*章 3M2773低壓電纜故障測試儀概述

一、用途

用于電力電纜的故障測試，是一套集成化設備，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(diǎn)

路徑探測

電纜路徑探測信號發(fā)生器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)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的分體設備，其設備件數、體積、重量均大幅縮減，且功能強大、簡(jiǎn)單易用、小巧便攜，是傳統設備的換代產(chǎn)品。

二、3M2773低壓電纜故障測試儀功能特點(diǎn)

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(diǎn)

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(xiàn)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(xiàn)上采集信號，與高壓部分隔離，安全可靠。

定點(diǎn)功能：

聲磁同步接收，抗干擾能力強。

聲磁信號波形顯示，信號和噪聲易于區分。

光標測量聲磁延時(shí)，判斷故障點(diǎn)的遠近。

可根據磁場(chǎng)波形的初始極性，在定點(diǎn)的同時(shí)進(jìn)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(dòng)功率匹配和保護，無(wú)需人工調整。

較大功率輸出。

音峰／音谷法路徑探測。

信號幅值顯示。

可進(jìn)行80％法或45°法測深。

大屏幕液晶顯示，界面友好、簡(jiǎn)單易用。

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

內置大容量鋰離子電池供電，配快速充電器。

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

集成化設備，小巧便攜。

三、技術(shù)指標(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：2m。

聲磁同步定點(diǎn)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(diǎn)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(kāi)路電壓≥100Vp-p；短路電流≥300mA；

根據實(shí)際負載全自動(dòng)匹配；自動(dòng)短路保護。

電源：

電池（M&T）：內置鋰離子電池組，標稱(chēng)電壓7.4V，容量3000mAH。

功耗：主機（M）400mA，可連續使用時(shí)間>6小時(shí)；

信號發(fā)生器（T）500mA?？蛇B續使用時(shí)間>5小時(shí)；

充電器（M&T）：輸入AC220V±10%，50Hz；標稱(chēng)輸出8.4V，DC1A。

充電時(shí)間（M&T）：<4小時(shí)。

顯示方式：主機（M）320×240點(diǎn)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(diǎn)

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(wàn)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，則應測試導體是否斷線(xiàn)：在電纜的一端將三相短接并對地短路，在另一端重復測量，判斷是否斷線(xiàn)。

明確故障性質(zhì)后，需選擇不同的測距和定點(diǎn)方法，見(jiàn)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(diǎn)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備中，需另配）。

（2）音頻法定點(diǎn)低阻故障為備選方案，聲磁同步不成功時(shí)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(jiǎn)介

本綜合測試儀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(jiǎn)稱(chēng)主機）

主機有以下功能，并根據不同功能使用相應附件：

低壓脈沖測距，附件：低壓脈沖測試線(xiàn)

脈沖電流測距，附件：脈沖電流耦合器

聲磁同步定點(diǎn)，附件：定點(diǎn)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(jiǎn)稱(chēng)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(xiàn)、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(guān)結構如圖2-1-1所示：

                 圖 2-1-1 主機外觀(guān)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容：

液晶屏幕：

顯示各種信息，顯示的內容在以后章節中有詳細介紹。

模式選擇鍵及相應指示燈：

面板右上角區域的按鍵用來(lái)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(jìn)入低壓脈沖測距模式（開(kāi)機默認）。

 脈沖電流  鍵：進(jìn)入脈沖電流測距模式。

 定點(diǎn)  鍵：進(jìn)入聲磁同步定點(diǎn)模式。

 路徑  鍵：進(jìn)入路徑探測接收模式。

測試鍵和信號指示燈（面板右下角區域）：

 測試  鍵：低壓脈沖模式：按一下進(jìn)行一次測試;

脈沖電流模式：按一下進(jìn)入等待觸發(fā)狀態(tài);

定點(diǎn)、路徑模式：無(wú)效。

 信號  指示燈：低壓脈沖模式：進(jìn)行測試時(shí)閃亮一次;

脈沖電流模式：觸發(fā)時(shí)閃亮一次;

定點(diǎn)模式：磁場(chǎng)觸發(fā)時(shí)閃亮一次;

路徑模式：無(wú)效。

測距模式（低壓脈沖/脈沖電流）相關(guān)按鍵的基本功能：

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

范圍＋/－鍵：用來(lái)改變當前測試范圍（量程）。

鍵：用來(lái)移動(dòng)光標。

定位／確定鍵：定位功能：自動(dòng)移動(dòng)光標，定位故障點(diǎn)。

確定功能：當某些操作需要時(shí)，用來(lái)進(jìn)行確認。

 增益＋/－：用來(lái)調整信號增益。

 開(kāi)關(guān)鍵：長(cháng)按1秒鐘有效，用來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉儀器電源。

