电缆故障的测试原理及方法

产品简介

1、电缆故障测试原理

本仪器采用时域反射（TDR）原理，对被测电缆发射一系列电脉冲，并接收电缆中因阻抗变化引起的反射脉冲，再根据电波在电缆中的传播速度和两次反射波的特征拐点代表的时间，可测出故障点到测试端的距离为：S=VT/2

式中：S代表故障点到测试端的距离

　　　　　　　V代表电波在电缆中的传播速度

　　　　　　　T代表电波在电缆中来回传播所需要的时间

在V已知和T已经测出的情况下，就可计算出故障点距测试端的距离S。

故障测试有低压脉冲法、冲闪电流法两种方式。

2、低压脉冲方式

低压脉冲用于测试电缆中电波传播的速度、电缆全长、低阻故障（故障相电阻值低于100Ω）和开路故障及短路故障。

测量电缆故障时，电缆可视为一条均匀分布的传输线，根据传输线理论，在电缆一端加上脉冲电压，该脉冲按一定的速度（决定于电缆介质的介电常数和导磁系数）沿线向远端传输，当脉冲遇到故障点（或阻抗不均匀点）就会产生反射，且闪测仪记录下发送脉冲和反射脉冲之间的传输时间△T，则可按已知的传输速度V来计算出故障点的距离Lx，Lx＝V•△T/2，如图8所示：测全长则可利用终端反射脉冲：L＝V•T/2同样已知全长可测出传输速度：V＝2L/T

测试时，在电缆故障相上加上低压脉冲，该脉冲沿电缆传播直到阻抗失配的地方，如中间接头、T型接头、短路点、断路点和终端头等等，在这些点上都会引起电波的反射，反射脉冲回到电缆测试端时被测试仪接收。测试仪可以适时显示这一变化过程。

       根据电缆的测试波形我们可以判断故障的性质，当发射脉冲与反射脉冲同相时，表示是断路故障或终端头开路。当发射脉冲与反射脉冲反相时，则是短路接地或低阻故障。

凡是电缆故障点绝缘电阻下降到该电缆的特性阻抗，甚至电流电阻为零的故障均称为低阻故障或短路故障（注：这个概念是从采用低压脉冲反射法的角度，考虑到阻抗不同对反射脉冲的极性变化的影响而定义的）。

       凡是电缆绝缘电阻无穷大或虽与正常电缆的绝缘电阻值相同，但电压却不能馈至用户端的故障均称为开路（断路）故障。

电缆的故障相（或被测相）分别接到测试主机的输入线两个夹子上（输入线的另一端与测试主机的航空插头连接），打开桌面测试软件，进行参数设置等即可测试。

　　●测速度

对于有些电缆，电波传播的速度未知，必须通过测试来确定。但测试前必须知道电缆的全长。

在“测试设置”菜单选择“测速度”、“低压脉冲”，根据电缆的大概长度，选择适应的范围，键入电缆全长，输入时请点击测试软件界面左下脚小任务栏的#小键盘（本机出厂时已给你设定好了），输入你所选择的电缆长度。

然后按“确定”键，再按“采样”键，配合调整“幅度”旋纽，使信号的幅度和波形、基线处于便于观察的位置。

如果无波形显示或反射波形过小，将输入振幅电位器旋大（注意：请微调），重新采样。

如果采样时死机，即提示端口错误，按主机“复位键”，重新进入测试软件，重新采样。

●       测故障、低阻故障和开路故障及短路故障

低压脉冲法测得开路故障波形

低压脉冲法测得短路故障或低阻故障波形

测故障时工作状态菜单选择“低压脉冲”，并选择适当电缆概长度范围所对应的采样频率，再按电缆绝缘介质选择脉冲速度,然后按“采样”键后，屏幕上方就会显示开路波形(如图)或短路波形(如图),使用低压脉冲法测试时能自动卡位波形,测试结果马上显示出来。

