电缆测试仪的测试方法及测试原理简介

电缆故障测试仪工作原理是是怎么样的？~

输电电缆受外力、受潮、绝缘老化等损坏，会造成线路输电故障，严重影响正常生产和使用寿命。为了排除故障，必须迅速找到故障点，因此，需要电缆故障测试仪，很多人我不知道设备是如何工作的，本文将向您介绍该设备的工作原理。



一、 电缆故障测试仪直流故障测试方法的原理：直接闪络法适用于测量高电阻闪络故障，在实际测试中，操作方法和接线图与闪光法(无球隙)基本相同。直接闪光法也可分为电压采样法和电流采样法，我们建议使用当前抽样，当直流高压作用于故障相的某一值时，故障点被分解并短路，此时，从故障点产生反向转换电压V10。电压沿电缆传播。当故障传输到起始端时，起始端的阻抗大于电缆的特征阻抗，因此反射为2v10。此电压在故障点后继续向后传输和短路。因此，反射电压为-2v1。在负反射电压后，它被传输到始端，因此它来回几次，直到闪络放电一遍又一遍。

二、电缆故障测试仪的原理影响高压闪光测试方法：闪光法适用于高阻泄漏故障的检测。闪光测试也可用于其他类型的高电阻和低电阻故障。试验方法同直接闪蒸法。不同的是电缆不施加直流高压，而是通过球隙施加浪涌电压，使故障咔嚓放电，以及反射电压（或产生电流），仪器记录暂态，波形分析用于确定故障点的位置，它是测量高阻抗和闪络故障的主要方法，同样的采样方法分为电压采样和电流采样，当然，细分可以分为高端和低端电压采样、电感和电阻采样、启动和终端采样，由于低侧电流采样接线简单、可靠、易于识别，故推荐采用电流采样方法。

三、电缆故障测试仪低压脉冲试验方法的原理：本发明具有操作简单、波形识别容易、准确性高的特点，对于短路、低电阻和断线故障，该方法可以直接确定故障距离，即使没有这样的故障，也可以在高压闪络试验之前用低电压脉冲法测量电缆的全长或速度，与闪络试验波形相比，波形分析通常方便快捷地确定故障点。

电力电缆故障测试仪的工作原理实际上是非常简单的，只有了解其工作原理，才能更好地使用该设备。
回复者：华天电力

电缆故障测试仪的工作原理是什么？
其工作原理及组成介绍如下:
1、电缆故障测试仪的基本原理。根据故障检测原理，当仪器处于闪络触发模式时，故障点瞬时击穿放电形成的闪络回波是随机的单一瞬态波形，因此测试仪器应具有存储示波器功能，能够捕捉并显示单一瞬态波形。电缆故障测试仪采用数字存储技术，利用高速A/D转换器采样，将输入的瞬态模拟信号实时转换成数字信号，存储在高速存储器中，经CPU微处理器处理后，送入显示控制电路，成为定时点阵信息，然后在液晶屏上显示当前采样的波形参数。当仪器处于脉冲触发模式时，仪器按照一定的周期发出检测脉冲，将被测电缆和输入电路连接起来，并立即开始A/D工作。其采样、存储、处理和显示与前面的过程相同。液晶屏上应该会有反射的回声。
2.电缆故障测试仪基于微处理器，控制信号的发送、接收和数字处理。
微处理器完成的数字处理任务包括:数据采集、存储、数字滤波、光标移动、距离计算、图形比较、图像尺度扩展，直至送入LCD显示。它还可以根据需要通过通信端口与PC进行通信。
脉冲发生器根据微处理器发送的编码信号自动形成一定宽度的逻辑脉冲。该脉冲被传输电路转换成高振幅传输脉冲，并被发送到被测电缆。
高速A/D发生器将被测电缆返回的信号通过输入电路送到高速A/D采样电路转换成数字信号，然后送到微处理器进行处理。
键盘是人机对话的窗口，操作者可以根据测试需要通过键盘向计算机输入命令，然后计算机控制仪器完成某项测试功能。

