*章

一、3M2773高壓電纜故障測試儀用途

用于電力電纜的故障測試,，是一套集成化設(shè)備,，包括兩臺儀器及相關(guān)附件：

?

主機有以下功能：

低壓脈沖測距

脈沖電流測距

聲磁同步定點

路徑探測

電纜路徑探測信號發(fā)生器（以下簡稱信號發(fā)生器）

信號發(fā)生器用于路徑探測的信號發(fā)射。ST系列綜合測試儀相對于傳統(tǒng)的分體設(shè)備,，其設(shè)備件數(shù),、體積、重量均大幅縮減,，且功能強大,、簡單易用、小巧便攜,，是傳統(tǒng)設(shè)備的換代產(chǎn)品,。

二、3M2773高壓電纜故障測試儀功能特點

功能全面：

低壓脈沖故障測距

脈沖電流故障測距

聲磁同步定點

電纜路徑探測

故障測距功能：

低壓脈沖法：適用于低阻,、短路,、斷線故障的測距。

脈沖電流法：適用于高阻、閃絡(luò)型故障的測距,，使用電流耦合器從地線上采集信號,，與高壓部分隔離，安全可靠,。

定點功能：

聲磁同步接收,，抗干擾能力強。

聲磁信號波形顯示,，信號和噪聲易于區(qū)分,。

光標(biāo)測量聲磁延時，判斷故障點的遠近,。

可根據(jù)磁場波形的初始極性,，在定點的同時進行路徑探測。

路徑探測功能：

信號發(fā)生器：

大容量鋰離子電池供電,，擺脫市電束縛,。

全自動功率匹配和保護，無需人工調(diào)整,。

較大功率輸出,。

音峰／音谷法路徑探測。

信號幅值顯示,。

可進行80％法或45°法測深,。

大屏幕液晶顯示，界面友好,、簡單易用,。

SD卡存儲測試波形，存儲容量大,，可導(dǎo)入計算機進行存檔,、分析和打印。

內(nèi)置大容量鋰離子電池供電,，配快速充電器。

電源管理：根據(jù)不同功能開啟不同的電源通路,，盡量減小功耗,；若15分鐘沒有任何操作，儀器將自動關(guān)機,；電池欠壓時也將自動關(guān)機,，以保護電池。

集成化設(shè)備,，小巧便攜,。

三、3M2773技術(shù)指標(biāo)(M為主機,，T為信號發(fā)生器,，M&T為共同特性)

測距功能（M）：

測距模式：低壓脈沖,、脈沖電流。

采樣頻率：100MHz,。

分辨率：低壓脈沖模式1m,；脈沖電流模式4m。

低壓脈沖模式發(fā)射電壓：30V,。

測距范圍：30km,。

盲區(qū)：2m。

聲磁同步定點功能（M）：

聲音信號通頻帶：中心頻率400Hz,，帶寬200Hz,。

信號增益：80dB。

定點精度：0.1m,。

路徑探測功能（M）：

接收頻率：1kHz,。

增益：80dB。

路徑探測信號發(fā)生器（T）：

發(fā)射頻率：1kHz,。

發(fā)射功率：≥3.5W,。

輸出特性：開路電壓≥100Vp-p；短路電流≥300mA,；

根據(jù)實際負載全自動匹配,；自動短路保護。

電源：

電池（M&T）：內(nèi)置鋰離子電池組,，標(biāo)稱電壓7.4V,，容量3000mAH。

功耗：主機（M）400mA,，可連續(xù)使用時間>6小時,；

信號發(fā)生器（T）500mA?？蛇B續(xù)使用時間>5小時,；

充電器（M&T）：輸入AC220V±10%，50Hz,；標(biāo)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(fā)生器（T）：表頭。

體積（M&T）：210mm×160mm×65mm,。

質(zhì)量：主機（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基本測試步驟

1,、一般步驟：

故障性質(zhì)診斷

故障測距

路徑探測

定點

2,、故障性質(zhì)的診斷和測試方法的選擇。

在電纜發(fā)生故障后,，須首先判斷電纜的故障性質(zhì),。

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,，則可能還有零到上百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,，則應(yīng)測試導(dǎo)體是否斷線：在電纜的一端將三相短接并對地短路，在另一端重復(fù)測量,，判斷是否斷線,。

