條電纜的實際波速。

8、波形存儲和查看：

按  存儲  鍵將在SD卡中存儲當前（qián）測試的波形，按（àn）  調出  鍵（即同時按  Shift 鍵和  存儲  鍵）後，屏幕顯示*後一次存（cún）儲的波形，用 後翻  和（hé）  前翻  鍵可以選擇顯示其他波形。

若需要進行計算機存檔管理，或需（xū）要（yào）進一步（bù）分析以及打印，需將SD卡取出，插入讀卡並（bìng）和計算機連接，將SD卡中存儲的波形數（shù）據導入計算機，在後台軟件的支持下可以（yǐ）進行存檔、分析和打印。

第四章 脈衝電流法測距

一、適用範圍

脈衝（chōng）電流法用於電纜的高阻和閃（shǎn）絡性故障的（de）測距，需要和高壓衝擊信號發生（shēng）器配（pèi）合使（shǐ）用。

二、工作原理

1、基本原理：

當電纜故障點絕緣（yuán）電阻（zǔ）較大(大於（yú）10倍電纜特性阻抗,Rf＞10Zc≈200Ω)時，故障點的（de）反射係數很小（xiǎo），造成反射脈衝無法分辨，因此低壓脈衝（chōng）法無法（fǎ）測距。

使用高壓發生器向故障電纜施加高壓，使得故障點（diǎn）擊穿放電（diàn），放電脈衝在故障點和測試（shì）端之間（jiān）來回反射，用儀器采樣記（jì）錄此信號（hào）並測量時（shí）間差，將得到故障點的距離。

有兩種方法可以采集放電脈衝信（xìn）號（hào）：電壓（yā）取樣（yàng）和電流取樣，采（cǎi）用電流（liú）取樣即為脈衝電流法：電流（liú）耦合（hé）器采集測試地（電纜金屬（shǔ）外皮）流回高（gāo）壓儲能電容的（de）電（diàn）流，與高壓部分完全隔離，**可靠，波形較易識別。

2、直閃法：

直流高壓閃絡法（直閃法）用於測量閃絡性故障，即故障點絕緣電阻極高，但在（zài）做耐壓試驗時電（diàn）壓上（shàng）升到一定水平產生閃絡（luò）擊穿的故（gù）障。

直閃法（fǎ）原理如圖4-2-1所示，其中T1為調壓器；T2為高壓變（biàn）壓器，容量應在1KVA左右；VD為高壓矽堆；C為高（gāo）壓儲能電容（róng）器，容（róng）量在（zài）2μF以上；L為電流耦（ǒu）合器。調節T1調（diào）壓器，使得輸出電壓逐漸升高，直至故障（zhàng）點擊穿。

              圖4-2-1 直閃法原理（lǐ）圖

直閃法的波形如圖4-2-2所示:

        圖4-2-2 直閃法波形

3．衝（chōng）閃法：

當電纜故障點的電（diàn）阻不是（shì）很高時，故障點的泄漏電流較大，如果使用（yòng）直閃法，因T2高壓變壓器的內阻（zǔ）很大，輸出電壓將（jiāng）無法升高到閃絡電（diàn）壓（yā），這時必須使用衝擊高壓閃絡法（衝閃法）。衝閃法也適用於大多數閃絡型（xíng）故障。

衝閃法原理如圖（tú）4-2-3所示，它與直閃法基本相同，區別在於（yú）在儲能電容C和電纜之間串入一（yī）球間（jiān）隙G。調節T1調壓器（qì）對電容C充電，當（dāng）電容電壓上升到一定程度時，球間隙G擊穿，電容C對電纜放電，由（yóu）於電容的內阻極小，輸（shū）出電壓將能足夠高並使得故障點擊穿。

              圖4-2-3 衝閃法原理圖（tú）

衝閃法的波形如圖4-2-4所示:

       圖4-2-4 衝閃法波形

三、測試步驟

1、接線：

使用（yòng）脈衝電流法必須配合使（shǐ）用高壓衝擊信號發生器，推薦使用集成化的設備，操作簡單，**可靠；也可以使用（yòng）由分立（lì）器件組合（hé）成的高壓衝擊放（fàng）電裝置。

