天津電纜故障測試儀

一、系統組成

電纜測試管理系統由電纜故障測試系統、路徑信號產生器、路徑信號接收器和定位儀等幾部分組成，可完成電纜故障的測試和電纜資料的管理兩項任務。

筆記本電腦進行測量控制、數據處理和電纜資料管理。

故障測試系統與筆記本配合,用于測量故障點的距離，也可以測量電纜的長度和電波在電纜中的傳播速度。

路徑信號產生器產生頻率30KHz、大幅度30V的斷續正弦波信號，用于尋測電纜路徑。

路徑信號接收器用來接收路徑信號，用于查找電纜走向和估測電纜埋設的深度。

定位儀用于故障點的精確定位。

二、技術性能

• 故障測試系統

●可測試各種電力電纜的各類故障及同軸通信電纜和市話電纜的開路、短路故障。

●可測量長度已知的任何電纜中電波傳播的速度。

●測試距離：不小于40千米

●系統誤差：小于1米

●采樣頻率：25MHz

●小分辨率：0.2米

●測試盲區：小于16米

●電源：直流12V(免維護電瓶)

●重量：5Kg

2、路徑信號產生器

●輸出信號頻率：30KHz

●振蕩方式：斷續

●輸出功率：30W

●電源：220V±10％

●重量：4Kg

3、定位儀

●測試靈敏度：50Ω內阻的信號源輸出300Hz信號，定點儀在維持輸出為2V、信雜比優于20：1的情況下輸入信號不大于10μv。

●輸入阻抗：不小于1.2KΩ。

●使用2×2000Ω耳機。

●工作電壓：DC9V±10％。

●使用環境溫度：-20℃～70℃

三、進入和退出系統

啟動Windows 后，雙擊桌面上的“測試管理系統”圖標，屏幕顯示主控界面如右圖。

　按“測試”按鈕進入測試方式；按“管理”按鈕進入電纜資料和測試資料的管理；按“幫助”進入幫助系統；按“退出”可退出測試管理系統。

di yi部分　電纜故障測試

　　一、測試原理

　　本儀器采用時域反射（TDR）原理測量電纜故障的距離。對于低阻、開路故障，儀器向被測電纜發射一系列電脈沖,有故障的電纜會在故障點產生一個反射信號（如果沒有電纜故障，反射為電纜全長）；對于高阻故障，給電纜上加一沖擊直流負高壓，使故障點產生反射脈沖。我們根據發射脈沖和反射脈沖的時間差及電纜中電波的傳播速度，可測出故障點到測試端的距離為：

S=VT/2

　　　　式中：S代表故障點到測試端的距離

　　　　　　　V代表電波在電纜中的傳播速度

　　　　　　　T代表電波在電纜中來回傳播所需要的時間

在速度V已知和時間T已經測出的情況下，就可計算出故障點距測試端的距離S 。

這一切只需稍加人工干預，就可由計算機自動完成，測試故障迅速準確。

　　二、測試系統控制面板介紹

　　測試面板可分為四部分：菜單欄、狀態欄、圖形顯示區、功能鍵區。

　?。?、菜單欄

　　菜單欄包括“數據管理”和“測試幫助”兩個菜單：

“數據管理”菜單：包括“打印”、“讀盤”、“存盤”、“結束”四個菜單項。

選擇“打印”可將屏幕顯示內容用打印機打印出來；選“存盤”可將測試的波形和數據存儲于電腦的硬盤或外存儲器（如U盤等）中，作為資料保存；選“讀盤”可調出以前測試時存儲的波形，以供事后分析；選“結束”可退出該控制面板。

２、狀態欄

狀態欄里顯示四個方面的信息：左邊是測試方式；第二個是選擇的電纜介質所對應的電波速度（若是測速度，則不顯示介質信息）；第三個是故障距離（或電纜長度）；右邊顯示測試日期。

