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電纜故障定位儀
閱讀：1419 發(fā)布時間：2020-1-31電纜故障定位儀是故障點放電時會產(chǎn)生聲波和電磁波，聲波和電磁波之間又有一定的內在聯(lián)系,，利用好它們之間的表象及聯(lián)系,，可使我們準、快,、易找到故障點,。
產(chǎn)品特點：
● 測試精度高，路徑探測與高阻故障定點的誤差均不大于0.2m。
● 同步接收電纜故障點放電時發(fā)出的磁場和聲音信號,，并可對信號進行數(shù)字處理,，使儀器具有很強的抗干擾能力。
● 磁場和聲音信號波形在液晶顯示器上顯示,，波形直觀,，容易識別。
● 探測方法以波形識別為主,，耳機監(jiān)聽為輔,，操作者不易疲勞。
● 利用光標確定磁場和聲音信號之間的延時,，進而確定測量點與故障點的相對距離,，便于準確地測定故障點的位置。
● 能夠記錄聲磁信號,，使操作者有充足的時間對信號進行分析,、比較、判斷,，克服了傳統(tǒng)的測量儀器信號一瞬即逝的缺點,。
● 具有背光、自動關機及充電保護等功能,。
● 鋰電池供電,，具有自放電率低、無記憶效應的優(yōu)點,。
● 體積小,，重量輕，便于攜帶,。
第二章 技術指標
● 故障定點精度：£0.2m
● 路徑探測精度：£0.2m
● 功耗：1.5W
● 充電器輸入電壓： AC 220V±10%
● 充電器輸出電壓： DC 12V
● 重量: 1kg(不含探頭)
● 體積: 200×165×90mm
● 使用環(huán)境溫度: -10°C～+40°C
第三章 面 板
- 前面板
液晶顯示屏：用于顯示采集到的磁場,、聲音波形以及各種提示信息。
同步指示發(fā)光二極管：儀器每被磁場信號觸發(fā)一次,，該發(fā)光二極管閃亮一次,，提示故障點已經(jīng)放電。如果探頭放在離故障點幾米范圍內時,，可在同時聽到一個不同于環(huán)境噪聲的放電聲,。
耳機插孔：電纜故障定位儀接耳機插頭，輸出儀器放大和處理過的聲音信號給耳機,，監(jiān)聽電纜故障點放電聲,。
磁場增益旋鈕：在進行聲磁同步測試時，用來調節(jié)儀器磁場放大器的增益,，使儀器能夠正確地被電纜故障點擊穿放電時所發(fā)出的磁場信號觸發(fā),。
聲音增益旋鈕：用來調節(jié)儀器聲音放大器的增益，使屏幕顯示的聲音波形幅值足夠大而不失真，耳機監(jiān)聽到的聲音清晰而不刺耳,。
開機鍵：開機用,。
關機鍵：關機用。
轉換鍵：用于轉換顯示磁場波形和聲音波形,。
暫停鍵：電纜故障定位儀可使儀器暫停觸發(fā),，以便仔細觀察和分析波形，此時屏幕上有“暫停觸發(fā)”字樣閃爍,，再按一下該鍵,，回到正常工作狀態(tài)。
記憶鍵：按動此鍵,，將保存當前的波形,。每保存一次將沖掉上次保存的波形，關機后保存的波形將消失,。
比較鍵：按動該鍵,，將同時顯示當前波形和已記憶的波形，以便比較,。再次按動該鍵,，記憶的波形消失。
背光鍵：當環(huán)境光線較暗,，看不清楚屏幕上的內容時,，按動該鍵，液晶的背光點亮,，就可以看清楚屏幕上的內容,。再次按動該鍵，背光消失,。在背光點亮10分鐘內,，若無任何按鍵操作，背光將自動關閉,。
背光非常耗電，長時間不使用時,，請及時關閉,。
t 和 u ： 光標的左移鍵和右移鍵。按動一次左移鍵或右移鍵,，光標向左或向右移動一格,，如果按下鍵后手不離開，光標將快速移動,，手抬起,，光標停止移動。