开路故障的反射信号与发送脉冲极性相同，短路故障的反射信号与发送脉冲极性相反。确定光标时，对终端开路电缆以脉冲上升沿与基线交点为准定光标起点、终点。

注：由于测电缆全长时的接线及波形与测开路故障时完全相同，所以设计时未单独列出测全长菜单。

低压脉冲测试开路故障（电缆全长）和短路故障的波形如下。

低压脉冲法测得开路故障或开路全长波形

 测全长与测故障一样

3、冲闪方式

电力电缆的高阻故障（高阻故障：故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障为高阻故障）几乎占全部故障率的90%以上。大部分电缆高阻故障（高阻泄漏性故障及高阻闪络性故障）

冲闪方式测试故障，一般采用电流取样法。因电流取样接线简单，安全性高，波形易于识别，因此推荐使用电流取样。根据接线图连接完毕后，再用速度键选择传输速度或重新键入速度值。将输入振幅旋钮旋至1/3左右（注意：请微调），然后按采样键，仪器进入等待采样状态。

高压接线按冲闪法方式接线，检查接线无误后进行升压，先放置于“直流”档位，待高压升至预设电压时，可先使用“单次”放电，为保证故障点闪络放电，看高压电源的电压降幅，若放电后电压降幅较大，说明故障点已击穿放电，仪器记录下波形。根据波形大小可重新调整输入振幅，重复采样，直到采到相对标准的波形。冲闪测试波形如下图所示。

如果采样时死机，请即提示端口错误，退出测试软件，按主机“复位键”，重新进入测试软件，重新采样。

冲闪电流采样波形特点：发射脉冲为正脉冲，反射脉冲也为正脉冲但其前沿有负反冲拐点。因故障性质等原因，负反冲大小有差别，但远小于正脉冲的幅值。此拐点即为故障点的拐点。

冲闪电流采样波形卡位：定光标时，起点游标线选择在正脉冲上升沿与基线交点处，如果认为拖动鼠标放的游标线不到位，按“微调”键的左、右调节，直到合适处，另外终点游标线选择在负反冲拐点的下降沿与基线交点处，如果认为拖动鼠标放的游标线不到位，按“微调”键的左、右调节，直到合适处，屏幕下方测试结果区显示故障距离即为主机粗测的故障距离。

如无前沿的小负脉冲出现，但波形周期明显，就将终点光标定在反射脉冲的上升沿与基线的交点处，屏幕下方测试结果区故障显示距离因此将增加约15%左右。你只需将显示故障距离乘以0.85即可得到故障距离，然后按此故障距离去精确定点。

对于手动分析区如果想放大波形，看清拐点，可选择单屏操作，分析波形并卡位，粗侧会误差更小。

冲闪法测得故障波形

注意：调整球隙一般1mm大约代表3KV，请根据被测电缆电压等级适当调整。

图中：T1、 为3KVA/0.22KV调压器

　　　T2、 为3KVA/50KV交直流高压变压器

　　　D、 为高压整流硅堆，大于150KV/0.2A

　 　 C 、 为高压脉冲电容，容量1∽2μF，耐压小于40KV

V 、 为电压表       B、为电流取样器（配套附件）

以上设备除电流取样器B之外，其余为外配设备。（注意必须将高压放电棒与高压地线连接好方可试验）

冲闪法现场故障测试 接线示意图

（配试验变压器现场）

高压闪络测试注意事项

高压闪络测试时，由于工作电压极高，稍有不慎就会对人身及设备造成损失，因此操作中应注意以下几点：

1、  高压闪络测试时，高压试验设备应由专业人员操作，仪器接线，调整时应断电并彻底放电。

2、高压试验设备电源与测试仪工作电源分开使用，测试仪连线应远离高压线。冲闪法时，电脑应断掉外接电源及鼠标。

3、高压设备接地端必须可靠与电缆铠装及大地相连，以确保测试成功及设备、人身安全。

4、从测试仪安全考虑，闪络测试时工作菜单一定要选择在冲闪或直闪状态，如果错误选择脉冲状态进行高压闪络测试，将可能损坏测试仪内部低压脉冲电路。

5、测试前，应先对故障电缆加压放电，确保各连接线点无放电现象，所加电压已使故障点发生闪络放电，然后开始投入仪器测试。

6、在有易燃物品的环境中利用高压测试时，应有保护措施。

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