鍵：背光鍵，用來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉液晶屏背光。背光功能為按鍵抬起執行。

 存儲  鍵：用來(lái)存儲當前波形。

 后翻  和  前翻  鍵：當調出SD卡已存儲的波形時(shí)，用來(lái)選擇需要查看的波形，后翻選擇上一個(gè)，前翻選擇下一個(gè)。

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，則執行鍵旁邊標注的上檔功能：

 波速  ＋/－鍵：用來(lái)調整電纜波速度。

鍵：比例縮放鍵，用于對波形的縮?。糯箫@示。

 光標切換  鍵：用來(lái)切換虛實(shí)光標。

 暫存  鍵：在儀器內存中暫存當前波形，以備雙波形比較。

 比較  鍵：同時(shí)顯示當前波形和暫存波形，以便比較兩波形的異同。

 調出  鍵：調出SD卡中存儲的歷史波形。

3M2773頂部接口板見(jiàn)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(xiàn)；

             脈沖電流模式下，接脈沖電流耦合器。

定點(diǎn)插口：定點(diǎn)模式下，接定點(diǎn)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(lái)存儲測距波形。需要時(shí)將SD卡插入插槽，按壓到底；需要取出時(shí)，按一下SD卡，將自動(dòng)彈出。

主機側面接口板見(jiàn)圖2-1-4所示：

耳機插口：用來(lái)在定點(diǎn)、路徑模式下，接耳機監聽(tīng)聲音。

充電插口：用來(lái)接充電器，對儀器內置電池充電。

聲音增益：定點(diǎn)模式下，用來(lái)調整聲音信號增益。

磁場(chǎng)/路徑增益：定點(diǎn)模式下，用來(lái)調整磁場(chǎng)信號增益。路徑模式下，用來(lái)調整路徑信號增益。

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(guān)結構如圖2-2-1所示：

                    圖2-2-1 信號發(fā)生器外觀(guān)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容：

表頭：正常情況下用來(lái)顯示輸出電流，其滿(mǎn)幅值為500mA；

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

 開(kāi)關(guān)  鍵：長(cháng)按1秒鐘有效，用來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉儀器電源。

 電池檢測  鍵：用來(lái)檢測電池電量水平，按下后觀(guān)察表頭顯示可判斷電池電量是否正常。本功能在開(kāi)機和關(guān)機狀態(tài)下均可使用，“電源“指示燈：用來(lái)表示電源狀態(tài)。開(kāi)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(dòng)關(guān)機，燈滅。

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

主機側面接口板見(jiàn)圖2-1-4所示：

輸出模式選擇開(kāi)關(guān)：用來(lái)選擇連續或斷續輸出。斷續輸出時(shí)以輸出0.5秒，停止0.5秒的節奏發(fā)射信號。

輸出插口：用來(lái)接輸出連接線(xiàn)，對目標電纜發(fā)射信號。

充電插口：用來(lái)接充電器，對儀器內置電池充電。

第三章 低壓脈沖法測距

一、3M2773適用范圍

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

二、3M2773工作原理

低壓脈沖法使用時(shí)域反射法（TDR）原理，又叫脈沖反射法。測試時(shí)向電纜注入一低壓脈沖，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(lái),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(kāi)始計時(shí)，到接收到故障點(diǎn)的反射脈沖共需時(shí)Δt；脈沖行波傳播速度為V，則故障點(diǎn)距離Lx為： （3-1）

不匹配點(diǎn)的反射系數ρ為：   （3-2）

其中為故障點(diǎn)的輸入阻抗，為線(xiàn)路的特性阻抗。從式3-2可得到：斷線(xiàn)故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同；而短路（混線(xiàn)）故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反。因此通過(guò)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(xiàn)故障反射波形          圖3-2-2低阻/短路故障反射波形

三、3M2773測試步驟

1、接線(xiàn)：

首先用放電棒將電纜各相線(xiàn)對地充分放電；將低壓脈沖測試線(xiàn)的插頭接主機頂接口板的  測距  信號插口，測試線(xiàn)的的兩個(gè)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(xiàn)圖

2、選擇工作模式：

長(cháng)按  開(kāi)關(guān)  鍵打開(kāi)電源，按  低壓脈沖  鍵，進(jìn)入低壓脈沖測距模式（開(kāi)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(shí)選擇的范圍應大于電纜全長(cháng)至少幾百米，如：電纜全長(cháng)為800m，則應選擇2km范圍，而不應選擇1km。若發(fā)現可疑點(diǎn)較近，為了得到更高的測距分辨率，可以適當將范圍縮小。每改變一次范圍，儀器會(huì )自動(dòng)進(jìn)行一次測試。