在聲磁同步測試時，電纜故障定位儀光標鍵用于標定聲磁延時值的大小,，以估計故障點的遠近,，將光標移動到故障點放電聲音波形的起始處，聲音界面右上角顯示的便是聲磁延時值,。光標處于其他位置,，顯示的數(shù)值沒有意義。
后面板
圖4.2 后面板
信號輸入插座：接探頭輸出插頭,。在聲磁同步測試時,，探頭送來的是磁場和聲音信號。
充電插孔：當電量不足時,，把充電器的輸出插頭插入該孔給機內電池充電,。
第五章 定點儀的使用
5.1 故障定點前的準備工作
(1) 故障測距
當電纜發(fā)生故障后，*先使用電纜故障測距儀或其他電纜故障測距儀器配合高壓發(fā)生裝置粗測出故障點距離,，根據(jù)電纜敷設的圖紙資料判斷出故障點的大概位置,。
(2) 使用高壓裝置使電纜故障點擊穿放電
為了進行故障定點，電纜故障定位儀應在電纜的一端接高壓發(fā)生裝置,，周期性地對電纜施加沖擊高壓脈沖,，使電纜故障點擊穿放電。
圖5.1中,，T1是調壓器,，T2是高壓試驗變壓器,D是高壓硅堆，G是球間隙,，C是電力電容器或的脈沖電容器,，應選用較大容量的電容，容量大的電容器能使故障點產(chǎn)生較強的放電聲,，便于故障定點,，一般使用的電力電容器的容量為1-4μF，額定電壓6-10kV,。
按圖5.1接好線后,，先把T1調回底，再接通電源,，逐步調高T1的輸出電壓,，直至球間隙擊穿放電。一般情況下,，若放電聲音響亮清脆,，表明故障點已經(jīng)擊穿，此時也可以通過電纜故障測距儀測試到的波形判斷電纜故障點是否放電,。如果故障點沒有被擊穿,，需要停下放電裝置,，將電容和電纜上的電放掉后，加大球間隙的間隔,，重復上述過程,，直至故障點能夠被擊穿放電。
電壓越高,，電容容量越大,，故障點放電時的聲音信號也就越強，探測起來越容易,。
電纜故障定位儀在故障定點時,，若故障點離高壓裝置比較近，球間隙放電的聲音也可能會被探頭接收到,，而且不易和故障點放電的聲音信號相區(qū)分,，這時可將高壓裝置移到電纜的另一端。
對于斷線故障,，應在電纜遠端將故障相導體與地線短接,。若斷線同時伴隨電阻接地故障，盡量采用按圖5.1的接線方法,，使放電發(fā)生于芯線和地之間,，這樣聲音信號容易傳到地面。
5.2 工作原理
（1） 路徑探測原理
當高電壓使電纜故障點擊穿放電時,，強大的瞬間電流會在電纜周圍產(chǎn)生一個強磁場信號,，電纜兩側的磁場極性是相反的。電纜故障定位儀在實際的路徑測試中,，該儀器正是利用了這個原理,，比如；當把探頭放在一點測試到的磁場極性為正,，當探頭移動到另一個位置后,，測試到的磁場極性變?yōu)樨摚f明電纜處于這兩個測試點之間,，反復測試即可確定電纜的路徑,。
（2） 高阻故障定點原理-聲磁同步法
電纜高阻故障點在高電壓下放電時，在電纜周圍產(chǎn)生磁場信號,，同時在故障點也產(chǎn)生振動聲音信號,。在故障點正上方，聲音從故障點傳到地面需要的時間短,，而感受到的聲音強度大,。
儀器采集電纜故障點在擊穿放電時產(chǎn)生的磁場和聲音信號,，將兩種波形顯示在液晶顯示屏上,，并用耳機監(jiān)聽聲音,。當檢測到故障點放電聲音波形時，電纜故障定位儀通過移動光標可以標定出聲音與磁場信號到達探頭的時間差（聲磁延時值）,。由于磁場傳播速度遠遠大于聲音傳播速度,，因此磁場的傳播時間可以視為零，聲磁延時值就可以看作是聲音信號從故障點傳播到探頭所用的時間,。因此聲磁延時值小并且聲音強度大的點,，就是故障點。通過耳機監(jiān)聽和判斷聲音波形的幅值可以辨別聲音的強度,。
