低壓電纜故障（zhàng）分析儀（yí）試驗原理

一章 3M2773低（dī）壓電纜故障分析（xī）儀試驗原理概述

一、用途

用於電力電纜的故障測試，是一套集成（chéng）化設備，包括（kuò）兩台（tái）儀器及相關附（fù）件：

主機有以下功能：

低壓脈衝測距

脈衝電流測距

聲磁同步定點

路徑探測

電纜路（lù）徑探測信號發生器（以下簡稱信號發（fā）生（shēng）器）

信號發生器用於路徑探測的信號發射（shè）。ST係列（liè）綜合測試儀相對於傳統的分體設備，其設備件數、體積、重量均大幅縮減，且功（gōng）能強大、簡單易用、小巧便攜，是傳統設備的換代產品。

二（èr）、3M2773低壓電纜故障分析儀試驗原理功能特（tè）點

功能全：

低壓脈衝故（gù）障測距

脈衝電流故障測距

聲磁（cí）同步精（jīng）準定點

電纜（lǎn）路徑探測

故障測（cè）距功能：

低壓脈衝法（fǎ）：適用於低阻（zǔ）、短路、斷線故障的精準測距。

脈衝電流法：適用於高阻、閃絡型故（gù）障的測（cè）距，使用電流耦合器從地線（xiàn）上采集信號，與高壓部分隔（gé）離，**可靠。

精準定點功能：

聲磁同步接收，抗幹擾能力強。

聲磁信號波形顯示，信號和噪聲易於區分。

光標測量（liàng）聲磁延時（shí），精準判斷故障點的遠近。

可根據磁場（chǎng）波形的初始極性，在定點的同時（shí）進行路徑（jìng）探（tàn）測。

路徑探測（cè）功能（néng）：

信號發生器：

大容量鋰離子電池供電，擺脫市電束縛。

全自動功率（lǜ）匹配和保護，無需人工調（diào）整。

較大功率輸出。

音（yīn）峰／音穀法（fǎ）路徑探測。

信號幅值顯示（shì）。

可進行80％法或（huò）45°法測深。

大屏幕液晶顯（xiǎn）示，界麵友好、簡單易用。

SD卡存儲測試波（bō）形，存儲容量大，可（kě）導入計算機進行存檔、分析和打印。

內置大容量鋰離子電池供電，配快速（sù）充電器。

電源管理：根據不同功能開啟不同的電源通路，盡量減小功耗；若15分（fèn）鍾沒有任何操作，儀器將自動關機（jī）；電池欠壓時也將（jiāng）自動關機，以保護電池。

集成化設備，小巧便攜。

三、3M2773低壓電纜故障分（fèn）析儀試驗原理技術指標（biāo）    (M為主機，T為信號發生（shēng）器，M&T為共（gòng）同特性)

測（cè）距功（gōng）能（néng）（M）：

測距模式：低壓脈衝、脈衝電流。

采樣頻率：100MHz。

分辨率（lǜ）：低壓脈衝模式1m；脈衝電流模式4m。

低壓脈（mò）衝模式發射電壓：30V。

測（cè）距範圍：30km。

盲區：2m。

聲磁同步定點功能（M）：

聲音信號通頻帶：中心（xīn）頻率400Hz，帶寬200Hz。

信號增益：80dB。

定點精度：0.1m。

路徑探測功（gōng）能（néng）（M）：

接（jiē）收頻率：1kHz。

增益：80dB。

路（lù）徑探測信號發生器（T）：

發射頻率：1kHz。

發射功率：≥3.5W。

輸出特性（xìng）：開路電壓≥100Vp-p；短路電流（liú）≥300mA；

根據實際負載全自動匹配；自動短路保護。

電源：

電池（chí）（M&T）：內置鋰離子電（diàn）池組，標稱電壓7.4V，容量3000mAH。

功耗：主機（jī）（M）400mA，可連續使用時間>6小時；

信號發生器（T）500mA。可連續使用時間>5小時；

充電器（M&T）：輸入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（jī）（M）320×240點（diǎn）陣（zhèn）大屏幕液晶；信號發生器（qì）（T）：表頭。