4、設定波速：

根據電纜的類(lèi)型設定合適的波速。

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(chǎng)家或不同批次的電纜，即使是相同型號，其波速也會(huì )有細微差別，當需要測距時(shí)，需根據已知的電纜全長(cháng)校準波速度，參見(jiàn)本節第11條。

5、測試：

按一次 測試  鍵，即進(jìn)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(jìn)行顯示。

6、調整增益：

增益是指儀器對信號的放大倍數，調節增益可以改變的波形幅值，一般要調到需要的波形幅值足夠大且不失真。

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

6、光標定位：

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

注意：光標在其他位置時(shí)，顯示的距離沒(méi)有意義。

自動(dòng)定位方法：按  定位/確認  鍵，儀器進(jìn)行自動(dòng)光標定位。如果自動(dòng)定位沒(méi)有得到正確結果，應進(jìn)行人工定標。

手動(dòng)光標定位方法：按鍵，可以左右移動(dòng)光標。圖3-3-3為一個(gè)典型的混線(xiàn)故障波形，虛線(xiàn)光標位置即為故障點(diǎn)距離：320m。因為波形向下，故判斷為混線(xiàn)故障；若波形向上，則為斷線(xiàn)故障。

圖3-3-3典型的混線(xiàn)故障波形定位

6、波形縮放：

如果需要精細觀(guān)察，從而得到更高的測距分辨率，可以將波形進(jìn)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(wú)法進(jìn)行自動(dòng)定位。

6、波形暫存和比較：

通過(guò)比較電纜故障線(xiàn)對和完好線(xiàn)對的波形，可以更容易識別故障點(diǎn)。

波形比較方法：首先測試得到故障線(xiàn)對波形，按 暫存 鍵，將當前波形在儀器內存中暫存，屏幕左上角顯示暫存標志。然后在條件不變的情況下測試一條完好線(xiàn)對的波形，按 比較 鍵，屏幕上將同時(shí)顯示兩條波形，屏幕上部顯示雙波形比較標志。通過(guò)比較兩波形的異同，可以幫助尋找故障點(diǎn)。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(diǎn)和參照點(diǎn)（如電纜接頭）的相對距離，操作如下：

3M2773開(kāi)機后默認實(shí)光標在*位置；調整虛光標將其移動(dòng)到參照點(diǎn)；按 光標切換  鍵，實(shí)光標和虛光標的位置互換，現在實(shí)光標位于參照點(diǎn)，虛光標位于*；調整虛光標移動(dòng)到故障點(diǎn)，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：

根據已知的電纜全長(cháng)，可以校準波速度。

用一段已知長(cháng)度的同類(lèi)型電纜，測量其對端開(kāi)路和短路波形并比較，將虛光標移動(dòng)到波形明顯分叉處，調整波速使得長(cháng)度測量值和已知長(cháng)度相同，則此時(shí)的波速為本條電纜的實(shí)際波速。

8、波形存儲和查看：

按  存儲  鍵將在SD卡中存儲當前測試的波形，按  調出  鍵（即同時(shí)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(jìn)行計算機存檔管理，或需要進(jìn)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卡中存儲的波形數據導入計算機，在后臺軟件的支持下可以進(jìn)行存檔、分析和打印。

第四章 3M2773脈沖電流法測距

一、適用范圍

脈沖電流法用于電纜的高阻和閃絡(luò )性故障的測距，需要和高壓沖擊信號發(fā)生器配合使用。

二、工作原理

1、基本原理：

當電纜故障點(diǎn)絕緣電阻較大(大于10倍電纜特性阻抗,Rf＞10Zc≈200Ω)時(shí)，故障點(diǎn)的反射系數很小，造成反射脈沖無(wú)法分辨，因此低壓脈沖法無(wú)法測距。

使用高壓發(fā)生器向故障電纜施加高壓，使得故障點(diǎn)擊穿放電，放電脈沖在故障點(diǎn)和測試端之間來(lái)回反射，用儀器采樣記錄此信號并測量時(shí)間差，將得到故障點(diǎn)的距離。

有兩種方法可以采集放電脈沖信號：電壓取樣和電流取樣，采用電流取樣即為脈沖電流法：電流耦合器采集測試地（電纜金屬外皮）流回高壓儲能電容的電流，與高壓部分*隔離，安全可靠，波形較易識別。