測試接線如圖4-3-1所示。

              圖4-3-1 與其他高壓設備配合使用

以電纜相（xiàng）對地故障為例，將高壓發生器的（de）高壓輸出線連接電纜故障相，測試地（dì）線連接電纜的金屬（shǔ）護套（tào）；將脈衝（chōng）電流（liú）耦合器掛在測試地線上，耦合器（qì）輸出（chū）插頭接主機  測距（jù）  信號（hào）插口。

若電纜是相（xiàng）間故障，則需將高壓發生器（qì）測試地線連（lián）接另一故（gù）障相，並將其接地。

2、選擇工作（zuò）模式：

按 脈衝電流 鍵，進入脈衝電流測距（jù）模式，其顯示界麵和（hé）低壓脈衝法基本相同。

3、選擇測試範（fàn）圍：

初始測（cè）試時選（xuǎn）擇的範圍應（yīng）大於電（diàn）纜全（quán）長至少幾百米，如：電纜全（quán）長為800m，則應選擇2km範圍，而不應（yīng）選擇1km。

若發現可疑點較近，為了得到更高的測距（jù）分辨率，可以適當將範圍縮小（xiǎo）。

如果確信故障點已經放電（觀察高壓發生器的高壓表，發現放電時電壓跌落明顯，說明已放電），但仍然沒有得到放電波（bō）形，說明故障點的擊穿延時有可能較（jiào）長，可以適當將範圍（wéi）增大再測試（shì）。

4、設定（dìng）波速：

根據電纜（lǎn）類型設定合適的波速。

5、測試並調整增益：

按 測試 鍵，儀（yí）器進（jìn）入等待觸發狀態，當高壓發生器對電纜放電後，儀（yí）器觸發、采集並顯示波形。若波（bō）形過小須調高增益，反之調低，再重複測試，直至獲得滿意的脈衝電流波形。

6、故障點定位：

采集到波形後，按鍵將虛光標定位在**個放電脈衝起（qǐ）始點，再按（àn） 光標切換（huàn） 鍵，將虛光標變為實光標，再移動虛光標移動（dòng）到第2個脈衝起始點，其相對距離即為故障點。

按 定（dìng）位／確定 鍵，儀器能自動進行計算和定標（biāo）。

           圖4-3-3 典型的衝閃法（fǎ）波形

6、定標時的注意事項：

直閃法和衝閃法的區別在於衝閃波形往（wǎng）往有球間隙放電形成的脈衝，而且（qiě）從球間隙放電（diàn）到故障點（diǎn）擊穿有一定延時；

由於雜散電感（gǎn）的影響（xiǎng），往往在反射脈衝波頭（tóu）有向上凸起，應注意將虛（xū）光標定位於向上凸（tū）起的起（qǐ）始點；

利（lì）用比例放大功能（néng）精準定標；

反射波（bō）頭的（de）凸起起始點有時不易精準定位，往往造成測距值略大於實際故障距離；

故障點（diǎn）必（bì）須擊穿才能正準測距，判斷故（gù）障點是否擊穿的方法：

故障（zhàng）點擊穿時，球間隙放電聲清脆響亮，火花較大。而沒擊穿時，一般球間隙放電聲嘶啞，不清脆（cuì），而且火花較弱。

電纜故障點擊穿時，電壓表指針擺動（dòng）範圍較大。而未擊穿時，電壓表（biǎo）擺動（dòng）較小，根據儀器記錄波形判斷（duàn）。圖4-3-5為電纜未擊穿時的典型波形。              

圖 4-3-5 故障點未擊穿時的典型波形（xíng）

第（dì）五章 聲磁同步定點

一、工作（zuò）原理

采用波形顯示的聲磁同步法進行故障精準定點，是（shì）一種非常精準、且唯壹性很好的定點方（fāng）法，其原理基於傳統的聲測定點法，但有多項（xiàng）改進和提高。

當高壓發生器對故障電纜進行直（zhí）流高壓（yā）衝擊，使故障點擊穿放電，放電產生的機械振動傳到地麵（miàn），振動信號被高靈敏度的傳感器拾取，經放大（dà）後用耳機監聽，便可以聽到（dào）“啪、啪”的聲音。這（zhè）就是傳統的聲測法定點的基本原理。