任何电缆故障的测试，均以找到故障发生点为最终目的，但就其测试过程来说，一般分为三个步骤：一为故障距离粗测；二是寻找故障电缆埋设路径；三是精确定位故障点。当然，实际测试中，三个步骤是根据现场情况灵活运用的。
1、电缆故障粗测方法及发展历史概述
（1）、脉冲反射法：到了上世纪七八十年代，电缆故障测试普遍采用了闪测法测试，原理为脉冲反射法（也叫雷达法）。所用的仪器以电子管、晶体管电路为主，体积庞大。采用的显示器先后有示波管型闪测仪、存贮示波管型闪测仪等等。到了上世纪九十年代以后，随着计算机技术的普遍应用，智能型电缆故障闪络测试仪（闪测仪）开始投入使用，采用的测试原理依旧是脉冲反射法。采用的闪测仪从显像管显示到液晶显示，普遍应用单片机电路进行控制，使电缆故障的粗测工作进入到一个新境界。
（2）、电桥法：自从有了地埋电缆以后，电缆故障的检测工作就成了必须解决的问题。最初的电缆故障粗测工作，是用电桥平衡测试原理进行的，当时曾用过电阻电桥、电容电桥、低压电桥、高压电桥等。用电桥原理测试电缆故障距离，曾是上世纪六七十年代普遍采用的方法。到了2000年以后，使用电桥法测试原理的仪器还继续使用并且有所发展，使用计算机技术后，现在也出现了具有更高智能化的电桥测试仪（如高压数字电桥）。应用脉冲反射法（也有叫冲闪法）的智能型闪测仪，是目前应用范围最广，市场保有量最大的电缆故障粗测仪器。例如北京供电系统，由于地埋电缆使用时间长，电缆铺设量大，应用电缆故障测试仪的历史也较长，从1993年后10年间，购买的单片机控制的、DTC系列探测仪的早期产品、TC系列大屏幕液晶显示的电缆故障测试仪有50余套，几乎每个供电部门都使用。并且在有些供电部门，把该类电缆故障测试仪的使用，作为电缆测试工种高级工考试必须掌握的技能，笔者曾多次对北京供电系统进行过脉冲反射法电缆故障测试仪的技术培训。由于该类仪器应用时间长，对该类型的闪测仪的使用知识和使用经验的培训资料及专著种类较多，有利于用户及时掌握仪器的使用技巧。
脉冲反射法闪测仪的测试原理为：
测量电缆故障时，电缆可视为一条均匀分布的传输线，根据传输线（长线）理论，在电缆一端加脉冲电压，则此脉冲按一定的速度（决定于电缆介质的介电常数和导磁系数）沿线传输，当脉冲遇到故障点（或阻抗不均匀点）就会发生反射，用闪测仪记录下发送脉冲和反射脉冲之间的传输时间△T，则可按已知的传输速度V来计算出故障点的距离Lx，Lx=V·△T/2
测全长则可利用终端反射脉冲：L=V·T/2
同样已知电缆全长，可测出脉冲传输速度：V=2L/T
脉冲法测试分为低压脉冲法和高压脉冲法，二者测试原理是一样的，只是产生脉冲的方式不一样，智能型测试仪的故障距离计算是仪器自动完成的。
（3）、二次脉冲法：二次脉冲法其基本原理还是脉冲反射法，是近几年发展中的一种比较前沿的新的电缆故障粗测方法。其技术特点是：高阻故障呈现低压脉冲短路故障波形特征，容易判读。换句话讲，就是在用高压脉冲击穿高阻故障的瞬间，给故障电缆发射低压脉冲信号，用低压脉冲短路故障波形测试电缆高阻故障。与传统的测试方法相比,二次脉冲法的先进之处，是将冲击高压闪络法中的复杂波形简化为简单的低压脉冲短路故障波形。
二次脉冲法的关键是要给闪测仪加一个高频高压数据处理器。从测试原理讲，二次脉冲法的测试原理有其先进性，但是其测试仪器相对复杂，仪器使用也较普通的闪测仪复杂。
2、电缆路径探测方法介绍：