明確故障性質(zhì)后，需選擇不同的測距和定點方法,，見下表：

表1-4-2：故障性質(zhì)和測試方法選擇表

備注： 
（1） 表中陰影部分表示：脈沖電流測距和聲磁同步定點需要配套使用高壓沖擊信號發(fā)生器（該高壓發(fā)生器不包含在本套設(shè)備中,，需另配）。

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

第二章 3M2773組成和簡介

包括兩臺儀器及相關(guān)附件：

1.ST-400電力電纜故障綜合測試儀（簡稱主機）

主機有以下功能,，并根據(jù)不同功能使用相應(yīng)附件：

低壓脈沖測距,，附件：低壓脈沖測試線

脈沖電流測距，附件：脈沖電流耦合器

聲磁同步定點,，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(fā)生器（簡稱信號發(fā)生器）

信號發(fā)生器用于路徑探測的信號發(fā)射,，附件：輸出連接線、接地釬,。

3. 通用附件：充電器。

一,、電力電纜故障綜合測試儀（M：主機）

主機外觀結(jié)構(gòu)如圖2-1-1所示：

圖 2-1-1 主機外觀和接口

主機面板如圖2-1-2所示：

圖2-1-2 主機面板

主機面板上有以下內(nèi)容：

液晶屏幕：

顯示各種信息,，顯示的內(nèi)容在以后章節(jié)中有詳細介紹。

模式選擇鍵及相應(yīng)指示燈：

面板右上角區(qū)域的按鍵用來選擇儀器測試模式，選中后按鍵旁邊的指示燈亮,。

低壓脈沖  鍵：進入低壓脈沖測距模式（開機默認）,。

脈沖電流  鍵：進入脈沖電流測距模式。

定點  鍵：進入聲磁同步定點模式,。

路徑  鍵：進入路徑探測接收模式,。

測試鍵和信號指示燈（面板右下角區(qū)域）：

測試  鍵：低壓脈沖模式：按一下進行一次測試;

脈沖電流模式：按一下進入等待觸發(fā)狀態(tài);

定點、路徑模式：無效,。

信號  指示燈：低壓脈沖模式：進行測試時閃亮一次;

脈沖電流模式：觸發(fā)時閃亮一次;

定點模式：磁場觸發(fā)時閃亮一次;