2、直閃法：

直流高壓閃絡(luò )法（直閃法）用于測量閃絡(luò )性故障，即故障點(diǎn)絕緣電阻*，但在做耐壓試驗時(shí)電壓上升到一定水平產(chǎn)生閃絡(luò )擊穿的故障。

直閃法原理如圖4-2-1所示，其中T1為調壓器；T2為高壓變壓器，容量應在1KVA左右；VD為高壓硅堆；C為高壓儲能電容器，容量在2μF以上；L為電流耦合器。調節T1調壓器，使得輸出電壓逐漸升高，直至故障點(diǎn)擊穿。

              圖4-2-1 直閃法原理圖

直閃法的波形如圖4-2-2所示:

        圖4-2-2 直閃法波形

3．沖閃法：

當電纜故障點(diǎn)的電阻不是很高時(shí)，故障點(diǎn)的泄漏電流較大，如果使用直閃法，因T2高壓變壓器的內阻很大，輸出電壓將無(wú)法升高到閃絡(luò )電壓，這時(shí)必須使用沖擊高壓閃絡(luò )法（沖閃法）。沖閃法也適用于大多數閃絡(luò )型故障。

沖閃法原理如圖4-2-3所示，它與直閃法基本相同，區別在于在儲能電容C和電纜之間串入一球間隙G。調節T1調壓器對電容C充電，當電容電壓上升到一定程度時(shí)，球間隙G擊穿，電容C對電纜放電，由于電容的內阻極小，輸出電壓將能足夠高并使得故障點(diǎn)擊穿。

              圖4-2-3 沖閃法原理圖

沖閃法的波形如圖4-2-4所示:

       圖4-2-4 沖閃法波形

三、測試步驟

1、接線(xiàn)：

使用脈沖電流法必須配合使用高壓沖擊信號發(fā)生器，推薦使用集成化的設備，操作簡(jiǎn)單，安全可靠；也可以使用由分立器件組合成的高壓沖擊放電裝置。

測試接線(xiàn)如圖4-3-1所示。

              圖4-3-1 與其他高壓設備配合使用

以電纜相對地故障為例，將高壓發(fā)生器的高壓輸出線(xiàn)連接電纜故障相，測試地線(xiàn)連接電纜的金屬護套；將脈沖電流耦合器掛在測試地線(xiàn)上，耦合器輸出插頭接主機  測距  信號插口。

若電纜是相間故障，則需將高壓發(fā)生器測試地線(xiàn)連接另一故障相，并將其接地。

2、選擇工作模式：

按 脈沖電流 鍵，進(jìn)入脈沖電流測距模式，其顯示界面和低壓脈沖法基本相同。

3、選擇測試范圍：

初始測試時(shí)選擇的范圍應大于電纜全長(cháng)至少幾百米，如：電纜全長(cháng)為800m，則應選擇2km范圍，而不應選擇1km。

若發(fā)現可疑點(diǎn)較近，為了得到更高的測距分辨率，可以適當將范圍縮小。

如果確信故障點(diǎn)已經(jīng)放電（觀(guān)察高壓發(fā)生器的高壓表，發(fā)現放電時(shí)電壓跌落明顯，說(shuō)明已放電），但仍然沒(méi)有得到放電波形，說(shuō)明故障點(diǎn)的擊穿延時(shí)有可能較長(cháng)，可以適當將范圍增大再測試。

4、設定波速：

根據電纜類(lèi)型設定合適的波速。

5、測試并調整增益：

按 測試 鍵，儀器進(jìn)入等待觸發(fā)狀態(tài)，當高壓發(fā)生器對電纜放電后，儀器觸發(fā)、采集并顯示波形。若波形過(guò)小須調高增益，反之調低，再重復測試，直至獲得滿(mǎn)意的脈沖電流波形。

6、故障點(diǎn)定位：

采集到波形后，按鍵將虛光標定位在*個(gè)放電脈沖起始點(diǎn)，再按 光標切換 鍵，將虛光標變?yōu)閷?shí)光標，再移動(dòng)虛光標移動(dòng)到第二個(gè)脈沖起始點(diǎn)，其相對距離即為故障點(diǎn)。

