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普景：電力電纜故障探測培訓(xùn)教程－低壓脈沖法（1）
一、低壓脈沖反射法工作原理
1. 應(yīng)用范圍
低壓脈沖反射法(以下簡稱脈沖法)用于測量電纜的低阻,、短路與斷路故障,。據(jù)統(tǒng)計(jì)這類故障約占電纜故障的10%左右。低壓脈沖法還可用于測量電纜的長度,、電磁波在電纜中的傳播速度,，還可用于區(qū)分電纜的中間頭、T型接頭與終端頭等,。
2. 工作原理
測試時(shí),，向電纜輸入一低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn),，如短路點(diǎn),、故障點(diǎn)、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射,，回送到測量點(diǎn)被儀器記錄下來,，如圖1所示：
圖1 低壓脈沖反射原理圖
圖1中，波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差△t,，對應(yīng)脈沖在測量點(diǎn)與阻抗不匹配點(diǎn)往返一次的時(shí)間,，已知脈沖在電纜中的波速度V，則阻抗不匹配點(diǎn)距離,，可由下式計(jì)算,。
L=V·△t/2
通過識(shí)別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質(zhì),。斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，而短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反,。
由計(jì)算公式我們知道,，脈沖在電纜中的波速度對于準(zhǔn)確地計(jì)算出故障距離很關(guān)鍵。在不清楚電纜的波速度值的情況下,，可用如下方法測量,。如已知被測電纜的長度，根據(jù)發(fā)送脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時(shí)間△t,，可推算出
電纜中的波速度：
V=2·L/△t
3. 發(fā)射脈沖的選擇
（1) 脈沖的形狀
電纜故障測量儀器使用的電壓脈沖一般有矩形,、指數(shù)、鐘形（又叫升余弦）等,。由于矩形脈沖形成比較容易,，故應(yīng)用的比較多。
（2) 脈沖的寬度
脈沖總有一定的時(shí)間寬度,，假定為τ,，則在τ時(shí)刻以內(nèi)到來的反射脈沖與發(fā)射脈沖相重迭，無法區(qū)分出來,，因此就不能測出故障點(diǎn)距離,，出現(xiàn)了測試盲區(qū)。假設(shè)脈沖發(fā)射寬度是0.2 μs,，電纜波速度是160m / μs,，其測量盲區(qū)就是16米，儀器發(fā)送脈沖愈寬,，測量盲區(qū)愈大,。從減小盲區(qū)的角度看，發(fā)送脈沖寬度窄一些好,，但脈沖愈窄,，它所包含的高頻成分愈豐富，而線路高頻損耗大，使反射脈沖幅值過小,，畸變嚴(yán)重,，影響遠(yuǎn)距離故障的測量效果。為解決這一問題,，脈沖反射儀器（也叫閃測儀）把脈沖寬度分成幾個(gè)范圍,，根據(jù)測量距離的遠(yuǎn)近來選擇脈沖寬度，測量距離愈遠(yuǎn),，脈沖愈寬,。
目前市場上技術(shù)zui為成熟的單片機(jī)型電纜故障測試儀，采用的低壓脈沖寬度為0.2μs/2 μs兩檔,，分別用于測量短電纜以及長電纜,。
二、脈沖反射波形的分析理解
1. 脈沖反射波形反映電纜故障相知與電纜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
觀察電纜的低壓脈沖反射波形除,，可以找出故障點(diǎn)的位置以及判別故障性質(zhì),，還有利于了解復(fù)雜電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這一優(yōu)點(diǎn)是電橋法*的,。而實(shí)際的測量波形往往變化較多,，需要操作人員具有起碼的測試訓(xùn)練和一定的測量經(jīng)驗(yàn)和技巧，能否正確地理解反射波形是準(zhǔn)確地測出故障距離及了解電纜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵,。
圖 2.a 給出了一個(gè)有低阻故障的電纜,，中間有接頭J，圖2.b給出了向電纜注入一低壓脈沖測得的脈沖反射波形,。類似于透視用的X光片,，被測電纜結(jié)構(gòu)（狀態(tài)）以波形的形式直觀地呈現(xiàn)在儀器的屏幕上。
圖2 中間有接頭的電纜脈沖反射波形
把波形上任一點(diǎn)的時(shí)間坐標(biāo)乘以二分之一的波速度,，換算成距離,，則電纜上所有的阻抗不匹配點(diǎn)，如中間接頭J,、故障點(diǎn)F,、電纜的開路終端B，均按實(shí)
際的距離以脈沖的形式出現(xiàn)在波形上,。根據(jù)脈沖的極性與大小可判別阻抗不匹配的性質(zhì)（例如低阻還是開路）與嚴(yán)重程度,。一般來說，開路與短路故障反射比較強(qiáng),，而中間接頭反射較弱,。低阻故障電阻值愈小，反射愈強(qiáng)烈,。