路徑模式：無效,。

測距模式（低壓脈沖/脈沖電流）相關(guān)按鍵的基本功能：

面板左下角區(qū)域的按鍵基本是為了測距功能服務(wù)。按鍵上直接標(biāo)注的功能為其基本功能定義,，直接按鍵即執(zhí)行基本功能：

范圍＋/－鍵：用來改變當(dāng)前測試范圍（量程）,。

鍵：用來移動光標(biāo)。

定位／確定鍵：定位功能：自動移動光標(biāo),，定位故障點,。

確定功能：當(dāng)某些操作需要時，用來進行確認,。

增益＋/－：用來調(diào)整信號增益,。

開關(guān)鍵：長按1秒鐘有效，用來打開或關(guān)閉儀器電源,。

鍵：背光鍵,，用來打開和關(guān)閉液晶屏背光。背光功能為按鍵抬起執(zhí)行,。

存儲  鍵：用來存儲當(dāng)前波形,。

后翻  和  前翻  鍵：當(dāng)調(diào)出SD卡已存儲的波形時，用來選擇需要查看的波形,，后翻選擇上一個,，前翻選擇下一個。

測距模式相關(guān)按鍵的上檔（Shift）功能：

按住Shift鍵（基本功能的鍵）不放,，再按其它鍵,，則執(zhí)行鍵旁邊標(biāo)注的上檔功能：

波速  ＋/－鍵：用來調(diào)整電纜波速度。

鍵：比例縮放鍵,，用于對波形的縮?。糯箫@示。

光標(biāo)切換  鍵：用來切換虛實光標(biāo),。

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

比較  鍵：同時顯示當(dāng)前波形和暫存波形,，以便比較兩波形的異同,。

調(diào)出  鍵：調(diào)出SD卡中存儲的歷史波形,。

儀器頂部接口板見圖2-2-2所示：

圖2-1-3 主機頂接口板

測距插口：低壓脈沖模式下，接低壓脈沖測試線,；

脈沖電流模式下,，接脈沖電流耦合器。

定點插口：定點模式下,，接定點傳感器,。

路徑插口：路徑模式下，接路徑傳感器,。

SD存儲卡插槽：SD卡用來存儲測距波形,。需要時將SD卡插入插槽，按壓到底,；需要取出時,，按一下SD卡，將自動彈出,。

主機側(cè)面接口板見圖2-1-4所示：

耳機插口：用來在定點,、路徑模式下，接耳機監(jiān)聽聲音,。

充電插口：用來接充電器,，對儀器內(nèi)置電池充電。

聲音增益：定點模式下,，用來調(diào)整聲音信號增益,。

磁場/路徑增益：定點模式下，用來調(diào)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(fā)生器（T：信號發(fā)生器）

信號發(fā)生器外觀結(jié)構(gòu)如圖2-2-1所示：

圖2-2-1 信號發(fā)生器外觀和接口

信號發(fā)生器面板如圖2-2-2所示：

圖2-2-2 信號發(fā)生器面板

信號發(fā)生器面板上有以下內(nèi)容：

表頭：正常情況下用來顯示輸出電流,，其滿幅值為500mA；

按  電池檢測  鍵則顯示電池水平,，指針位于綠色區(qū)域表示電池電量正常,，若指針位于黃色區(qū)域，表示電池欠壓,，仍可工作一小段時間,，建議充電；若指針低于黃色區(qū)域,，表示電池電量不足,，可能無法開機，需充電后再使用,。

開關(guān)  鍵：長按1秒鐘有效,，用來打開或關(guān)閉儀器電源,。

電池檢測  鍵：用來檢測電池電量水平，按下后觀察表頭顯示可判斷電池電量是否正常,。本功能在開機和關(guān)機狀態(tài)下均可使用，“電源“指示燈：用來表示電源狀態(tài),。開機后,，本指示燈亮。若電池電量正常,，則常亮,；若電池欠壓，則閃爍,；若嚴重欠壓,，則自動關(guān)機，燈滅,。

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

主機側(cè)面接口板見圖2-1-4所示：

輸出模式選擇開關(guān)：用來選擇連續(xù)或斷續(xù)輸出,。斷續(xù)輸出時以輸出0.5秒,，停止0.5秒的節(jié)奏發(fā)射信號。

輸出插口：用來接輸出連接線,，對目標(biāo)電纜發(fā)射信號,。

充電插口：用來接充電器，對儀器內(nèi)置電池充電,。

第三章 低壓脈沖法測距

一,、適用范圍

低壓脈沖法用于電纜的低阻、短路及斷線故障,；還可用于測量電纜的長度,、波速度；也可用于區(qū)分電纜的中間頭,、T型接頭和終端頭,。

二、工作原理

低壓脈沖法使用時域反射法（TDR）原理,，又叫脈沖反射法,。測試時向電纜注入一低壓脈沖，脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點,，如短路點,、故障點,、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射,，回送到測量點被儀器記錄下來,如圖3-2-1所示：

圖3-2-1 低壓脈沖法原理圖

從儀器發(fā)射脈沖開始計時,，到接收到故障點的反射脈沖共需時Δt；脈沖行波傳播速度為V,，則故障點距離Lx為： （3-1）

不匹配點的反射系數(shù)ρ為：  （3-2）

其中為故障點的輸入阻抗,，為線路的特性阻抗。從式3-2可得到：斷線故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同,；而短路（混線）故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反,。因此通過識別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質(zhì),。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/短路故障反射波形