采用电磁波进行路径探测，是一种很成熟的方法，实际应用效果也很好。区别在于探测的电缆长度、探测深度，信号频率等各不相同。现在市场上大量应用的路径探测仪器，多为探测停电电缆，探测电缆长度大于10KM，探测电缆深度大于2m，电磁波频率1KHZ－20KHZ。如DTC系列电缆路径探测仪，电磁波频率为16KHZ,路径仪信号源发射峰值功率大于100W,即使电缆埋深2m,路径仪接收信号仍然很大。
图2 电缆周围磁场分布及路径探测原理示意图
电缆路径探测原理简介
电缆故障探测仪寻测电缆路径原理为：给被测试电缆加一电磁波信号，通过定点仪磁信号接收路径信号寻测电缆路径。根据电缆正上方地面接收电磁信号最小的特点，可以准确地找到电缆埋设位置。电缆周围磁场分布及路径探测原理如图2所示：
3、电缆故障精确定点方法概述：
电缆故障精确定点方法有以下几种：
（1）、声测法：采用声测法定点，是从过去到现在普遍采用电缆故障定点的方法。而且是最为行之有效的方法。只不过采用的仪器从过去简单的声电放大器，发展到了现在普遍使用的声磁同步定点仪。声测法定点对高压电缆、低压电缆、直埋电缆、电缆沟电缆等等均适用。
声测法定点，是由高压脉冲发生器对故障电缆放电，故障点产生电弧，并产生放电声音，在电缆直埋情况下，产生地震波，定点仪的声测探头（声音传感器）拣拾地震波信号并放大后通过耳机或表头输出。通过大量的现场试验，地震波从电缆故障点传到地面后，在2米的半径以外很快衰减为很小，所以，用声测法定点，我们用定点仪监听地震波时，一般是4m距离监听一次。当监听到地震波时，说明故障点已经在2m以内，只要仔细找到声音最大点即既可以精确找到故障点。
（2）、跨步电压法：采用跨步电压法定点，主要针对对电缆外护套绝缘有要求的外护套接地故障定点，现在对部分直埋的无铠装的低压电缆、电线芯线接地故障、也可以采用跨步电压法定点。
（3）、电磁法及音频法：用电磁波定点或采用音频法定点，即是利用电缆故障点前后电磁波信号或音频信号的变化来确定故障点，从原理上讲是可行的。但从目前情况看，还没有性能可靠的，能实际应用的定点仪。或者说，采用电磁波定点的定点仪仍旧在各科研机构研发之中，还需实践中进一步验证提高，达到实际应用水平。
（4）、声磁同步法：是将声测法与电磁波法综合应用，例如DTC系列声磁同步定点仪，采用了声测法定点与声磁同步定点法相结合定点原理。声测法定点时，定点仪声表头指示声测探头接收到的地震波，同时耳机也反映声测探头接收到的地震声波。在故障点正上方，声波信号最大，离开故障点，声波信号减少，或者无声波信号。声磁同步法定点时，声表头反映声测探头接收到的地震声波，磁表头和耳机同时指示故障点放电时同步接收天线接收到的电磁波。当声测探头放置在故障点上方时，定点仪二个表头指示及耳机声音同步。在未接收到声波信号时，利用声磁同步电磁波接收功能，能够及时掌握球间隙放电节律，有利于在噪杂的环境中分辨出故障点微弱声波信号。另外，声磁同步定点仪可以将故障定点和电缆路径探测工作同步进行，大大提高故障定点效率。
采用声磁同步技术的定点仪，是目前应用最广的电缆故障定点仪。
（5）、磁场预定点技术：电缆故障磁场预定点技术的原理为：通过高压直流脉冲发生器，使电缆的故障点产生电弧，在电弧存在期间，向电缆注入音频信号。此音频信号在电缆故障点，被电弧短路，不再继续向电缆终端传播。采用专用的接收机，接收电缆辐射出的音频电磁波信号，通过比较故障点前后的音频电磁波幅值大小的变化，判断接收机位于故障点之前或之后，从而达到快速预定点的目的。
电缆故障磁场预定点技术，是一种较新的故障定点手段，其概念的提出时间较短，仪器的研发和仪器使用时间也较短。故障预定点后，我们仍需要进行故障点的精确定点，然后才能开挖。

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