電纜故障定位儀

電纜故障定位儀，是一套綜合性的電纜故障探測儀器，它能對電纜的高阻閃絡故障，高低阻性的接地，短路和電纜的斷線，接觸不良等故障進行測試。電纜故障定位儀配備聲測法定點儀，它是可以用來準確測定故障點的精確位置。特別適用於測試各種型號、不同等級電壓的電力電纜及通信電纜。

基本介紹

• 中文名：電纜故障定位儀
• 套用：當代最先進的電子技術成果
• 工作原理：測量電纜故障故障性質
• 組成部分：電力電纜故障測試儀主機

探測方式

電纜故障定位儀採用多種探測方式，套用當代最先進的電子技術成果。採用計算機技術及微電子技術，具有智慧型化程度高、功能齊全、使用範圍廣、測試準確、使用方便等特點。

定位儀設計

檢測飛機電纜故障,在民航機務中是非常重要的;根據飛機電纜的自身特點,提出一種能對其進行有效測試與診斷的方法一低壓脈衝法,並利用單片機和CPLD技術,設計出飛機電纜缺陷檢測定位裝置;該定位儀主要由三部分構成,即:信號採集電路、系統控制電路、人機互動電路;同時,採用兩套品振,既保證了信號的高速採集,又滿足系統的低速處理,具有低成本、輕便靈巧、測試準確等特點;同時,除了套用于飛機電纜檢修外,還可進一步套用於電信、電力等部門的短距離電纜測試缺陷檢測.

工作原理

電纜故障定位儀

電力電纜故障測試儀由電力電纜故障測試儀主機、電纜故障定位儀、電纜路徑儀三個主要部分組成。電纜故障測試儀主機用於測量電纜故障故障性質，全長及電纜故障點距測試端的大致位置。電纜故障定點儀是在電纜故障測試儀主機確定電纜故障點的大致位置的基礎上來確定電纜故障點的精確位置。對於未知走向的埋地電纜，需使用路徑儀來確定電纜的地下走向。電力電纜故障進行測試的基本方法是通過對故障電力電纜施加高壓脈衝，在電纜故障點處產生擊穿，電纜故障擊穿點放電的同時對外產生電磁波並同時發出聲音。

弧反射法

（二次脈衝法）在電纜故障定位中的套用的工作原理：首先使用一定電壓等級、一定能量的高壓脈衝在電纜的測試端施加給故障電纜，讓電纜的高阻故障點發生擊穿燃弧。同時，在測試端加入測量用的低壓脈衝，測量脈衝到達電纜的高阻故障點時，遇到電弧，在電弧的表面發生反射。由於燃弧時，高阻故障變成了瞬間的短路故障，低壓測量脈衝將發生明顯的阻抗特徵變化，使得閃絡測量的波形變為低壓脈衝短路波形，使得波形判別特別簡單清晰。這就是我們稱之為的“二次脈衝法”。接收到的低壓脈衝反射波形相當於一個線芯對地完全短路的波形。將釋放高壓脈衝時與未釋放高壓脈衝時所得到的低壓脈衝波形進行疊加，2個波形會有一個發散點，這發散點就是故障點的反射波形點。這種方法把低壓脈衝法和高壓閃絡技術結合在一起，使測試人員更容易判斷出故障點的位置。與傳統的測試方法相比,二次脈衝法的先進之處，是將衝擊高壓閃絡法中的複雜波形簡化為最簡單的低壓脈衝短路故障波形，所以判讀極為簡單，可準確標定故障距離。

三次脈衝法

採用雙衝擊方法延長燃弧時間並穩弧,能夠輕易地定位高阻故障和閃絡性故障。三次脈衝法技術先進,操作簡單,波形清晰,定位快速準確,目前已經成為高阻故障和閃絡性故障的主流定位方法。三次脈衝法是二次脈衝法的升級，其方法是首先在不擊穿被測電纜故障點的情況下，測得低壓脈衝的反射波形，緊接著用高壓脈衝擊穿電纜的故障點產生電弧，在電弧電壓降到一定值時觸發中壓脈衝來穩定和延長電弧時間，之後再發出低壓脈衝，從而得到故障點的反射波形，兩條波形疊加後同樣可以發現發散點就是故障點對應的位置。由於採用了中壓脈衝來穩定和延長電弧時間，它比二次脈衝法更容易得到故障點波形。相對於二次脈衝法由於三次脈衝法不用選擇燃弧的同步時長，操作起來也跟加簡便。