按 定位／確定 鍵，儀器能自動(dòng)進(jìn)行計算和定標。

           圖4-3-3 典型的沖閃法波形

6、定標時(shí)的注意事項：

直閃法和沖閃法的區別在于沖閃波形往往有球間隙放電形成的脈沖，而且從球間隙放電到故障點(diǎn)擊穿有一定延時(shí)；

由于雜散電感的影響，往往在反射脈沖波頭有向上凸起，應注意將虛光標定位于向上凸起的起始點(diǎn)；

利用比例放大功能定標；

反射波頭的凸起起始點(diǎn)有時(shí)不易定位，往往造成測距值略大于實(shí)際故障距離；

故障點(diǎn)必須擊穿才能正確測距，判斷故障點(diǎn)是否擊穿的方法：

故障點(diǎn)擊穿時(shí)，球間隙放電聲清脆響亮，火花較大。而沒(méi)擊穿時(shí)，一般球間隙放電聲嘶啞，不清脆，而且火花較弱。

電纜故障點(diǎn)擊穿時(shí)，電壓表指針擺動(dòng)范圍較大。而未擊穿時(shí)，電壓表擺動(dòng)較小，根據儀器記錄波形判斷。圖4-3-5為電纜未擊穿時(shí)的典型波形。              

圖 4-3-5 故障點(diǎn)未擊穿時(shí)的典型波形

第五章 聲磁同步定點(diǎn)

一、工作原理

3M2773采用波形顯示的聲磁同步法進(jìn)行故障定點(diǎn)，是一種非常、且*性很好的定點(diǎn)方法，其原理基于傳統的聲測定點(diǎn)法，但有多項改進(jìn)和提高。

當高壓發(fā)生器對故障電纜進(jìn)行直流高壓沖擊，使故障點(diǎn)擊穿放電，放電產(chǎn)生的機械振動(dòng)傳到地面，振動(dòng)信號被高靈敏度的傳感器拾取，經(jīng)放大后用耳機監聽(tīng)，便可以聽(tīng)到“啪、啪”的聲音。這就是傳統的聲測法定點(diǎn)的基本原理。

傳統的聲測法定點(diǎn)儀一般僅使用耳機監聽(tīng)，或輔以表頭指針擺動(dòng)來(lái)分辨故障點(diǎn)放電聲音。由于放電聲一瞬既逝，而且和環(huán)境噪聲區別不大，往往給經(jīng)驗不是十分豐富的操作者帶來(lái)很大困難。

傳統聲測法經(jīng)改進(jìn)后即為聲磁同步法，利用高壓沖擊放電瞬間的強大電磁場(chǎng)信號，觸發(fā)一個(gè)指示燈閃亮（或表針擺動(dòng)），對聲音進(jìn)行同步。若聽(tīng)到“啪、啪”聲的同時(shí)看到指示燈閃亮（或表針擺動(dòng)），表明聽(tīng)到的聲音是故障點(diǎn)放電聲。聲磁同步法對聲測法改進(jìn)很大，但仍然主要靠人耳對聲音進(jìn)行判斷，仍然對操作者的經(jīng)驗有很高要求。

本儀器利用放電脈沖磁場(chǎng)作為同步信號，對聲音進(jìn)行數字化采樣，將聲音波形顯示出來(lái)，波形可以持續保持，避免了聲音轉瞬即逝的缺點(diǎn)，而且故障點(diǎn)放電波形和噪聲有明顯的區別，更重要的是多次放電的聲音波形均非常相似，當觀(guān)察到多次放電的聲音波形相同時(shí)，可以明確判斷已經(jīng)采集到了放電聲音。

現場(chǎng)測試時(shí)，往往已經(jīng)聽(tīng)到故障點(diǎn)放電聲，但僅靠聲音強弱仍很難判定故障點(diǎn)位置，特別是當電纜敷設在管道里面時(shí)，困難更大。通過(guò)檢測電磁信號和聲音信號之間的時(shí)間差，可以解決這個(gè)問(wèn)題。由于電磁信號的傳播速度是光速，從電纜傳播到傳感器的時(shí)間可以忽略不計；而聲音傳播速度相比起來(lái)慢的多，為每秒幾百米的量級；因此，通過(guò)檢測電磁、聲音信號之間的時(shí)間差，可以判斷故障點(diǎn)的遠近。當不斷移動(dòng)傳感器，找到聲磁時(shí)間差小的點(diǎn)，則其下方就是故障點(diǎn)。應該指出，由于很難知道聲音在電纜周?chē)橘|(zhì)中的傳播速度，也不知道電纜埋設的具體深度，所以不可能確切計算出傳感器和故障點(diǎn)之間的水平距離。

二、高壓發(fā)生器的接線(xiàn)方法

聲磁同步定點(diǎn)需要配合使用高壓沖擊信號發(fā)生器，并工作在周期放電狀態(tài)。

1、相線(xiàn)對鎧裝接法：

當發(fā)生相地故障、相間合并對地故障，或斷線(xiàn)合并接地故障，總之只要存在相對地絕緣損壞，均優(yōu)先采用相對鎧接法，其優(yōu)點(diǎn)為故障點(diǎn)放電聲的傳播衰減較小。