體積（M&T）：210mm×160mm×65mm。

質量：主（zhǔ）機（M）0.7kg；信號發（fā）生器（T）0.7kg。

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

四、3M2773低壓電纜故障分析（xī）儀試驗原理基本測試步驟

1、一（yī）般步驟（zhòu）：

故障性質診斷

故障測距

路徑探測

精（jīng）準定點

2、故障性質的診斷和測試方法的選擇。

在電纜發生（shēng）故障後，須首（shǒu）先判斷（duàn）電纜的故障性質。

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

明確故障性（xìng）質後，需選擇不同的測距和定（dìng）點方法，見下表（biǎo）：

表1-4-2：故障性質和測試（shì）方法選擇（zé）表（biǎo）

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

（2）音頻法定點低阻故障為備（bèi）選方案，聲磁同步不成功（gōng）時選用，需配套使用（yòng）路徑探測信（xìn）號發生（shēng）器。

第2章 3M2773低壓電（diàn）纜故障分析儀試驗原（yuán）理組成和（hé）簡介

包括兩台儀器及相關附件：

1.ST-400電（diàn）力電纜故（gù）障綜合測試（shì）儀（簡稱主機）

主機（jī）有（yǒu）以（yǐ）下功能，並根（gēn）據不同功能使（shǐ）用相應附件：

低壓（yā）脈（mò）衝測距，附件：低壓脈衝測試線

脈（mò）衝（chōng）電流測距，附件：脈衝電流耦合器

聲（shēng）磁同步定點，附件：定點傳感器、耳機

路徑探測，附件：路徑傳感器、耳機

2.電纜路徑探測信號發生器（簡稱（chēng）信號發生器）

信號發生器用於路徑（jìng）探測的信號發射，附件：輸出連接（jiē）線、接地釺（qiān）。

3. 通（tōng）用附件：充電器。

一（yī）、電力電纜故障綜合（hé）測試儀（M：主機）

主機（jī）外觀結構如圖2-1-1所示：

                 圖 2-1-1 主機外觀和（hé）接口

主機麵板如圖2-1-2所示：

                     圖2-1-2 主（zhǔ）機麵板

主機麵板上有以下內容：

液晶屏幕：

顯示各（gè）種信息，顯示的內容在以後章節中有詳細介紹。

模式選擇鍵及相應指示燈：

麵板右上角區域的按鍵用來選擇儀器測試模式（shì），選中後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（mò）認）。

 脈衝電流  鍵：進入脈衝電流（liú）測距模式。

 定點  鍵：進入聲磁同步精準定（dìng）點模式。

 路（lù）徑（jìng）  鍵（jiàn）：進入路徑探（tàn）測接收模式。

測試鍵和信號指示燈（麵板右下角區域）：

 測（cè）試  鍵：低壓脈衝模式（shì）：按一下進行一次（cì）測試;

脈衝電（diàn）流模（mó）式：按一下進入等待觸發狀態;

定點、路徑模式：無效。

 信號  指示燈：低壓脈衝模式：進行測試（shì）時閃亮一次（cì）;

脈衝電流模式：觸發時閃（shǎn）亮一次;

定點模式：磁場觸（chù）發時閃亮一次;

路徑模式：無效。

測距模式（低壓脈衝/脈衝電流）相關按鍵的（de）基本功（gōng）能：

麵板左下角區域（yù）的（de）按鍵基本是為（wéi）了測（cè）距功能服務。按鍵上直接標注的功能為其基本功（gōng）能定（dìng）義，直接按鍵（jiàn）即執行基（jī）本功能：

範圍＋/－鍵（jiàn）：用（yòng）來改變當（dāng）前測試範圍（量程）。

鍵：用來移（yí）動光標。

定位／確定鍵：定位功能：自動移動光標，定位故障點。

確定功（gōng）能（néng）：當某些操作需要時，用來（lái）進行確（què）認。

 增益＋/－：用來調整信號增益。

 開關鍵：長按1秒鍾有效，用來打開或關閉儀器電源。

鍵：背光鍵，用（yòng）來打（dǎ）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（cún）儲當前波（bō）形（xíng）。

 後翻  和  前翻  鍵：當調出SD卡已（yǐ）存儲的波形時，用來選擇需要查看的波形，後翻選（xuǎn）擇上一（yī）個，前翻選擇下一（yī）個。

測距模式相關按（àn）鍵（jiàn）的上檔（Shift）功能：

按住Shift鍵（基本功能的鍵）不放，再按其它鍵，則（zé）執行鍵旁邊標注的上檔功能：

 波速  ＋/－鍵：用來調整電纜波速度。

鍵：比例縮放鍵，用於對波形的縮小（xiǎo）／放大顯示。

 光標切換  鍵：用來（lái）切換虛實光標。

 暫（zàn）存  鍵：在儀器內存中暫存當前波（bō）形，以備雙波形比較。

 比較  鍵：同時顯示當前波形和暫存（cún）波形，以便比較兩波形的異同。

 調出  鍵：調出SD卡中存儲的曆史波形。

儀器頂部接口板（bǎn）見圖2-2-2所示：

                圖2-1-3 主機頂接口板

測距插（chā）口：低壓脈衝模（mó）式下，接低（dī）壓脈衝測試線；

             脈衝電流模式下，接脈衝電流（liú）耦合器。

定點插口：定點模（mó）式下（xià），接定（dìng）點傳感器。

路徑插（chā）口：路（lù）徑模式下，接路徑傳（chuán）感器。

SD存儲卡插槽：SD卡用來存儲測距波形（xíng）。需要時（shí）將（jiāng）SD卡插入插槽，按壓到底；需要取出（chū）時，按（àn）一下SD卡，將（jiāng）自（zì）動彈出。

主機側麵（miàn）接口板見（jiàn）圖2-1-4所示：

耳機插口：用（yòng）來在定點、路徑模式下（xià），接耳機監聽（tīng）聲音。

充電插口：用來接（jiē）充電器，對（duì）儀器內置電池充（chōng）電。

聲音增益：定點模式下，用來調整聲音信號增（zēng）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（xià），用來調整路徑信號增益（yì）。