傳統的聲測法定點儀一般僅（jǐn）使用耳機（jī）監聽，或輔以表頭指針擺動來分辨（biàn）故障點放電聲音（yīn）。由（yóu）於放電聲一瞬既逝，而且和環境噪聲區別不大，往往給經驗不是十分豐富的操作者帶來很大困難。

傳統聲測法經改進後即為聲磁同（tóng）步法，利用高壓衝擊放（fàng）電瞬間（jiān）的強大電磁場信號（hào），觸發一個指示燈閃亮（或表針（zhēn）擺動），對聲音進行同步。若聽到“啪、啪”聲的同時（shí）看到指（zhǐ）示（shì）燈閃亮（或表針擺動），表明聽（tīng）到的聲（shēng）音是故障點放電聲。聲磁同（tóng）步法對聲測法改進很大，但仍然主要（yào）靠人耳對聲音（yīn）進行判斷，仍然對操（cāo）作者的經驗有很高要求。

利用放電脈衝磁場作為同步（bù）信號，對聲音進行數字化（huà）采樣，將聲音波形顯示出來，波形可以持續（xù）保持，避免了聲音轉瞬即逝的（de）缺點，而且故障點放電波形和噪聲有明顯的區別，更重要的（de）是多次放電（diàn）的（de）聲音波形（xíng）均非常（cháng）相似，當觀察到多次放電的聲音波形相同時，可（kě）以明確判斷已經采集到了放電聲音。

現場測試時（shí），往往已經聽到（dào）故障點放電（diàn）聲，但僅靠聲音強弱仍很難精準判定故障點位置，特別是當電纜敷（fū）設在管道裏麵時，困難更大（dà）。通過檢測電磁信號和聲音信號（hào）之間的時間差，可以解決這個問題。由於電磁信號的（de）傳播速度是光速（sù），從電纜傳播到傳感器的時間可以忽略不計；而聲音傳播（bō）速度相比起來慢的多，為每秒幾百米的量級；因此，通過檢測電磁、聲音（yīn）信號之間的時間差，可以判斷故障點的遠近。當不（bú）斷移動傳感器，找到聲（shēng）磁時間差*小的點，則其下方就是故（gù）障點。應該指出，由（yóu）於很（hěn）難知道聲（shēng）音在電纜周圍介質中的傳播速度，也不知道電（diàn）纜埋設的具體深度，所（suǒ）以不可能確切計算出傳感器和故（gù）障點之間的水平距離。

二、高壓發生器的接線方法

聲磁同步定點需要配合使用高壓衝擊信號發生器，並工作在周期放電狀態。

1、相（xiàng）線對（duì）鎧（kǎi）裝接（jiē）法：

當發生相地故障、相間合並對地故障，或斷線合並接（jiē）地故障，總之隻要存在相（xiàng）對地絕緣損壞，均優先采用相對鎧接法，其優點為故障點放電聲的傳播衰減較小。

如（rú）圖5-2-1所示，將高壓發生器的（de）高壓輸出連接電纜故障相，測試地連接電纜的金屬鎧裝（zhuāng）。

                       圖（tú）5-2-1 相對鎧接法

2、相（xiàng）間接（jiē）法：

當（dāng）發生（shēng）單純（chún）相間故障（沒有（yǒu）合並接（jiē）地（dì））時，使用相間接法。如圖5-2-2所（suǒ）示，將高壓發生器的高壓輸（shū）出和測試地連接兩故障相，其中一故障相需（xū）進行**接地。

                        圖5-2-2 相間接法（fǎ）

3、斷線故障的接法：

對（duì）於單（dān）純斷線故障（沒有發生合並接地），接線示意圖如圖5-2-3所示：

                 圖5-2-3 斷線故障接線示意圖

將高壓發生器的高壓輸出線和測試地線分別接電纜的一完好相線和故障相線，在電纜的遠端將兩項短路。

三、定點步驟

1、連接傳感器和耳機：

將定點傳感器接主機定點信號插口，耳機接耳機（jī）插口。如圖5-3-1所示：

2、選擇工作模式：

按 定點 鍵，進（jìn）入聲磁同步定點模式，其顯示界麵如圖5-3-2所（suǒ）示：

       圖5-3-2 主機（jī）定點模式的配置

3、選擇定點區域（yù）：

在定點（diǎn）之前（qián），首先應明確電纜路徑。如果圖紙資料不完整（zhěng），應進（jìn）行路徑探測，並做好標誌。

根據測距結果（guǒ），考慮電纜頭盤（pán）餘（yú）量、地形因素，粗略確定故障點位置，由（yóu）於不可避免的存在估算誤差，一（yī）般應在（測距值 ± 50m）之間（jiān）定點。