如圖5-2-1所示，將高壓發(fā)生器的高壓輸出連接電纜故障相，測試地連接電纜的金屬鎧裝。

                       圖5-2-1 相對鎧接法

2、相間接法：

當發(fā)生單純相間故障（沒(méi)有合并接地）時(shí)，使用相間接法。如圖5-2-2所示，將高壓發(fā)生器的高壓輸出和測試地連接兩故障相，其中一故障相需進(jìn)行安全接地。

                        圖5-2-2 相間接法

3、斷線(xiàn)故障的接法：

對于單純斷線(xiàn)故障（沒(méi)有發(fā)生合并接地），接線(xiàn)示意圖如圖5-2-3所示：

                 圖5-2-3 斷線(xiàn)故障接線(xiàn)示意圖

將高壓發(fā)生器的高壓輸出線(xiàn)和測試地線(xiàn)分別接電纜的一完好相線(xiàn)和故障相線(xiàn)，在電纜的遠端將兩項短路。

三、定點(diǎn)步驟

1、連接傳感器和耳機：

將定點(diǎn)傳感器接主機定點(diǎn)信號插口，耳機接耳機插口。如圖5-3-1所示：

2、選擇工作模式：

按 定點(diǎn) 鍵，進(jìn)入聲磁同步定點(diǎn)模式，其顯示界面如圖5-3-2所示：

       圖5-3-2 主機定點(diǎn)模式的配置

3、選擇定點(diǎn)區域：

在定點(diǎn)之前，首先應明確電纜路徑。如果圖紙資料不完整，應進(jìn)行路徑探測，并做好標志。

根據測距結果，考慮電纜頭盤(pán)余量、地形因素，粗略確定故障點(diǎn)位置，由于不可避免的存在估算誤差，一般應在（測距值 ± 50m）之間定點(diǎn)。

注意：在脈沖電流測距時(shí)，由于放電波形的起始處一般都有向上的小幅凸起，造成不易定位，一般測距值均略大于實(shí)際故障距離，長(cháng)約10~20m。

在選定的區域，將傳感器平放于電纜正上方的地面，觀(guān)察波形并用耳機監聽(tīng)，開(kāi)始定點(diǎn)。

4、調整磁場(chǎng)增益：

當高壓發(fā)生器開(kāi)始對故障電纜周期放電后，調整儀器主機的“磁場(chǎng)增益”旋鈕，使“信號”指示燈的閃亮和高壓發(fā)生器的放電形成同步，正常同步時(shí)的磁場(chǎng)波形和圖5-3-2所示的非常相似。如果“信號”指示燈閃亮頻率很快（如1－2秒閃亮一次），而且磁場(chǎng)波形尖細，毛刺較多，這是由于磁場(chǎng)增益過(guò)大，造成電磁噪聲錯誤觸發(fā)，此時(shí)需要將磁場(chǎng)增益適當調小。

5、調整聲音增益：

當調整好磁場(chǎng)增益正常同步后，再調整“聲音增益”旋鈕。 當“信號”指示燈閃亮時(shí)，聲音信號同步采樣一次，波形更新。調整“聲音增益”旋鈕，使聲音波形足夠大且不失真。

聲音信號（包括噪聲）在不斷變化，要隨時(shí)看到真實(shí)的聲音波形，需要不斷地調整其增益，但根據經(jīng)驗，聲音信號增益可以調的較大，只要不是每次都失真即可，不必隨時(shí)調整。

6、尋找并逼近故障點(diǎn)：

以大約0.5~2m的間隔移動(dòng)傳感器，如果連續幾次放電，均沒(méi)有看到如圖5-3-2所示的典型聲音波形，則應繼續向前移動(dòng)，直至多次放電的聲音波形都與典型波形非常相似,而且穩定（除非當時(shí)有很大的噪聲出現），說(shuō)明已經(jīng)到了故障點(diǎn)的附近，采集到了真正的故障點(diǎn)放電聲音信號。這時(shí)用耳機監聽(tīng)，會(huì )在“信號”指示燈閃亮的同時(shí)，聽(tīng)到較沉悶的一聲“啪”。一般來(lái)說(shuō)，靠觀(guān)察聲音波形得到的響應范圍大于聽(tīng)聲的響應范圍，而且單純聽(tīng)聲較難分辨。