二（èr）、電纜路徑探測信號發生器（T：信號發生器）

信號發生器外觀結構如圖2-2-1所示：

                    圖2-2-1 信號發生器外觀和接口

信號發生器麵板如圖2-2-2所示：

              圖2-2-2 信號發生器麵板

信號發生器麵板上有以下內容：

表頭：正（zhèng）常情（qíng）況下用來顯（xiǎn）示（shì）輸出電流，其滿幅值為500mA；

按  電（diàn）池檢測  鍵則顯（xiǎn）示電池水平，指針位於綠**域表示電池電量正常，若指（zhǐ）針（zhēn）位於（yú）黃**域，表示電池欠壓，仍可工作一小段時間，建議充電；若指針低於黃**域，表示電池電量不足，可能無法開機，需充電後再使用。

 開關  鍵：長按1秒鍾有效（xiào），用來打（dǎ）開或關閉（bì）儀器電源（yuán）。

 電池（chí）檢測  鍵：用來檢測電池（chí）電量水平，按下後觀察表頭顯示可判斷電池電量是（shì）否正常。本功能在（zài）開機和關機狀態下均可使用，“電（diàn）源（yuán）“指示燈：用來表示電源狀（zhuàng）態。開（kāi）機後（hòu），本指示燈亮。若電池電量正常，則常亮；若電池欠（qiàn）壓，則閃爍；若嚴重欠壓，則自動關機，燈滅。

“信號”指示燈：用（yòng）來表示信號輸出狀態。若選擇“連續”輸（shū）出模式，則常亮；若選（xuǎn）擇“斷續”輸出模（mó）式，則閃爍。

主機側麵接口板見圖2-1-4所示：

輸出模式（shì）選擇開關：用來選擇連續或斷續輸（shū）出。斷續輸出時以輸出0.5秒，停止0.5秒的節奏發射（shè）信號。

輸出插口：用來接輸（shū）出連接線，對（duì）目標（biāo）電纜發射信號。

充（chōng）電插口：用來接充電器，對儀器內置電池（chí）充電。

第三章 低壓脈衝法測距

一、適用範圍

低壓脈衝法用於電纜的低阻、短路及斷線故障；還可用於（yú）測量電纜的長度、波速度；也可用於區分電纜的中間（jiān）頭、T型接頭和終端頭。

二（èr）、工作原理

低壓脈衝法使用（yòng）時域反射（shè）法（TDR）原（yuán）理（lǐ），又叫脈衝（chōng）反射法。測試時向電纜注入一低壓脈衝，脈衝沿電（diàn）纜傳播到阻抗不匹配點，如短路點、故障點、中間接頭等，脈衝產生反射（shè），回送到測量點被儀器記錄下來,如圖3-2-1所示：

圖3-2-1 低壓（yā）脈衝法原理圖（tú）

從儀（yí）器發射脈衝開始計（jì）時，到接收（shōu）到（dào）故障點的反（fǎn）射脈（mò）衝共需時（shí）Δt；脈衝行波傳播速度為（wéi）V，則故（gù）障點距離Lx為： （3-1）

不（bú）匹配點的（de）反射係數ρ為：   （3-2）

其中（zhōng）為故障點的輸入阻抗，為線路的（de）特性阻抗（kàng）。從式3-2可得到：斷線故障反射脈（mò）衝與發射脈衝極性相同；而短路（lù）（混線）故障的反射脈衝與發射脈衝極性相反（fǎn）。因此通過識別反射脈衝的極性，可以判定故障的性質。如圖3-2-1和圖（tú）3-2-2所示：

圖3-2-1 斷線故障反射（shè）波（bō）形          圖3-2-2低阻/短路故（gù）障（zhàng）反射波形

三、測（cè）試步驟

1、接線：

首先用放**將電纜各相（xiàng）線對地充分放電；將低壓脈衝測試（shì）線（xiàn）的插頭（tóu）接主機頂（dǐng）接口板的  測距  信號插口，測（cè）試線的的兩個夾鉗接（jiē）故障相和（hé）地（或兩（liǎng）故障相），如圖3-4-1所示（shì）：                    

                 圖3-3-1 低壓脈衝法接線圖

2、選擇工作模式：

長按  開關（guān）  鍵打開電（diàn）源（yuán），按  低壓（yā）脈（mò）衝  鍵，進入（rù）低壓（yā）脈衝測距模（mó）式（開機默認），低壓脈衝法的顯示界（jiè）麵如圖3-3-2所示：

              圖（tú）3-3-2 低壓脈衝法顯示界麵

3、選擇測試範圍：

初始測試（shì）時選擇的範圍應大於電纜全（quán）長至少（shǎo）幾百米，如：電纜全長為（wéi）800m，則應選擇2km範圍，而不應選擇1km。若發現可疑點較近，為了得到更高的測距分辨率，可（kě）以適當將範圍縮小。每（měi）改變一次範圍，儀器會自動進行一（yī）次測試。

4、設定波（bō）速：

根據電纜的類型設定合適的波速。

幾種常（cháng）用電力電纜的波速為：

交聯聚乙烯電（diàn）纜：波速170m/us

油浸紙電纜：波速160m/us

聚乙烯全塑電纜：波速201m/us

橡膠電纜：波速220m/us   

不同生（shēng）產廠家或不同批次的電（diàn）纜，即使是相同型號，其波（bō）速也會有細（xì）微差別（bié），當需（xū）要精準測距時，需根據已知的電纜全長校（xiào）準（zhǔn）波速（sù）度，參見本節第11條。