相關套用

在電力行業和一些使用電纜的行業，非凡是在一些複雜的電力系統中，要找到地下電纜線路的故障是十分困難的事。但是，在這方面功能多樣且操作簡便的設備不斷出現，不但可以降低探測故障的高額成本，而且可以減少艱苦查找電纜故障時不可避免的長時間停電，給排除故障帶來了很多方便。

直埋電纜

在地下直埋電纜和地下住宅配電(URD)系統中探測故障是一件非常費時的事，並且會對用戶引起十分不便的停電，某些技術還可能會損壞電纜。而對一些技術要求高的設備，其操作較為複雜，只有受過嚴格培訓的操作人員才能使用，這給這類技術設備的推廣套用帶來了許多不便。因此，選擇合適的技術，部分地取決於故障探測器的設計人員了解的電纜系統設計的知識，也部分地取決於設備和操作人員對這方面的專業技術知識的了解。有了合適的設備和在現場工作的專業技術，是快速有效地探測故障的第一步。

錘擊(脈衝)法

許多電力公司採用錘擊(脈衝)法。這種技術在一個簡單的電纜系統中探測高阻故障是最有效的。錘擊法包括採用一個脈衝或衝擊電壓來衝擊停電的電纜，當一個有效的高壓脈衝擊中故障區域時，故障點就閃絡，並產生一個操作人員可聽見的沿電纜表面傳輸的錘擊聲。但探測電纜故障往往需要幾次錘擊，多次重複衝擊可能會損壞電纜。

不過據美國西雅圖市照明公司負責電氣安裝和維修的治理人員　Dennis　Minier說，由於這種方法簡便易行，因此他們一直採用錘擊法來探測電纜故障。

時域反射測量法

(TDR)是一種在電纜結構上通過改變所產生的脈衝反射來顯示的低壓電弧反射技術。這種脈衝反射是記錄在TDR的螢幕上，並且同特性圖形(在故障前進行和記錄的特性圖形)相比較，或者與同一條電纜線路上的健全相所作出的特性圖形相比較。故障點的距離是由圖形散射點來確定的。TDR法是探測低阻故障最有效的方法之一。問題是TDR的圖形分析需要經培訓過的和有經驗的操作員來進行分析操作。

高阻故障和複雜的系統，就要求設備具有更高的能量等級。高壓電弧反射的一些方法，例如數字式電弧反射法和差異電弧反射法，均要求非凡的設備和經嚴格培訓過的操作員操作。

電弧反射法

由於電弧反射法十分複雜，使得錘擊法仍然是最通用的套用技術。這種技術比較簡單，無需非凡的儀器，也不要求熟練的分析人員。而新儀器具有多功能性，用於錘擊法可以使電纜的潛在損壞減少到最小。

在電纜上使用脈衝的時間儘量短，且能提高故障探測效率，是許多電力公司共同追求的目標。在地下直埋電纜和簡單的地下住宅配電系統中，目前有兩種裝置可以達到以上兩個目標。

快速故障探測器

一種裝置是由美國加州帕洛阿爾托市的美國電力研究協會開發的，叫做快速故障探測器(FFF)。這種FFF可探測迴路斷電之前，當電纜第一次燃弧時由故障發射出的波形，而被捕捉的波形，經處理儲存在FFF監視器中，而監視器是連線在URD系統中通常的斷開點。這種裝置有兩個感測器，以便監視一個迴路兩半邊的暫態故障。當故障發生時，兩個暫態峰值之間的時間間隔給出了到故障點的距離。FFF能自動地工作，並且無需嚴格培訓的操作人員。這種廉價的裝置，完全可以安裝在URD迴路中，作為永久性的監測儀器，以探查所發生的故障。或者說在故障發生之後，該裝置可以作為探測工具使用。由於該裝置在故障之後採用電纜額定值或低於額定值的電壓脈衝進行一次性的衝擊，而且放電只進行一次，因此對電纜損壞的機會最小。