注意：在（zài）脈衝電流測距時，由於放電波形的起（qǐ）始處一般都有（yǒu）向上的小幅凸起，造成（chéng）不易精準定位，一般測距值均略（luè）大於實際故障距離，長約（yuē）10~20m。

在選定的區域，將傳感器（qì）平放於電纜正上方的地麵，觀察波形並用耳機監聽，開始定點。

4、調整磁場增益：

當高壓發生器開始對故障電纜周期（qī）放電後，調整儀器主機的“磁場增益”旋鈕（niǔ），使“信號”指（zhǐ）示燈的（de）閃亮和高壓發生器的放電形成同步，正常同步時的磁場波形和圖5-3-2所示（shì）的非常相似。如果“信（xìn）號（hào）”指示燈閃亮頻率很快（如1－2秒閃亮一次），而且磁場波形尖細（xì），毛刺較多，這是由於（yú）磁場增益過大，造成電磁噪聲錯誤觸發，此時需（xū）要將（jiāng）磁場增益適當調（diào）小。

5、調整（zhěng）聲音增（zēng）益：

當（dāng）調（diào）整好磁場增益正常同步後（hòu），再調（diào）整“聲音（yīn）增益”旋鈕。 當“信（xìn）號”指示燈閃亮時，聲（shēng）音（yīn）信號同步采樣一次，波形更新。調整（zhěng）“聲音增益”旋鈕，使（shǐ）聲音波形足夠大且不失真。

聲音信號（包（bāo）括噪聲）在不斷變化，要隨時看到（dào）真（zhēn）實的聲（shēng）音波形，需要（yào）不斷地調整其增益，但根據經驗，聲音信號增益可以調的較大，隻要不是每次都（dōu）失真（zhēn）即可，不必隨時調整。

6、尋找（zhǎo）並逼近故障點：

以大約0.5~2m的間隔移動傳感器，如果連續幾次放電（diàn），均沒有看到如圖5-3-2所（suǒ）示的（de）典型聲音波形，則（zé）應繼續向前移動，直至多次放電的聲（shēng）音波（bō）形都與（yǔ）典型波形非常相似,而且穩定（除非當時有（yǒu）很大的噪聲出（chū）現），說明已經到（dào）了故障點的附近，采集到（dào）了真正的故障點放電聲音信號。這時用耳機監聽，會在“信號”指示燈閃亮的同時，聽到較沉（chén）悶的一聲“啪”。一（yī）般來說，靠觀察聲音波形得到的響應範圍大於聽聲的響應範圍，而且單純（chún）聽聲較（jiào）難分辨。

7、測量聲（shēng）磁延時，精準定位（wèi）：

看到放電聲音波形後，按鍵移動光標，將（jiāng）其移動（dòng）到（dào）聲音波形的起始點（diǎn）上，在聲（shēng）音波形顯示區的右上（shàng）角顯示聲磁延（yán）時值，如圖5-3-2所示。此延時值能代表故障點的遠近，但由於很難確知聲音在（zài）電纜周圍複雜介質中的傳播速度，也不知道電纜埋設的具體深度，所以不能計算出傳感器和故障點之間的精（jīng）準水平距離。

注意：光（guāng）標在其它位置時，顯示（shì）的（de）聲磁延時值沒有意義。

以較（jiào）小（xiǎo）的間隔不斷（duàn）改變傳感器的位置，並測量（liàng）聲磁延時，直至找到延時值*小（xiǎo）的點，其正下方即是故障點，誤差（chà）在0.2m之（zhī）內。