5、測試：

按一次 測試  鍵（jiàn），即進（jìn）行（háng）一次脈（mò）衝發射，“信號”指示燈（dēng）閃爍，儀器接（jiē）收和處理脈衝反射信號，並進行顯示。

6、調整增益：

增益是指儀器對信號（hào）的放大倍（bèi）數，調節增益可以改變的波形幅值，一般要調到需要的波形幅（fú）值足夠大（dà）且不失真。

增益調整方（fāng）法：按  增益  ＋/－鍵，可以調（diào）整信號增（zēng）益。每改變一次增益，儀器自動進（jìn）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置。將光標移動到脈衝波形開始有明顯變化的位置（如圖3.4.2虛光標位（wèi）置），屏幕（mù）右上角顯示的距離就（jiù）是故障（zhàng）距離。

注意：光標在其他位置時，顯示（shì）的距離沒有意義。

自動定位方法：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（rén）工定標。

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

圖3-3-3典型的混線故障波形定位

6、波形縮放：

如果需要精細觀（guān）察，從而得到更高的測（cè）距分辨率，可以將（jiāng）波形（xíng）進行（háng）水平縮放。

波形縮放方（fāng）法：按鍵將波形放大；按鍵（jiàn）將波形（xíng）縮小。

在波形放大狀態，無法進行自動定位。

6、波形暫存和比較：

通過比較電纜故障線對和完好線對的波形，可以（yǐ）更容易識別故障點（diǎn）。

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

          圖（tú）3-3-4波形比較

7、相對距離測量：

若需得到故障點和參（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（biāo）在無距離位置；調整虛光標將其移動到參照點；按 光標切換（huàn）  鍵（jiàn），實光標和虛光標的位（wèi）置互換，現在實光標位於參照點，虛光標位於無距離；調整虛光標移動到故障點，顯示的（de）距（jù）離值即為兩者之間的相對距離，如圖3-3-5所示。

       圖3-3-5 相對距離測量（liàng）

7、波速度校準（zhǔn）：

根據已知的電纜全長，可以（yǐ）精準校準波速度。

用一段已知長度的同類型電纜，測量其對（duì）端（duān）開路和短路波形並比較（jiào），將虛光標（biāo）移動到（dào）波形明顯分叉處，調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（chǔ）  鍵將在SD卡中存儲當前測試（shì）的波形，按  調（diào）出  鍵（即同時按  Shift 鍵和  存儲  鍵）後，屏幕顯示（shì）*後一次（cì）存儲的（de）波形，用 後翻  和  前翻  鍵可以選擇顯示其他波（bō）形。

若需要進行計算（suàn）機存檔管理，或需（xū）要進一步分析以及打印，需將SD卡取出，插入讀卡並（bìng）和計算機連接，將SD卡中存儲（chǔ）的波形數據導入計算機，在後台（tái）軟（ruǎn）件的支持下可（kě）以進行（háng）存檔、分析和打印。

第四章（zhāng） 脈衝電流法測距

一（yī）、適用範圍

脈衝電流法用於電纜的高阻和閃絡（luò）性（xìng）故障的測距，需要（yào）和高壓衝擊信號發生（shēng）器（qì）配合使用。

二、工作（zuò）原理

1、基本原理（lǐ）：

當電纜故障點絕緣電阻（zǔ）較大(大於10倍電纜特性阻抗,Rf＞10Zc≈200Ω)時，故障點的反射係數（shù）很小，造成反射脈（mò）衝無法分辨，因此低壓脈衝法無法測距。

使用高壓發生器（qì）向故障（zhàng）電纜施加高壓，使得故障點擊穿放（fàng）電，放電脈衝在故障點和測試端之間來回反射，用儀器采樣記錄（lù）此（cǐ）信號（hào）並測量時間差，將得到故障（zhàng）點的距離。

有兩種方法可（kě）以（yǐ）采（cǎi）集放電（diàn）脈衝信號：電壓取樣和電流取樣，采用電流取樣即為脈衝電流法：電流耦合器采集測試地（電纜金屬（shǔ）外皮）流回高壓儲能電容（róng）的電流，與高壓部分完全隔離，**可靠，波形較易識別。

2、直閃（shǎn）法：

直（zhí）流高壓閃（shǎn）絡法（直閃法）用於測量閃絡性故障（zhàng），即故障點絕緣電阻（zǔ）極（jí）高，但在做耐壓（yā）試驗時電壓上升到一定水（shuǐ）平產（chǎn）生閃絡擊穿的故障。

直閃法原理（lǐ）如（rú）圖4-2-1所示，其（qí）中T1為調壓器；T2為高壓變壓器，容量應在1KVA左右；VD為高壓矽堆；C為高壓（yā）儲能電容器，容量在2μF以上（shàng）；L為電流耦合器。調節T1調壓（yā）器，使得（dé）輸出電壓逐漸升高，直至故障點擊（jī）穿。

              圖4-2-1 直閃法原理圖

直閃法的波形如圖（tú）4-2-2所示:

        圖4-2-2 直閃（shǎn）法波形

3．衝閃法：

當電纜故障點的電阻不是（shì）很（hěn）高時，故障點的泄漏電流較大，如果使用直閃（shǎn）法，因T2高壓變壓器的內阻很（hěn）大，輸出電（diàn）壓將無法升高到閃絡電壓，這時（shí）必須使用衝（chōng）擊高壓閃絡法（衝閃法）。衝閃法也適用於大多數閃絡型故障。

衝閃法原理如圖4-2-3所示，它（tā）與直閃法基本相同，區別在於在儲能電容C和電（diàn）纜之間串入一球間隙G。調節T1調壓器對電（diàn）容C充電，當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，由於電容的內阻極小，輸出電壓將能足夠高並（bìng）使得故障點擊穿。

              圖4-2-3 衝閃法原理圖

衝（chōng）閃法（fǎ）的波形如圖4-2-4所示:

       圖4-2-4 衝閃法波形

三、測試步（bù）驟

1、接線：

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

測試（shì）接線如圖4-3-1所示。

              圖（tú）4-3-1 與其他（tā）高壓設備配（pèi）合使用

以（yǐ）電纜相對地故障為例，將（jiāng）高壓發生器的高壓輸出線連接電纜（lǎn）故障相，測試地線連接電（diàn）纜的（de）金屬護套；將脈衝電流耦合器掛在測試地線（xiàn）上，耦（ǒu）合器輸出插頭接（jiē）主（zhǔ）機（jī）  測距  信號插口。

若電纜是相（xiàng）間（jiān）故障，則需將（jiāng）高壓發生器測試地線連接另一故障相，並將其接地。

2、選擇工作模式：

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

3、選擇測試範圍（wéi）：

初始（shǐ）測試時選擇的範圍應大於電纜全長至少幾百米，如：電纜全長為800m，則應選（xuǎn）擇2km範圍，而（ér）不應選擇1km。

若發現可疑點較近，為了得到更高的測距分辨率，可以適當將範圍縮小。

如果確信故障點已經放（fàng）電（觀察高（gāo）壓發生器的高壓表，發現放（fàng）電時電壓跌落明（míng）顯，說明（míng）已放電（diàn）），但仍然沒有（yǒu）得到放電波形，說明故障點的擊穿延時有可能較長，可以適（shì）當將（jiāng）範（fàn）圍增大再測試。

4、設定波（bō）速：

根據（jù）電纜類型設定合適的波速。

5、測試並調整增益：

按 測試 鍵，儀器進入（rù）等待觸發狀態，當高壓發生器對電（diàn）纜放電後（hòu），儀器觸發、采集並顯（xiǎn）示波形。若波形過小須調高增益，反之調低，再（zài）重複測試，直至獲得滿（mǎn）意的脈衝電流波形。

6、故障點定（dìng）位：

采集到波（bō）形後，按鍵（jiàn）將虛光（guāng）標定位在**個放電脈（mò）衝起始點（diǎn），再按 光標切（qiē）換 鍵（jiàn），將虛光標變為實光標，再移動虛光標移動到第2個脈衝起始點，其相（xiàng）對距離即為故障點。

按 定位／確定 鍵，儀器能自動進行計（jì）算和定標（biāo）。

           圖4-3-3 典型的衝閃法波形

6、定（dìng）標時的注意事項：

直（zhí）閃法和衝（chōng）閃法的區別在於衝閃波形往往有（yǒu）球間隙放電形（xíng）成的脈衝，而且從（cóng）球間隙放電到故障點擊（jī）穿有一定延時；

由於雜散電感的影響，往往在反射脈衝波頭有向（xiàng）上凸起，應注意將虛光標定位於向上凸起的起始點；

利用比例放大功能精準定標；

反射波頭的凸起起始（shǐ）點有（yǒu）時（shí）不易精準定位，往往造成測距值略（luè）大於實際故障距離；

故障點必須擊穿才（cái）能正準測距，判斷故障點是否擊穿的方法：

故障點擊穿時，球間隙放電聲（shēng）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，而且火花較弱。

電纜故障點擊穿時，電壓表指針擺動範圍較（jiào）大。而未擊（jī）穿時，電壓表擺動較小（xiǎo），根據儀器記錄波形判斷。圖4-3-5為電纜未擊穿時（shí）的典型波形。              

圖 4-3-5 故障點（diǎn）未擊穿時的典型波形

第五章 聲磁同步定點

一、工作原理

采用波形顯示（shì）的聲磁同步法進行故障精準（zhǔn）定點（diǎn），是一種非常精準、且唯壹性很好的定點方法，其原理基（jī）於（yú）傳統的（de）聲（shēng）測定點法，但有多項改進和提高。

當高壓發生器對故障電纜進行直流高壓衝擊，使故障點擊（jī）穿（chuān）放電，放電產生的機械振動傳（chuán）到地麵，振（zhèn）動信號被高靈敏度的傳感器拾（shí）取，經放（fàng）大（dà）後（hòu）用耳機監聽，便可以聽到“啪、啪”的聲音（yīn）。這就是傳統（tǒng）的聲測（cè）法定點的（de）基（jī）本原（yuán）理。