儀器正是利用磁場信號來觸發(fā),，觸發(fā)后立即開始采集磁場和聲音信號。
5.3 儀器的現(xiàn)場安裝
● 將探頭的輸出電纜插頭插入儀器后面板上的信號輸入插孔,，探頭平放于地面,，用于接收信號。
● 耳機插頭插入儀器前面板上的耳機插孔,，用于監(jiān)聽聲音,。
● 將兩段提桿相接后，再擰上手球,，然后旋入探頭上部的螺孔,。
● 若現(xiàn)場地面比較松軟，需要將探針旋入探頭底部,，然后垂直插入地面,，以提高探測靈敏度。
5.4 屏幕內容
（1） 磁場信號界面
開機后,，屏幕顯示歡迎界面約兩秒鐘后,，進入提示狀態(tài)，顯示的是磁場信號的參考波形以及其他信息,，等待放電磁場信號的觸發(fā),，如圖5.3所示。
圖5.3 開機后磁場信號參考波形及界面
液晶屏上的內容有：
● 磁場波形：在屏幕中部顯示,，波形在儀器被觸發(fā)后更新,，用于尋找路徑以及判斷儀器是否被正確觸發(fā)。
● 磁場方向：即磁場極性,，由儀器自動判斷,，用來探測電纜路徑。
● “電池符號”：電池符號中黑色部分的多少表示電池中電量的多少,，電池符號閃爍時,，應盡快對電池進行充電；電量水平下降到零時,，儀器將自動關機,。
（2） 聲音信號界面
按動“轉換”鍵進入聲音信號界面,。若儀器未被觸發(fā)過，聲音界面中顯示聲音參考波形,。
圖5.4 聲音信號參考波形及界面
● 聲音波形：在屏幕中部顯示,，在儀器電纜故障定位儀被磁場信號觸發(fā)后更新，用于進行故障點定位,。
● 光標：通過“t”和“u”鍵移動,，用來標定聲音波形的起始位置，確定聲磁信號延時值的大小,。
● 屏幕右上角的“＋”或“-”是指示當前磁場極性,，和磁場界面上的符號保持*。
● 聲磁延時：在屏幕右上角用數(shù)字顯示,，如圖5.4中的“22x0.2ms”,，表示的是光標所在位置和屏幕左側之間的液晶點數(shù)。屏幕左側作為聲音波形的零點,。
液晶橫向的一個點代表0.2毫秒的時間,，實際使用中只用液晶點數(shù)代表聲磁延時。
● “大小”：表示聲音信號的強弱,，大值為99%,。
5.5 增益調節(jié)
(1) 磁場增益調節(jié)
磁場增益的調節(jié)非常重要，請仔細閱讀本小節(jié)
故障定點和路徑探測都需要調節(jié)磁場增益,。
啟動高壓裝置,，向電纜施加沖擊高壓，使故障點周期性地擊穿放電,。電纜故障定位儀調整磁場增益旋鈕,，使儀器能夠且僅在高壓信號發(fā)生器向電纜施加沖擊高壓時觸發(fā)。觸發(fā)時“同步指示”發(fā)光二極管閃亮,，磁場和聲音波形更新,。
磁場增益調整要適當。如果磁場增益調得過小,，儀器不能在電纜故障點放電時可靠觸發(fā),；如果調得過高，則干擾磁場易使儀器誤觸發(fā),。
增益調節(jié)適當時,，同步指示二極管閃亮的頻率和高壓裝置放電的頻率相同，磁場波形也正確,。
如果同步指示二極管閃亮的頻率和高壓裝置放電的頻率不相同,，說明儀器被連續(xù)誤觸發(fā)，一般是由于磁場增益調節(jié)過大造成的,，應將其適當調小,。
磁場增益旋鈕一般調至三分之一到二分之一的位置,。
放電產(chǎn)生的磁場和干擾磁場波形有明顯的不同。放電磁場波形幅值較大,，頻率較低，波形平滑,，與半個周期或一個周期的正弦波相似,；而干擾磁場波形幅值較低，頻率較高,，毛刺較多,，形狀沒有規(guī)律。