8、利用磁場（chǎng）極性進行輔助（zhù）路徑探測：

在電纜的兩側，磁（cí）場（chǎng）波形的極性相反，可由此進行輔助路徑探測。此功（gōng）能在*終（zhōng）確定故障點精準位置時比較有用。

9、注意事項：

盡（jìn）量不要將傳感器置於（yú）電（diàn）纜本體上進行定點（diǎn），否（fǒu）則會在電纜任何位置都能聽到微弱的啪啪聲，此為大（dà）電流（liú）瞬間放電（diàn）形成的電應（yīng）力造（zào）成的震動，整條電纜上（shàng）均存（cún）在，不能利用此信號進行定點。

有時電應力（lì）震動也能傳（chuán）到地麵。在遠離故障點（diǎn）時，如果非常仔細的監聽（tīng），有時能夠在電（diàn）纜全長上都能聽（tīng）到很微弱的啪啪聲，且不會隨（suí）傳感器位置的不同而發生（shēng）變化，此即為電應（yīng）力震動，其與真正（zhèng）的故障放電（diàn）聲差別很大，注意不要誤判。

第六章 路徑（jìng）探測（cè）

一、工作原理

電纜路徑探測的基本（běn）原理，是用（yòng）探測線圈（quān）感知加載在待（dài）測電纜上的（de）交變（biàn）電流引起的電磁場。進行路徑探測時（shí），需要用信號發生器向電（diàn）纜發射（shè）音頻信號，用主（zhǔ）機進行接收。

二、信號（hào）發生器的（de）接線和使用（yòng）方法

1、芯（xīn）線-大地接法

芯線（xiàn）-大地接法是對離線（xiàn）電纜（退出運行的不帶電電纜）進行（háng）路徑探測和鑒（jiàn）別的基本接線方式，信號*強，並能*大程度地抗幹擾。

                   圖6-2-1 芯線－大地接線法（fǎ）

如圖6-2-1所示，將電纜金屬鎧裝（護層）兩端的接地線均解開，低壓電纜的零線和地線的接地也應解開，將信號發生器輸出線的紅色鱷魚夾夾一（yī）條完好芯線，黑色鱷魚夾夾在打入地下的接地釺上。在電纜的對端，對（duì）應（yīng）芯線接（jiē）打入地下的接地（dì）釺。

注意，盡量使用接地釺，而不要直接用接地網！至少在電纜的對端必須（xū）用接地釺，接地釺還需（xū）要離開接地網一段距（jù）離，否則會在其他（tā）電纜上造成（chéng）地線回流，影響（xiǎng）探測效果。

2、相線－護層接法：

                      圖6-2-2 相線－護層接法

如圖6-2-2所示，發射信號加在電纜一相和護層之間，對端相線和（hé）護（hù）層短路，護層兩端保持接地（dì）。

這種接法比較簡單，但輻射出的有效（xiào）信號較小，如果（guǒ）是多條電纜並行敷設，信號也會傳播到其他電纜（lǎn）上，造（zào）成（chéng）幹擾。故此方法適用於簡（jiǎn）單現場，若遇到多條電纜不易（yì）區分的問題，可換用芯線-大地接法。

3、連續／斷續輸出模式選擇

使用連續（xù）輸出模式能（néng）夠滿足絕大多數（shù）探測工作的需要；在幹擾較大的場合可以考慮（lǜ）換用（yòng）斷續輸出模式，有助於區分真實信號和背景噪聲。

需要時，操作信號發生器側接口板上的開關進行“連續”/“斷續”模式切（qiē）換。

4、信號（hào）發射

接好線後，長按  開關  鍵打開電源，儀（yí）器根據負載情況進（jìn）行實時（shí）全自動阻抗匹配，表頭顯示輸出電流的大小。

可以（yǐ）通過觀察電流大小，來判斷電（diàn）纜電流（liú）回路的阻抗情況，電（diàn）流大說明回（huí）路（lù）阻抗小，信（xìn）號強，易於探測；反之說明阻抗（kàng）大，信號弱，探測靈敏度降低；如果輸出（chū）電流很小，可（kě）能是因接線錯誤造成回路阻抗（kàng）過大，或回路不通（tōng），可能無法探測。

5、電池檢測

需要檢測電（diàn）池電量時（shí），按（àn）  電池檢測  鍵，表頭顯示電池水平（píng），指針位（wèi）於綠**域表示電池電量正常（cháng），若指針位於黃**域，表示（shì）電池欠壓，仍可工作一小段時間，建議充電；若指針低（dī）於黃**域，表示電池電（diàn）量不足，可能無法開機，需充電後再使用。