３、圖形顯示區    

　　圖形顯示區用來顯示采樣所得的波形，電腦內存儲的波形也可以通過讀盤或調用在此顯示，供使用人員分析。

　?。础⒐δ苕I區

功能鍵區由14個按鍵組成，可分為三類。

初始化數據：包括測試方法和介質選擇兩個鍵。

測試方法：有兩種選擇，“測故障”和“測速度”。

基本的測試方法有三種，“低壓脈沖”、“沖閃”、“直閃”。

“低壓脈沖”有“2μs”和“0.2μs”兩種脈寬可選擇。

“沖閃”包括“電感電壓取樣”，“電阻電壓取樣”，“電流取樣”三個菜單項；

“直閃”包括“電壓取樣”“電流取樣”兩個菜單項。

介質選擇：

程序初始化時設置為“油浸紙型”，如果是其它介質的電纜，可根據電纜的介質選擇。

共有四種類型供選擇：“油浸紙型”、“不滴流型”，“交聯乙烯”，“聚氯乙烯”，“自選介質”五個菜單項。

選擇其中一項就等于選擇一種速度，即電波在該電纜中的傳播速度。

數據采樣與測量：共有八個按鍵。

　　“采樣”鍵：在系統測試時采用。每按動一次“采樣”鍵，系統便采集一次數據，并可以在圖形顯示區繪出波形圖來。

　　“擴展”鍵：為了精確計算故障距離，按此鍵可將顯示的波形擴展后再計算故障距離。每按一次波形擴展一倍，按四次為一個循環。

　　“卷動”鍵：波形被擴展后,故障點特征波形可能會處于di yi屏以外的其它屏內，按此鍵可將顯示內容一屏一屏地向左移動，直到故障波形在當前屏內顯示出來，便于光標精確定位。

“歸位”鍵：需要光標快速回到屏幕左端時按此鍵。

“定位”鍵：計算距離起點鍵。在光標移動到特征波形的起始拐點處按此鍵。

“左移”鍵和“右移”鍵：這兩個鍵用于控制光標的左右位移。當按動它們時，游標移動，每按一次移動一個單位。

如果需要快速移動游標，可以用鼠標拖動游標，到合適的位置松開即可；也可以在波形的特征點上點鼠標的左鍵直接對準游標。

“復位”鍵：系統復位鍵。無論系統處于何種狀態，按此鍵均可退回到系統主界面。

“存儲”鍵：按此鍵可將測試的波形和數據存儲于電腦內存中。（“存儲”與數據管理菜單里的“存盤”不同。“存盤”是將數據存儲在磁盤上，可長期保存，而“存儲”只是將數據存儲在電腦內存中，關機后數據會丟失。）

　　“調用”鍵：與“存儲”配合使用。按此鍵可在屏幕上顯示上次存儲的內容，以便分析與計算。

　　“比較”鍵：按此鍵可將當前采樣的的波形和存儲在電腦內存內的波形同時顯示在屏幕上，用戶可對這兩幅波形進行比較分析。

“平移”鍵：按此鍵進入圖形左右移動功能，點“左移”“右移”鍵可將屏幕上顯示的兩個波形的起點對齊，以便計算距離。

三、故障測試 

故障測試一般分以下幾個步驟：

首先摸清故障電纜的基本情況：用搖表及萬用表測量故障電纜的絕緣電阻，并用低壓脈沖測量電纜的全長、是否有斷線、短路等。

第二、根據故障的具體情況確定合適的測試方式，測量電纜故障距離。一般我們把斷線故障和直流電阻值在100Ω以下的電纜故障稱為低阻（開路）故障，采用低壓脈沖法測試，其它的故障采用沖閃法或直閃法。

第三、探測故障點附近電纜埋設的路徑及深度。

后確定故障點的準確位置。

測試前將電纜始端和終端頭的所有連線斷開。

測試系統的面板上有“輸入振幅”和“位移”兩個旋紐，分別用來調整下次采樣的輸入信號幅度和波形的上下位置。

　　１、低壓脈沖方式

低壓脈沖用于測試電纜中電波傳播的速度、電纜全長、低阻故障和開路故障。

　　儀器連接如右圖。

將測試系統的通信端口與筆記本電腦的USB接口連接，測試系統的輸入線分別加到故障電纜的地線和故障相。根據故障的具體情況，也可以把輸入線加在兩個相線上測試。

　　●測速度

　　對于有些電纜，電波傳播的速度未知，必須通過測試來確定。我們只要知道電纜的全長，就可以通過測試計算出該電纜中電波傳播的速度。

在“測試方法”菜單選擇“測速度”，根據電纜的長度選擇“0.2μS”或“2μS”，一般500 m以下用0.2μS。鍵入電纜全長后按“采樣”鍵，配合調整“位移”和“幅度”旋紐，使信號的幅度和基線處于便于觀察的位置。

　　移動游標至低壓脈沖的下降沿后按“定位”，再移動游標至反射信號的前沿，屏幕上即可顯示此種電纜中電波的傳播速度。如果發射和接收的波形離的太近，可按“擴展”鍵將波形擴展后再計算。