（2） 聲音放大增益調節(jié)
故障定點時需要調節(jié)聲音增益,。
觀察儀器觸發(fā)后顯示的聲音波形,，調節(jié)聲音增益，使聲音波形幅值足夠大（以接近于滿屏的三分之二為佳）,，且不失真,。儀器能夠自動判斷聲音增益是否合適，若聲音信號幅值的“大小”值達到99%,，則在屏幕下部提示“增益大”,，若小于8%，則提示“增益小”,，增益合適時則不提示,。
在定點時可以使用耳機來監(jiān)聽聲音信號，增益的調節(jié)同樣影響到監(jiān)聽到的聲音強度,。耳機監(jiān)聽只是作為一種輔助手段,，所以不應*根據(jù)耳機監(jiān)聽到的效果來調節(jié)聲音增益。如果感到監(jiān)聽到的聲音大小不合適,，可以使用耳機本身的音量旋鈕進行調節(jié),。
5.6 路徑探測
在電纜的全長范圍內都能探測電纜路徑。在進行路徑探測時可以不去管聲音波形,。
*先在電纜路徑附近的地面上選定一個點放置探頭,，觀察儀器觸發(fā)后顯示的磁場波形極性，若波形的開始是向上的,，則方向是“+”,，反之是“-”。沿電纜走向的垂直方向,，選另一點放置探頭,，當儀器再次觸發(fā)后觀察磁場波形，如果這兩點得到的磁場方向不同,，說明電纜位于兩點之間,；電纜故障定位儀否則電纜位于這兩點的同側,，應繼續(xù)沿這個方向或反方向移動探頭，直至找出電纜的具體位置,。沿電纜方向移動探頭,，重復上述測試過程，定出若干個電纜所在位置,多個電纜位置點的連線即是電纜的路徑,。
若需要探測完好電纜的路徑,，電纜故障定位儀可以將電纜的一條芯線在高壓裝置的對端與電纜的地線短路，以形成放電回路,，放電時電壓不必太高,。
當多條電纜同一路徑鋪設時，可以用這種方法進行故障電纜的鑒別,。若儀器在某一條電纜的兩側（水平或垂直位置）測試到的磁場方向不同,，說明這條就是故障電纜。
5.7 故障定點
在故障定點時,，請嚴格按照以下步驟進行,。
(1). 確定故障點已被擊穿放電，具體參照第5.1章節(jié)中的“故障定點前的準備工作”,。
（2）. 根據(jù)故障測距結果和電纜路徑確定故障點的大體范圍,，在這個范圍內進行故障點的精確定點。
（3）. 將探頭放在電纜的上方,按照第5.5章節(jié)中的“增益調節(jié)”,，調節(jié)好增益旋鈕的位置,，保證儀器能夠正確觸發(fā)。
（4）.先把耳機上的旋鈕和“聲音增益”旋鈕旋到約二分之一的位置,。測試過程中,，要適當調節(jié)聲音增益，使聲音波形幅值約為滿屏的三分之二為佳,。
（5）.按動“轉換”鍵進入聲音界面,。如果故障點放電發(fā)出的聲音信號能夠被儀器接收到，則其波形將明顯不同于噪聲波形,。
- 放電聲音波形規(guī)律性很強,，在同一測試點，每次觸發(fā)后顯示出的波形在形狀,、幅值,、起始位置等各方面均非常相似。
- 噪音波形雜亂無章,，沒有規(guī)律,，在同一測試點，每次觸發(fā)顯示的波形均不一樣。
儀器的抗干擾能力很強,，顯示的放電聲音波形比較穩(wěn)定,，但偶爾的強烈干擾也會造成波形變形嚴重以致無法分辨，這時可以在同一點多進行幾次測試,。圖5.6給出了兩個典型的聲音波形,。
在定點過程中，可以使用耳機來監(jiān)聽聲音,。若探頭距離故障點足夠近,，則能夠在“同步指示”發(fā)光二極管閃亮的同時，聽到一個不同于環(huán)境噪音的故障點放電聲,。如果感覺聲音的強度不舒服，可以調節(jié)耳機上的旋鈕,。