傳統的聲測法（fǎ）定點儀一般僅使用耳機監聽，或輔以表頭指針（zhēn）擺動（dòng）來分辨故障點（diǎn）放電聲音。由於放電聲一瞬既逝（shì），而且和環境噪聲區（qū）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步法，利用高（gāo）壓衝（chōng）擊放電瞬間的強大電磁（cí）場信（xìn）號，觸發一個指示燈閃亮（或表針擺動），對聲（shēng）音進行同步。若聽到“啪、啪”聲的同時看到指示燈閃亮（liàng）（或表針擺動），表明聽到的（de）聲音是故障點放電聲。聲磁同步法（fǎ）對聲測（cè）法改進很大，但仍然主要靠人耳對聲音進行判斷，仍然對操作者的經（jīng）驗有（yǒu）很高要（yào）求（qiú）。

利用放電脈衝磁場（chǎng）作為同步信號，對（duì）聲音進行數字化采樣（yàng），將聲音波形顯示出（chū）來，波形可以持續保持，避免了聲音轉瞬即逝的缺點，而（ér）且（qiě）故障點放電波形和噪聲有明（míng）顯的（de）區別，更重要的是多次放電（diàn）的聲音（yīn）波形均非常相似，當觀察到多次放電的聲音波形（xíng）相（xiàng）同時，可以明確判斷已經采集到（dào）了放電聲音。

現場測試時（shí），往往已經聽到故障點放電（diàn）聲，但僅靠聲音強弱仍很難精準判定故障點位置，特別是當電纜敷設（shè）在管道裏麵時，困難更大。通過檢測電磁信號和聲音信號之間的時間差，可以解決這（zhè）個問題。由於電（diàn）磁信號的傳播（bō）速度是光速，從電纜傳播到（dào）傳感器的時間可以忽略不計；而聲音傳播速度相（xiàng）比起來慢（màn）的多，為每秒幾百米的量級；因此，通（tōng）過檢測電磁、聲音信號之（zhī）間（jiān）的時間差，可以判斷故（gù）障點的（de）遠近。當不斷移（yí）動傳感器，找到聲磁（cí）時間差*小的點，則其下方（fāng）就是故障點。應該指出，由於很難（nán）知道聲音在電纜周圍介質中的傳播速（sù）度，也不（bú）知道電纜埋（mái）設的具體深度，所以不可能確（què）切計算出傳感器和故障點之間（jiān）的水平距離。

二、高壓發生器的接線方法

聲（shēng）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、相線對鎧裝接法：

當發生相地故障、相間合並對地故障，或斷線（xiàn）合並接地故障（zhàng），總之隻要存在（zài）相對地絕緣（yuán）損（sǔn）壞，均優先采（cǎi）用相對鎧接法，其優點（diǎn）為（wéi）故障點放（fàng）電聲的傳播衰減（jiǎn）較小。

如圖5-2-1所示，將高壓發生器的高壓輸出連接電纜（lǎn）故障相，測試地連接電纜的金屬鎧裝。

                       圖5-2-1 相對鎧接法

2、相間接（jiē）法：

當發生單純（chún）相間故障（沒有合並接（jiē）地）時，使用（yòng）相間接法。如圖5-2-2所示，將高（gāo）壓發生器的高（gāo）壓輸出和測試地連接兩故（gù）障相，其中一故障相需進行**接地。

                        圖5-2-2 相間接法

3、斷線故障的接法：

對於單純斷線故障（zhàng）（沒有發生（shēng）合並接地），接線示意圖如圖5-2-3所示：

                 圖（tú）5-2-3 斷線故障接（jiē）線示意圖（tú）

將高壓發生器的高壓輸出線（xiàn）和測試地線分別接電纜的一完好相（xiàng）線和故障（zhàng）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（dìng）點傳感器（qì）接主機定點信號插口，耳機接耳機插口。如圖5-3-1所示：

2、選擇工作模式：

按 定（dìng）點（diǎn） 鍵（jiàn），進入聲磁同步定點模式（shì），其顯示界麵如圖5-3-2所示：

       圖5-3-2 主機定點模式的配置

3、選擇定點區域：

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

根據測距結果，考慮電纜頭盤餘量、地形因素，粗略確定故障點位（wèi）置，由於不可避免的存在估算誤差，一般應在（測距值 ± 50m）之間定點（diǎn）。

注意（yì）：在脈衝電流測距時，由於放電波形的起始處一般都有向上的小幅凸起，造成不易精（jīng）準定位，一般測距值均略大於實際（jì）故障距離，長約（yuē）10~20m。

在選定的區域，將傳（chuán）感器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（zēng）益：

當高壓發生器開始（shǐ）對故障（zhàng）電纜周（zhōu）期放電後，調整（zhěng）儀器主機（jī）的“磁場增益”旋鈕，使“信號”指示燈的閃亮和高壓發生器的放電形成同步，正常同步（bù）時的磁場波形和圖5-3-2所示的非（fēi）常相似。如（rú）果“信號”指示燈閃（shǎn）亮頻率很快（如1－2秒閃亮一次），而且（qiě）磁場波形尖細，毛刺較多，這是由於磁場增益過大，造成電磁噪聲錯誤觸發，此時需要將磁場增益適（shì）當調小。