• 測故障

在“測試方式”菜單選擇“測故障”，并選擇適當的脈沖寬度，按“采樣”后屏幕即顯示故障波形。

開路故障的反射信號與發送脈沖極性相同，短路故障的反射信號與發送脈沖極性相反。

注：由于測電纜全長時的接線及波形與測開路故障時*相同，所以程序中未單獨列出測全長菜單。

低壓脈沖測試開路故障（電纜全長）和短路故障的波形如下。

２、沖閃方式

沖閃方式用于測試高阻泄漏性故障，大部分電纜故障都可以使用沖閃方式測試。通常采用接線簡單、人身和設備均非常安全的電流取樣法。

沖閃電流取樣方式的接線如下：

將球間隙調整合適（一般為距離1-2mm），然后按“采樣”鍵，旋轉操作箱上的調壓器升壓到高壓放電打火，直到電腦屏幕上顯示下面的波形。

３、直閃方式

直閃法用于測試高阻閃絡性故障。

用直閃法時一定要注意監視高壓電流，以防電流過大而燒壞高壓變壓器。

直閃的波形一般為上下對稱、間隔基本相同的方波。

　　４、測試電纜路徑和埋設深度

儀器如右圖連接。將路徑信號產生器輸出電纜芯線接電纜的一相，地線接電纜地線（鉛包）。如果故障相的電阻值很低，可在信號輸出地線和電纜地線間串接一幾百歐姆的電阻。

先將輸出電位器調到小，打開電源后再將幅度旋紐調整到適當的位置，此時儀器輸出一個30KHz正弦信號，此信號在電纜周圍產生電磁場，調整路徑信號接收器的 “音量”和“微調”旋紐，使耳機里的聲音清晰、悅耳，即可尋測電纜路徑和估測電纜埋設的深度。

• 尋測電纜路徑

當接收器處于電纜上方B點時，接收器的線圈與電場平行，線圈沒有切割電力線，線圈中的感應電流很小，這時耳機中幾乎沒有聲音。而當探棒在A點或者C點時，耳機中的聲音較大。

由聲音較小的點所連成的線即為電纜的路徑。

●估測電纜埋設深度

將探棒在電纜上方B點傾斜45°，然后垂直于電纜走向后退，當退到A點時，探棒正對電纜，此時耳機里的聲音小。

B點到A點的距離，也就是后退的距離即為電纜埋設的深度。

用這種方法可以估測電纜的埋設深度。

　　５、故障點精確定位

我們已使用適當地測試方法測量出了故障點的距離，但由于各種因素的影響，如人為讀數的誤差、電纜的余纜、拐彎等，在地面上不一定能準確地找到故障點，還必須使用故障定位儀來準確地確定故障點位置。

故障點定位時是利用高壓設備給電纜加一沖擊直流負高壓，用定位儀在測量出的故障點附近探聽電纜故障點放電的聲音。

高壓放電的間隔以１秒鐘一次為宜。

故障定位時高壓部分的接線如下圖：

打開定位儀電源，適當調節音量旋紐，將定位儀放置在電纜路徑上測量出的故障點附近，此時耳機中應該有故障點放電的聲音，如果聽不到聲音可移動定位儀的位置，直到耳機里的放電聲大，此處即為故障點。

　　第二部分　電纜資料管理

電纜資料管理部分是利用數據庫原理,對電纜資料進行日常管理，包括電纜分布圖、編號、起止位置、埋設深度、日期、電纜介質、接頭位置、維修記錄等檔案信息，以便管理人員了解該電纜的所有資料。

點擊系統主界面的“管理”命令按鈕，即可進入管理系統的操作界面。

首先顯示本單位所有變電站的信息,包括包括序號、變電所的名稱和位置等，可添加或修改相關資料。輸入完成后選擇響應的變電站，點擊“電纜信息”即可對本變電站的所以電纜資料進行相應的操作。

電纜資料管理界面分為兩部分：電纜資料顯示區和控制鍵區。

電纜資料顯示區顯示的電纜資料包括以下幾方面的內容：序號，起止，介質，長度，深度，敷設日期和備注。序號是用戶對電纜的編號，可以通過它對電纜資料進行管理。備注欄用來顯示電纜的接頭位置和維修記錄。在界面左上角的序號欄后有一注有“翻頁”字樣的方框，上面有四個小三角，從左至右，作用依次為：回到di yi個記錄、前移一個記錄、后移一個記錄、移到后一個記錄。用戶可以用它對電纜資料進行查閱和瀏覽，便于操作和管理。

　　電纜走向分布圖用來顯示用戶所管區域內電纜的分布情況。

　　功能鍵區里有四個按鍵，功能依次為：

　　“添加記錄鍵”：用來添加電纜記錄。按此鍵后，系統顯示提示信息，選擇確定后，將會出現一個空白記錄供用戶輸入。

　　“刪除記錄鍵”：用來刪除電纜記錄。按此鍵后系統顯示提示信息，用戶選擇確定后，當前記錄將被刪除。如果選擇了取消，則退出刪除記錄。

　　“查找記錄鍵”：用來查找電纜記錄。按動此鍵系統顯示提示信息，輸入待查找的電纜序號后，就會在記錄顯示區顯示查找的記錄。

“退出鍵”：點擊此鍵將退出電纜資料管理系統。

附錄二  電纜測試管理系統配套表

名稱及型號   單位  數量     備注

電纜故障測試系統        臺 1

路徑信號產生器       臺 1

路徑信號接收器       個 1

定位儀          個 1

電流取樣盒 個 1

放電球隙 部 1

耳機 付 1

脈沖電容器 臺 1  

操作箱 臺 1

交直流高壓試驗變壓器 臺 1   

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