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電纜故障定位原理及儀器

電線電纜故障定位設(shè)備因電纜應(yīng)用興起，隨著電子技術(shù)進(jìn)步發(fā)展，歷經(jīng)百年變遷，原理依舊但面貌日新。

電纜不多，故障更少，從事故障定位的人更少，其人數(shù)肯定少于鋼琴的調(diào)音師。因此，有耐心看完本文的朋友，有緣了，我們屬于希缺人才!

電纜系統(tǒng)很少發(fā)生故障，定位經(jīng)驗因此積累很慢。過去行內(nèi)稱：“三分儀器七分找”，強(qiáng)調(diào)了經(jīng)驗的重要，也反映了對儀器的不滿。隨著自動化、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，儀器有了長足進(jìn)步，考慮到電纜品種多，敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，故障類型不典型，今天可謂“七分儀器三分找”，買到了好儀器，經(jīng)驗仍然重要。因此，我們在設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)、定位服務(wù)、及技術(shù)培訓(xùn)四個方面全力以赴，不僅生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品，還提供及時有效的服務(wù)，與您分享定位經(jīng)驗，幫助您成為技術(shù)“尖子”，贏得事業(yè)的成功。

選擇儀器，像選擇交通工具。摩托車、客貨兩用車、高級轎車，各有所長,沒有最好，但求合理。下面介紹的電纜故障定位流程及幾種儀器組合，方便您選擇及使用儀器。更多資料請瀏覽我們的網(wǎng)站：http://www.punadmcx.cn 或直接搜索“慧東電氣”。

電纜故障定位流程：

1．判斷電纜故障類型

首先應(yīng)認(rèn)真踏看故障電纜全程，全面掌握故障電纜的資料，并詳細(xì)記錄，有助于更快找到故障。對一些很難查找的故障，這些信息和資料往往起關(guān)鍵作用：電纜品種、長度、電纜的敷設(shè)狀況、電纜的路徑、電纜的接頭數(shù)量和位置、電纜運行時間、電纜的故障歷史記錄、周圍的施工狀況，盡可能畫出方位圖，并拍照記錄。對于編寫定位報告，積累定位經(jīng)驗，都很有幫助。

定位方法與電纜故障類型有關(guān)。判斷電纜故障類型可以使用下面1種或同時使用2種方法：

■ 測量絕緣電阻

■ 進(jìn)行直流耐壓試驗

使用搖表或數(shù)字兆歐表測量故障電纜的相對地、相間、及金屬外護(hù)套對地的絕緣電阻值。故障點的絕緣電阻測量值與測量電壓，環(huán)境狀況有關(guān)，有時數(shù)值相差很大。

定位電源通常輸出直流高壓，根據(jù)其電流表及電壓表的讀數(shù)，能估算故障點的絕緣電阻。在不同電壓下，觀察故障點絕緣電阻隨時間的變化，結(jié)合電纜的特性，及敷設(shè)路徑，能解讀許多信息，如：故障類型，故障可能的位置。解讀信息的能力取決于定位經(jīng)驗：定位者對儀器，試驗，電纜性能及運行狀況的了解水平。

擊穿故障根據(jù)絕緣電阻值大小，分為高阻故障、低阻（死接地，金屬性短路）故障和外護(hù)套故障，考慮到絕緣電阻的可變性，分類無法絕對化。另一大類為斷線（芯）故障。還有擊穿、斷線并存的混合故障。

2． 故障預(yù)定位

電橋法及波反射法為預(yù)定位的兩種主要手段。

故障點兩側(cè)電纜線芯電阻與儀器上的比例電阻構(gòu)成Murray電橋，是傳統(tǒng)經(jīng)典的電纜故障定位方法。定位電橋設(shè)備價格低，操作簡單，過去曾普遍使用。傳統(tǒng)的定位電橋，額定輸出電壓只有500V，無法定位高阻故障。目前大量應(yīng)用的交聯(lián)聚乙烯電纜，擊穿后難以形成導(dǎo)電區(qū)，擊穿點電阻很高，甚至能耐高電壓，呈閃絡(luò)型擊穿。隨著波反射法定位的普及，電橋法的應(yīng)用逐步減少，不為新的電纜用戶所知。