5、調整聲（shēng）音增益：

當調整好磁場增益正常同步後，再調整“聲音增益”旋鈕。 當“信號”指示燈閃亮時，聲（shēng）音信號同步采樣一次，波形更新。調整“聲音（yīn）增益”旋鈕，使聲音波形足夠大且不（bú）失真。

聲音信號（包括噪聲）在（zài）不斷變化，要隨時看到真實的聲音波形，需要不斷（duàn）地調整其增益，但根據經驗（yàn），聲音信號增益可以調的較大，隻要不是每次都（dōu）失真即（jí）可，不必隨時調整。

6、尋找並逼近故障點：

以（yǐ）大約0.5~2m的間隔移動傳感（gǎn）器，如果連續幾次放電，均沒有看到如圖5-3-2所示的典型聲音波形，則應繼續向前（qián）移動，直至多次放（fàng）電的聲音波形都與典（diǎn）型波形非常（cháng）相似,而且穩定（除非當時有很大的噪聲出現），說明已經到了故障點的（de）附（fù）近，采集到了真正的故障點放電聲音信號。這時（shí）用耳機監聽，會在（zài）“信號（hào）”指示燈閃亮的同時，聽到較沉悶的一聲“啪（pā）”。一般來說，靠觀察聲音波形得到的響應（yīng）範圍（wéi）大於（yú）聽聲的響應範圍，而且單純聽聲較難分辨。

7、測量聲磁延時，精準定位：

看到放電聲音波形後，按鍵移動光標，將其移動（dòng）到聲音波形（xíng）的起始點上，在聲音波形（xíng）顯（xiǎn）示區的（de）右上角顯示聲磁延時值，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電（diàn）纜周圍複雜介質中的傳播速度，也（yě）不知道電纜埋設的具體深度，所以（yǐ）不能計算出傳感器和故（gù）障點（diǎn）之間的精準水平（píng）距離（lí）。

注意：光標（biāo）在其它位置時，顯示的聲磁延（yán）時值沒有意義。

以較小的間隔不斷改變傳感器的位置，並測量（liàng）聲（shēng）磁延時，直至找（zhǎo）到延時值*小的點，其（qí）正下方即是故障點，誤差在0.2m之內。

8、利用磁場極性進行輔助路徑探（tàn）測：

在電纜的兩側，磁場波形的極性相反，可由此（cǐ）進行輔助路徑探測（cè）。此功能在*終確定故障點精準位置（zhì）時比較有用。

9、注意事項：

盡量不（bú）要將傳感器（qì）置於電纜本體上進行定點，否則會在電纜任何位置都能聽到微弱的啪啪聲，此為大電流瞬間放電形成的電（diàn）應力造成的震動，整條電纜（lǎn）上均（jun1）存在，不能利用此信（xìn）號進行定點。

有時電應力震動（dòng）也能傳到地麵。在遠離故障點時（shí），如果非常仔細的監聽，有時能夠在電纜全長上都能聽（tīng）到很微弱的啪啪（pā）聲，且不會（huì）隨傳感器位置的不同而發生變化（huà），此即為電應力震動，其（qí）與真正的故障放電聲差（chà）別很（hěn）大（dà），注意不（bú）要（yào）誤判。

第六章（zhāng） 路徑（jìng）探測

一、工作原理

電纜路徑探測的基本原理（lǐ），是用探測線圈感知（zhī）加載在待測電纜上的交變電流引起的電磁場。進行路徑探測（cè）時，需要用信號發生器（qì）向電纜發（fā）射音頻（pín）信號，用主機進（jìn）行接收。

二、信號發生器（qì）的接線和使用方法

1、芯線（xiàn）-大地接法

芯線-大地接法是對離（lí）線電纜（退出（chū）運行的（de）不帶電電纜）進行（háng）路徑探測和（hé）鑒別的基本接線方式，信號*強，並能*大程度地抗幹（gàn）擾。

                   圖6-2-1 芯線－大地接線（xiàn）法

如圖6-2-1所示，將電纜金屬鎧裝（護層）兩（liǎng）端（duān）的接地線均解開，低壓電纜的零線和地線的接地也（yě）應解開，將信號發（fā）生器輸出線的紅色鱷魚夾夾一條完好（hǎo）芯（xīn）線（xiàn），黑色鱷魚夾夾在打入地下的接地（dì）釺上。在電纜的對端，對應芯線接打入地下的接地釺。

注意（yì），盡量（liàng）使（shǐ）用接地釺，而不（bú）要直接用接地網！至少在電纜的（de）對端必須用接地釺，接地釺還需要（yào）離開接（jiē）地網（wǎng）一段（duàn）距離，否則會在（zài）其他電纜上造成地線回流，影（yǐng）響探（tàn）測效果。

2、相線－護層接法：

                      圖6-2-2 相線－護層接（jiē）法

如（rú）圖6-2-2所示，發射信號加（jiā）在電纜一相和護層之間，對端相線和（hé）護層（céng）短路，護層兩端保持接地。

這（zhè）種接法比較簡單，但輻射出的有效信號較小，如果是多條電（diàn）纜並（bìng）行敷設（shè），信號也會（huì）傳播（bō）到其他電纜上，造成幹擾。故（gù）此方（fāng）法適用於簡單現場（chǎng），若遇到多條電纜不易區分的問題，可換用芯線-大地接法。