三,、測試步驟

1、接線：

首先用放電棒將電纜各相線對地充分放電,；將低壓脈沖測試線的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相和地（或兩故障相），如圖3-4-1所示：

圖3-3-1 低壓脈沖法接線圖

2,、選擇工作模式：

長按  開關(guān)  鍵打開電源,，按  低壓脈沖  鍵，進入低壓脈沖測距模式（開機默認）,，低壓脈沖法的顯示界面如圖3-3-2所示：

圖3-3-2 低壓脈沖法顯示界面

3,、選擇測試范圍：

初始測試時選擇的范圍應(yīng)大于電纜全長至少幾百米，如：電纜全長為800m,，則應(yīng)選擇2km范圍,，而不應(yīng)選擇1km。若發(fā)現(xiàn)可疑點較近,，為了得到更高的測距分辨率,，可以適當(dāng)將范圍縮小。每改變一次范圍,，儀器會自動進行一次測試,。

4、設(shè)定波速：

根據(jù)電纜的類型設(shè)定合適的波速,。

幾種常用電力電纜的波速為：

交聯(lián)聚乙烯電纜：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

不同生產(chǎn)廠家或不同批次的電纜,，即使是相同型號，其波速也會有細微差別,，當(dāng)需要測距時,，需根據(jù)已知的電纜全長校準波速度，參見本節(jié)第11條,。

5,、測試：

按一次 測試  鍵,，即進行一次脈沖發(fā)射，“信號”指示燈閃爍,，儀器接收和處理脈沖反射信號,，并進行顯示。

6,、調(diào)整增益：

增益是指儀器對信號的放大倍數(shù),，調(diào)節(jié)增益可以改變的波形幅值，一般要調(diào)到需要的波形幅值足夠大且不失真,。

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

6,、光標(biāo)定位：

反射脈沖波形的起始位置是故障位置,。將光標(biāo)移動到脈沖波形開始有明顯變化的位置（如圖3.4.2虛光標(biāo)位置），屏幕右上角顯示的距離就是故障距離,。

注意：光標(biāo)在其他位置時,，顯示的距離沒有意義。

自動定位方法：按  定位/確認  鍵,，儀器進行自動光標(biāo)定位,。如果自動定位沒有得到正確結(jié)果，應(yīng)進行人工定標(biāo),。

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

如果需要精細觀察,，從而得到更高的測距分辨率，可以將波形進行水平縮放,。

波形縮放方法：按鍵將波形放大,；按鍵將波形縮小。

在波形放大狀態(tài),，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，可以更容易識別故障點,。

波形比較方法：首先測試得到故障線對波形,，按 暫存 鍵，將當(dāng)前波形在儀器內(nèi)存中暫存,，屏幕左上角顯示暫存標(biāo)志,。然后在條件不變的情況下測試一條完好線對的波形，按 比較 鍵,，屏幕上將同時顯示兩條波形,，屏幕上部顯示雙波形比較標(biāo)志。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、相對距離測量：

若需得到故障點和參照點（如電纜接頭）的相對距離,，操作如下：

開機后默認實光標(biāo)在*位置,；調(diào)整虛光標(biāo)將其移動到參照點；按 光標(biāo)切換  鍵,，實光標(biāo)和虛光標(biāo)的位置互換,，現(xiàn)在實光標(biāo)位于參照點，虛光標(biāo)位于*,；調(diào)整虛光標(biāo)移動到故障點,，顯示的距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

7,、波速度校準：

根據(jù)已知的電纜全長，可以校準波速度,。

用一段已知長度的同類型電纜,，測量其對端開路和短路波形并比較，將虛光標(biāo)移動到波形明顯分叉處,，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(dāng)前測試的波形,，按  調(diào)出  鍵（即同時按  Shift 鍵和  存儲  鍵）后，屏幕顯示后一次存儲的波形,，用 后翻  和  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，或需要進一步分析以及打印，需將SD卡取出,，插入讀卡器并和計算機連接,，將SD卡中存儲的波形數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，在后臺軟件的支持下可以進行存檔,、分析和打印,。