7、測量聲磁延時(shí)，定位：

看到放電聲音波形后，按鍵移動(dòng)光標，將其移動(dòng)到聲音波形的起始點(diǎn)上，在聲音波形顯示區的右上角顯示聲磁延時(shí)值，如圖5-3-2所示。此延時(shí)值能代表故障點(diǎn)的遠近，但由于很難確知聲音在電纜周?chē)鷱碗s介質(zhì)中的傳播速度，也不知道電纜埋設的具體深度，所以不能計算出傳感器和故障點(diǎn)之間的水平距離。

注意：光標在其它位置時(shí)，顯示的聲磁延時(shí)值沒(méi)有意義。

以較小的間隔不斷改變傳感器的位置，并測量聲磁延時(shí)，直至找到延時(shí)值小的點(diǎn)，其正下方即是故障點(diǎn)，誤差在0.2m之內。

8、利用磁場(chǎng)極性進(jìn)行輔助路徑探測：

在電纜的兩側，磁場(chǎng)波形的極性相反，可由此進(jìn)行輔助路徑探測。此功能在終確定故障點(diǎn)位置時(shí)比較有用。

9、注意事項：

盡量不要將傳感器置于電纜本體上進(jìn)行定點(diǎn)，否則會(huì )在電纜任何位置都能聽(tīng)到微弱的啪啪聲，此為大電流瞬間放電形成的電應力造成的震動(dòng)，整條電纜上均存在，不能利用此信號進(jìn)行定點(diǎn)。

有時(shí)電應力震動(dòng)也能傳到地面。在遠離故障點(diǎn)時(shí)，如果非常仔細的監聽(tīng)，有時(shí)能夠在電纜全長(cháng)上都能聽(tīng)到很微弱的啪啪聲，且不會(huì )隨傳感器位置的不同而發(fā)生變化，此即為電應力震動(dòng)，其與真正的故障放電聲差別很大，注意不要誤判。

第六章 路徑探測

一、工作原理

電纜路徑探測的基本原理，是用探測線(xiàn)圈感知加載在待測電纜上的交變電流引起的電磁場(chǎng)。進(jìn)行路徑探測時(shí)，需要用信號發(fā)生器向電纜發(fā)射音頻信號，用主機進(jìn)行接收。

二、信號發(fā)生器的接線(xiàn)和使用方法

1、芯線(xiàn)-大地接法

芯線(xiàn)-大地接法是對離線(xiàn)電纜（退出運行的不帶電電纜）進(jìn)行路徑探測和鑒別的基本接線(xiàn)方式，信號強，并能大程度地抗干擾。

                   圖6-2-1 芯線(xiàn)－大地接線(xiàn)法

如圖6-2-1所示，將電纜金屬鎧裝（護層）兩端的接地線(xiàn)均解開(kāi)，低壓電纜的零線(xiàn)和地線(xiàn)的接地也應解開(kāi)，將信號發(fā)生器輸出線(xiàn)的紅色鱷魚(yú)夾夾一條完好芯線(xiàn)，黑色鱷魚(yú)夾夾在打入地下的接地釬上。在電纜的對端，對應芯線(xiàn)接打入地下的接地釬。

注意，盡量使用接地釬，而不要直接用接地網(wǎng)！至少在電纜的對端必須用接地釬，接地釬還需要離開(kāi)接地網(wǎng)一段距離，否則會(huì )在其他電纜上造成地線(xiàn)回流，影響探測效果。

2、相線(xiàn)－護層接法：

                      圖6-2-2 相線(xiàn)－護層接法

如圖6-2-2所示，發(fā)射信號加在電纜一相和護層之間，對端相線(xiàn)和護層短路，護層兩端保持接地。

這種接法比較簡(jiǎn)單，但輻射出的有效信號較小，如果是多條電纜并行敷設，信號也會(huì )傳播到其他電纜上，造成干擾。故此方法適用于簡(jiǎn)單現場(chǎng)，若遇到多條電纜不易區分的問(wèn)題，可換用芯線(xiàn)-大地接法。

3、連續／斷續輸出模式選擇

使用連續輸出模式能夠滿(mǎn)足絕大多數探測工作的需要；在干擾較大的場(chǎng)合可以考慮換用斷續輸出模式，有助于區分真實(shí)信號和背景噪聲。

需要時(shí)，操作信號發(fā)生器側接口板上的開(kāi)關(guān)進(jìn)行“連續”/“斷續”模式切換。

4、信號發(fā)射

接好線(xiàn)后，長(cháng)按  開(kāi)關(guān)  鍵打開(kāi)電源，儀器根據負載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)全自動(dòng)阻抗匹配，表頭顯示輸出電流的大小。