電纜故障定位儀在進行聲音信號鑒別時,，波形識別是主要手段，耳 機監(jiān)聽是輔助手段,，可以用來驗證波形識別的結果,。一般來說，如果能監(jiān)聽到故障點放電聲,，則波形早已能夠正確識別,；反之，由于人的聽覺分辨能力較差及環(huán)境噪音等原因,，從波形上能夠識別出的故障點放電聲音信號,，監(jiān)聽卻并不一定能分辨得出。應注意的是,，由于放電磁場信號很強,，不可避免地對聲音信號產(chǎn)生影響，有時在離故障點較遠的地方,，能監(jiān)聽到一個很小的聲音信號,，它不同于環(huán)境噪音，在不同的位置聲音強度不變,，這時可以斷定這種聲音是放電磁場產(chǎn)生的干擾,，而不是信號。
如果沒有測量到聲音信號,，說明探頭的位置距離故障點還比較遠,，應沿電纜路徑方向將探頭移動約1至2米的距離重新探測。
由于故障測距和地面測量都存在誤差,，尤其在故障點較遠或地形復雜時,，誤差可能比較大，所以在*先確定的一二十米的小范圍內沒有采集到故障點放電信號時，應適當擴大探測范圍,，繼續(xù)尋找,。若在較大的范圍內還是沒有采集到聲音信號，應檢查故障測距是否正確,，必要時,，要再次進行測距。如果故障電阻偏低,，造成故障點放電信號過于微弱而不易探測時,，應盡量提高放電電壓，或加大電容容量,，再進行定點,，也要適當縮小每次移動探頭的距離。
（6）. 判斷故障點遠近
儀器采集到放電信號后,，可以利用聲磁延時值來判斷故障點的遠近,。
儀器一旦被磁場信號觸發(fā)，就開始記錄聲音信號,，聲音波形的零點就是儀器被觸發(fā)的時刻,。在故障點的放電聲音信號還沒有傳到探頭時，波形比較平直,，或僅有微弱的不規(guī)則的噪聲波形,，聲音信號到來時，波形開始有較明顯的變化,，前面一段相對平直波形的長度代表了聲磁延時值的大小,。
儀器電纜故障定位儀采集到聲音信號波形后,，光標可能在零點,，也可能在其他位置,，此時顯示的時間值沒有意義,，需要使用“t”和“u”鍵將光標移動到放電聲音波形開始出現(xiàn)的位置,，如圖5.7,，此時顯示的時間值就是聲磁延時值,，即放電聲音信號從故障點傳到探頭需要的時間,。故障點距離越遠,，聲磁延時值越大,，故障點距離越近，聲磁延時值越小,，,。
圖5.7中，光標所在位置是聲音波形的起始點,，此時屏幕右上角顯示的即為聲磁延時值,。
圖5.7 聲磁延時值的標定
將探頭沿電纜路徑方向移動一段較小的距離,，重新測試，如果測得的聲磁延時值變小,，說明這次比上次更加靠近了故障點,，反之說明遠離了故障點。反復進行上述操作,，直至找到一個聲磁延時值小的位置,，就可以判斷故障點在這一點的正下方。
如果保持聲音增益不變,，還能夠利用聲音強度的不同來輔助定點,。通過觀察表示聲音幅值“大小”值以及用耳機監(jiān)聽來分辨聲音的強弱。幅值大或聲音強點一般就是故障點,，不過有時也會有特殊情況,，應注意。
（7）.定點過程中,，可以利用在屏幕右上角顯示的磁場極性判斷電纜路徑,，如果儀器觸發(fā)的頻率和高壓放電的頻率不*，可以轉換回磁場界面,，察看磁場波形是否正確,。
（8）.“暫停”鍵的使用
電纜故障定位儀在信號鑒別和測試過程中,，如果認為當前波形比較典型,，可以按動“暫停”鍵，暫停觸發(fā),，以便仔細觀察分析,。
在暫停狀態(tài)下，液晶屏閃爍顯示“暫停觸發(fā)”文字,，這時可按動t和u鍵來移動光標,，確定聲磁延時值。
要解除暫停狀態(tài),，只需再按一次“暫停”鍵,。