3、連（lián）續／斷續（xù）輸出模式選擇

使用連續輸出模式能夠滿足絕大（dà）多數探（tàn）測（cè）工作的（de）需要；在幹擾較（jiào）大的場合可以考慮換用斷續輸出模（mó）式，有（yǒu）助於區分真實信號和（hé）背景噪聲。

需要（yào）時，操作信號發（fā）生（shēng）器側接口板上的開關進行“連續”/“斷續”模式切換。

4、信號發射

接好線後，長按（àn）  開（kāi）關（guān）  鍵打開電源，儀器根據負載情況進行實時全自動阻抗匹（pǐ）配，表頭顯示輸出電流的大小。

可以通過觀察電（diàn）流大小，來判斷電纜電流回路的阻抗情況，電流大（dà）說明回路阻抗（kàng）小，信號強，易於（yú）探（tàn）測；反之說明阻抗大，信號弱，探測靈敏度（dù）降低；如果輸出（chū）電流（liú）很小，可能是（shì）因接線錯誤造（zào）成回路（lù）阻抗過大，或（huò）回路不通，可（kě）能無法探測。

5、電池檢測

需要檢測電池電量時，按  電池（chí）檢測（cè）  鍵，表頭顯示電池水平，指針位於綠**域表示電池電量正常，若指針位於黃**域（yù），表示電（diàn）池（chí）欠壓（yā），仍可工作一小段時間，建議充電；若指針低於黃**域，表示電池電量不足，可能無法（fǎ）開機，需充電後再使用。

三、路徑探測步驟

1、連接傳感器和耳機：

將路徑傳感器接主（zhǔ）機 路（lù）徑 信號（hào）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（tàn）測模式的配置

2、選擇工作（zuò）模式：

按  路徑  鍵，進入路徑探測模式，其顯示界麵如圖6-3-2所示：

              圖6-3-2 定點顯示界麵（miàn）

3、音峰法探測：

旋轉傳感器，使（shǐ）其（qí）軸線與提（tí）杆垂直、與地麵水平，手提傳感器時，應盡量（liàng）保持傳感（gǎn）器（qì）軸線垂直於電纜，如圖6-3-3(a)所示。將傳感器橫切（qiē）可能的電纜路徑，觀察信號幅值，越接近（jìn）電纜，信號越強，耳機聲音也越大，當位於電纜正上方時，信號（hào）*強（qiáng），故為音峰法。信號的響應曲線圖6-3-3（b）所示。

為了正確（què）觀察信（xìn）號幅值，應調（diào）整信號增益：當（dāng）傳感器位於電纜正上方信號*強時，信號幅值在40~80%之間比（bǐ）較合適。如果信（xìn）號幅值過大，應逆時（shí）針（zhēn）旋轉“路徑增益”旋鈕（niǔ）以減小增益；反之應調大增益。

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

                  圖6-3-3 音峰法示意圖

4、音穀法探測：

旋轉（zhuǎn）傳感器，使其軸線與提杆同向、與地麵垂（chuí）直，如圖6-3-4(a)所示。手提傳感器橫切可能的電（diàn）纜路徑，觀察信號幅值，在電纜正上方時信號*弱，偏離電纜，信號會增強，越過某一點後信號再次減弱。信號的響應曲線圖6-3-4(b)所示，為一馬鞍形曲線，因電纜正上方處於信號*弱的穀值，故稱（chēng）音穀法。

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

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

                圖6-3-4 音（yīn）穀法示意圖

5、80%法（fǎ）深度（dù）測量：

首先用音峰法找到信號幅（fú）值*強的點，記下幅值（zhí）數（shù），然後左右（yòu）水平移動傳感器，找到左右兩（liǎng）側信號幅（fú）值減弱到*大（dà）幅值80％的點，則兩點之間的距（jù）離等於（yú）電纜深度，如圖6-3-5所（suǒ）示（shì）。注意：如果存（cún）在鄰近（jìn）管線，由於（yú）其感應電流的影響，*大（dà）幅（fú）值點往往稍偏離待測電纜正上方，且兩側的*大值到（dào）80％點的距離並不一定相等。

         圖6-3-5   80％法深度測量

6、45° 法（fǎ）深度測量：

在電纜兩側，分別（bié）反方向（xiàng）調整提杆（gǎn），使傳（chuán）感器軸線與地麵成45°夾角，橫切電纜路徑，在兩側分別找到信號（hào）幅值（zhí）*弱的點，則兩（liǎng）點之間的距離為電纜深度的2倍，如圖6-3-6所示。

          圖6-3-6   45°法深度測量

第七章 維（wéi）護

一、充電

當主（zhǔ）機屏幕上顯（xiǎn）示的電池水（shuǐ）平（píng）很低，或信號發生器“電源”指示燈閃爍時，需要對其充（chōng）電，在繼續使（shǐ）用一小段時間後（hòu），儀器將自動關機。

充電時，將充電器的輸（shū）出插（chā）頭插到儀器的 充電 插孔，充電器的電源插頭插市電220V插座，儀器開始充（chōng）電，充電器的指示燈指示充（chōng）電狀態，紅燈表示正在充電（diàn），綠燈表示（shì）充電完（wán）成。將放完電的電池充滿大約需要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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