可以通過(guò)觀(guān)察電流大小，來(lái)判斷電纜電流回路的阻抗情況，電流大說(shuō)明回路阻抗小，信號強，易于探測；反之說(shuō)明阻抗大，信號弱，探測靈敏度降低；如果輸出電流很小，可能是因接線(xiàn)錯誤造成回路阻抗過(guò)大，或回路不通，可能無(wú)法探測。

5、電池檢測

需要檢測電池電量時(shí)，按  電池檢測  鍵，表頭顯示電池水平，指針位于綠色區域表示電池電量正常，若指針位于黃色區域，表示電池欠壓，仍可工作一小段時(shí)間，建議充電；若指針低于黃色區域，表示電池電量不足，可能無(wú)法開(kāi)機，需充電后再使用。

三、路徑探測步驟

1、連接傳感器和耳機：

將路徑傳感器接主機 路徑 信號插口，耳機接 耳機 插口。如圖6-3-1所示：

            圖6-3-1 主機路徑探測模式的配置

2、選擇工作模式：

按  路徑  鍵，進(jìn)入路徑探測模式，其顯示界面如圖6-3-2所示：

              圖6-3-2 定點(diǎn)顯示界面

3、音峰法探測：

旋轉傳感器，使其軸線(xiàn)與提桿垂直、與地面水平，手提傳感器時(shí)，應盡量保持傳感器軸線(xiàn)垂直于電纜，如圖6-3-3(a)所示。將傳感器橫切可能的電纜路徑，觀(guān)察信號幅值，越接近電纜，信號越強，耳機聲音也越大，當位于電纜正上方時(shí)，信號強，故為音峰法。信號的響應曲線(xiàn)圖6-3-3（b）所示。

為了正確觀(guān)察信號幅值，應調整信號增益：當傳感器位于電纜正上方信號強時(shí)，信號幅值在40~80%之間比較合適。如果信號幅值過(guò)大，應逆時(shí)針旋轉“路徑增益”旋鈕以減小增益；反之應調大增益。

   a）傳感器方向示意                (b) 信號響應曲線(xiàn)

                  圖6-3-3 音峰法示意圖

4、音谷法探測：

旋轉傳感器，使其軸線(xiàn)與提桿同向、與地面垂直，如圖6-3-4(a)所示。手提傳感器橫切可能的電纜路徑，觀(guān)察信號幅值，在電纜正上方時(shí)信號弱，偏離電纜，信號會(huì )增強，越過(guò)某一點(diǎn)后信號再次減弱。信號的響應曲線(xiàn)圖6-3-4(b)所示，為一馬鞍形曲線(xiàn)，因電纜正上方處于信號弱的谷值，故稱(chēng)音谷法。

音谷法同樣須調整路徑信號增益，使得信號強時(shí)，信號幅值在40~80%之間。

  （a）傳感器方向示意              (b) 信號響應曲線(xiàn)

                圖6-3-4 音谷法示意圖

5、80%法深度測量：

首先用音峰法找到信號幅值強的點(diǎn)，記下幅值數，然后左右水平移動(dòng)傳感器，找到左右兩側信號幅值減弱到大幅值80％的點(diǎn)，則兩點(diǎn)之間的距離等于電纜深度，如圖6-3-5所示。注意：如果存在鄰近管線(xiàn)，由于其感應電流的影響，大幅值點(diǎn)往往稍偏離待測電纜正上方，且兩側的大值到80％點(diǎn)的距離并不一定相等。

         圖6-3-5   80％法深度測量

6、45° 法深度測量：

在電纜兩側，分別反方向調整提桿，使傳感器軸線(xiàn)與地面成45°夾角，橫切電纜路徑，在兩側分別找到信號幅值弱的點(diǎn)，則兩點(diǎn)之間的距離為電纜深度的2倍，如圖6-3-6所示。

          圖6-3-6   45°法深度測量

第七章 儀器維護

一、充電

當主機屏幕上顯示的電池水平很低，或信號發(fā)生器“電源”指示燈閃爍時(shí)，需要對其充電，在繼續使用一小段時(shí)間后，儀器將自動(dòng)關(guān)機。

充電時(shí)，將充電器的輸出插頭插到儀器的 充電 插孔，充電器的電源插頭插市電220V插座，儀器開(kāi)始充電，充電器的指示燈指示充電狀態(tài)，紅燈表示正在充電，綠燈表示充電完成。將放完電的電池充滿(mǎn)大約需要4小時(shí)，充不滿(mǎn)也可以使用，超過(guò)4小時(shí)也不會(huì )損壞電池。