每一單相的開式輻射形或環形迴路，僅需要一台FFF，而3相系統則每相均需安裝一台裝置，通過RS-232接口可把故障位置信息傳送到電力公司總部快速回響的遙控通信計算機中心。

第一回響

另一種裝置叫做第一回響(First　Response)裝置，是一種電池供電的錘擊物高壓耦合器同一種單錘擊來組成隔離變壓器之間故障電纜段的電纜雷達系統，並能測量到故障點的距離。該裝置採用數字式電弧反射技術，探測時需要高能量的濾波器。在複雜系統中的高阻故障，常產生干擾信號，這些信號通過一些接頭和星形連線的分接頭，干擾探測，因此需要更高的能量來快速而準確地查明故障。專用的送電線路和複雜的網路系統，通常設有人孔和管道，而這些人孔和管道可能積聚大量的水，因而在城市和工業區里，這些複雜的網路系統往往產生許多由水導致的電纜故障。由於水的特性象緣絕體，因此探測水故障是很困難的，也就是說要探測到閃絡的準確故障點是困難的。為了探測閃絡，其電壓能級或脈衝發生器的電容必須提高到能引起擊穿為止。要查明紙絕緣的鉛包電纜(PILC)和擠壓絕緣電纜的水故障，使其引起閃絡的能級就需要高達5400J，這比探測URN故障所需能量高好幾倍。這就相應地要求裝設濾波器以便有效地保護儀器和操作人員免受來自高壓的危險。

位於美國馬里蘭州中部的巴爾的摩市煤氣和電力公司(BGE)，正在套用一種由AVO公司製造的先進的故障/電纜分析系統--Biddle　DART-6000，獲得了十分顯著的成效。該裝置可套用於許多種類型電纜中，能十分有效地提高故障探測效率，並可使衝擊時間最短。

BGE公司自1963年以來，已套用了雷達技術。對直線電纜的低阻故障、斷線故障及短路故障和許多乾紙/鉛包電纜故障，採用TDR法均能清楚地探明故障點。但是，TDR法有某些固有的限制，並且不能始終作為單獨的儀器和方法來探測擠壓絕緣電纜的高阻故障，及紙絕緣鉛包電纜的高阻水故障。另外，在探測多種星形連線的饋電線和充油輸電電纜的一些故障時，TDR的操作員也面臨著一些難以判定的問題。

早期的電弧反射技術，由於對電離故障僅要求低能脈衝，因此反射技術似乎符合探測URD系統的高阻擠壓電纜故障的要求。但是，當故障特性表明需要更高能級來擊穿故障時，就必須有一種更大和更好的濾波器，以保護儀器和操作員免遭高壓的危險。

Biddle　DART-6000採用計算機分析數據，用雷達探測，可適用常規的TDR法、電弧反射法、衝擊法(電流衝擊)和衰減法(電壓衝擊)等探測方法。差異電弧反射技術是由AVO公司的首席科學家JP　Steiner提出的，用來幫助操作員作出判定。DART技術通過衝擊前和衝擊時，凍結TDR的一些軌跡(圖形)來提高標準的電弧反射法的探測能力。這一技術排除了那些無關的和干擾的反射，僅留下由故障引起的TDR反射。這種探測方法可套用於探測複雜系統，並且簡化了TDR的信號判定過程。

DART-6000系統配有大功率濾波器，可承受3000000J/h的衝擊，完全能與大型脈衝發生器相匹配。該設備答應把高達1000A的電流輸送到故障點。Biddle濾波器對BGE公司所用脈衝發生器(錘擊器)無非凡限制。因此該設備為使用者提供了在探測各種電纜故障狀態時，僅需一台設備就能完成多種工作的可能性。

自DART-6000投入市場以來，逐漸顯出它的優越性能。在探測地埋擠壓絕緣電纜故障時，其成功率高達99.5。在探測其他電纜系統的故障時，例如電網饋電線、配電饋電線、PILC故障和某些水故障方面，其探測成功率也達70以上。目前，DART-6000與BGE公司製造的20kV/30-Mfd、40kV/12-Mfd及25kV/12-Mfd的錘擊器(脈衝發生器)相結合的探測設備，相繼投入了市場，獲得了較高的市場占有率。