三、路（lù）徑探測步驟

1、連接傳感器和耳機：

將路徑傳感器接主機 路徑 信號插口，耳機接 耳機 插口。如圖6-3-1所示：

            圖6-3-1 主機路徑探測模式的配置

2、選擇工作模式：

按  路徑  鍵，進入路徑探測模（mó）式，其顯（xiǎn）示界麵如圖6-3-2所示：

              圖6-3-2 定（dìng）點顯示界麵

3、音峰（fēng）法探測：

旋轉傳感器，使其軸線與提杆垂直、與地麵水平，手提傳感（gǎn）器時，應盡（jìn）量保持傳感器軸線垂直於電纜，如圖6-3-3(a)所示（shì）。將傳感器橫（héng）切（qiē）可能的（de）電纜路徑，觀察信號幅值，越接近電纜，信號（hào）越強，耳機聲音也越大，當位於電纜正上方時，信號*強，故為音峰法。信號的響應曲線圖（tú）6-3-3（b）所示。

為了正（zhèng）確觀察（chá）信號幅值，應（yīng）調（diào）整信號增益：當傳（chuán）感器位於電纜正上方信號*強時，信號幅值在40~80%之間比較合適。如果信號（hào）幅值（zhí）過大（dà），應逆時針（zhēn）旋轉“路徑增益”旋（xuán）鈕以減小增益；反之應調大增益（yì）。

   a）傳感器方（fāng）向示意                (b) 信號響應曲線

                  圖6-3-3 音峰法示意圖

4、音穀法探（tàn）測：

旋轉傳感器，使（shǐ）其軸線與提杆同向、與（yǔ）地麵垂直，如圖6-3-4(a)所示。手提傳感器橫切可能（néng）的電纜路徑，觀察信號幅值，在電纜正上方時信號*弱，偏（piān）離電纜，信號會增強，越過某一（yī）點後（hòu）信號再次（cì）減弱。信號的響應曲線圖6-3-4(b)所（suǒ）示（shì），為一馬鞍形曲線，因電纜正上方處於信（xìn）號*弱的穀值，故（gù）稱（chēng）音（yīn）穀（gǔ）法。

音穀法同（tóng）樣須調整路徑信號增益，使得信號*強時，信號幅值（zhí）在（zài）40~80%之間。

  （a）傳感器方向示（shì）意              (b) 信號響應曲線

                圖6-3-4 音穀法示（shì）意圖

5、80%法深度測量：

首先用音峰法找到信號幅值*強的點，記下幅值數，然後左右水平移動傳感器，找到左右兩側信號幅值減弱到*大（dà）幅（fú）值80％的點，則（zé）兩點之間的（de）距離等於電纜深度，如圖6-3-5所示。注意：如果存在鄰近管線，由於其感應電流的影響，*大幅值（zhí）點往（wǎng）往稍（shāo）偏（piān）離待測（cè）電纜正上（shàng）方，且兩側的*大值到80％點的距離並不一定相等。

         圖6-3-5   80％法深度測量

6、45° 法深度測量：

在電纜兩側，分（fèn）別反方（fāng）向調整提杆，使傳感器軸線與地麵成（chéng）45°夾角，橫切電纜路徑，在兩側分別找到信號幅值*弱的點，則兩點之間的距離為電纜深（shēn）度的2倍，如圖6-3-6所示。

          圖（tú）6-3-6   45°法深度測量

第七章 維護

一、充電

當主機屏幕（mù）上顯示的電池水平很低，或信號發生器“電源”指示燈閃爍時，需要對其充電，在繼續使用一小（xiǎo）段時間後，儀器（qì）將自動關機。

充電時，將充電器的輸出插頭插到儀器的 充電 插（chā）孔，充電器（qì）的電源插頭（tóu）插市電220V插座，儀器開始充電，充電器的（de）指示燈指示充（chōng）電狀態，紅燈表（biǎo）示正在充電（diàn），綠燈表示充電完成。將放完電的電池充滿大約需（xū）要4小時，充不滿也可以使用，超過4小時也不會損壞電池。

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