我們對傳統(tǒng)電橋進(jìn)行了革新：研制了GZD型系列高壓電橋，它是慧東電氣的代表性產(chǎn)品，技術(shù)特點如下：

■ 開關(guān)電源構(gòu)成高壓恒流源，電壓高，電流穩(wěn)定。

■ 高靈敏度放大器及檢流計指示平衡，與比例電位器構(gòu)成平衡電橋，整體置于高電位。面板上的操作鈕處于地電位，通過絕緣桿操作電橋。

■ 特別設(shè)計的雙芯高壓橡皮測量電纜，屏蔽層銅網(wǎng)編織,可靠接地，使用安全。四端電阻測量法避免了引線電阻導(dǎo)致的誤差。 

■ 高壓恒流源和電橋集成在一個便攜式鋁合金箱內(nèi)。設(shè)備電壓高、重量輕、操作方便。

■ 與波反射法相比，電橋法沒有盲區(qū)，特別適用于判斷短電纜及靠近端頭的擊穿點；適用于波特性不好的PVC電纜、架空電纜、高壓電纜護(hù)套缺陷點的定位，脈沖難以擊穿的中間接頭故障。

考慮到中國大量的電纜制造廠，需要在工廠內(nèi)定位缺陷電纜，我們特別設(shè)計了位于接地側(cè)的高壓電橋，GZD-1型電纜故障定位儀。同時滿足了使用方便，操作簡單，價格低廉的要求。

波反射法定位的原理及儀器隨電子技術(shù)發(fā)展進(jìn)步很大，目前共有7種方法。我們研發(fā)了2種波反射儀，HDTDR－100和HDTDR－200，及2種配套定位電源，HDM-15小型脈沖定位電源和HDBM-30 穩(wěn)定電弧法脈沖定位電源，具備4種有效的波反射定位方法：

■ 低壓脈沖法：

■ 脈沖電流法（高壓脈沖電流取樣法）

■ 直流（電壓）閃絡(luò)法

■ 穩(wěn)定電弧法

針對電纜敷設(shè)后的絕緣故障定位，下表細(xì)分故障類型，以方便選擇定位方法及儀器。

 

相關(guān)儀器       故障類型	高壓電橋	波反射法
		低壓脈沖法	脈沖電流法	直流閃絡(luò)法	穩(wěn)定電弧法
	GZD-2，4，6型高壓電橋	HDTDR 波反射儀	HDTDR 波反射儀 配合HDBM或HDM定位電源	HDTDR 波反射儀 配合HDBM或HDM定位電源	HDTDR 波反射儀 配合HDBM定位電源
波特性良好的低阻故障	良	優(yōu)	良	×	良
斷線故障及混合故障	×	優(yōu)	優(yōu)	良	優(yōu)
波特性良好的高阻故障	優(yōu)	×	優(yōu)	×	優(yōu)
閃絡(luò)型故障	良	×	良	優(yōu)	優(yōu)
波特性不好的擊穿故障	優(yōu)	×	×	×	×
中間接頭受潮的故障4	優(yōu)	×	×	×	優(yōu)

 

 說明：

1)“優(yōu)”指推薦使用的方法，操作簡單可靠。“良”指可以使用，但較復(fù)雜或有局限性,“×”指通常不能用。

2)波特性良好：指電纜對高頻信號衰減小。電纜的波特性取決于：絕緣材料的高頻損耗，聚乙烯很好，橡膠差一些，聚氯乙稀很差。電纜結(jié)構(gòu)：以控制電纜為例，線芯之間及線芯對銅屏蔽之間有良好波特性，若僅有繞包型鋼帶鎧裝，定位線芯對鋼帶的擊穿點，因為波特性不好，可能無法使用波反射法定位。

3)波特性不好。主要有:大量使用的聚氯乙稀鋼帶鎧裝電纜；無金屬屏蔽層的單芯電纜，如地鐵用直流電纜，絕緣架空線；電力電纜金屬護(hù)套對地缺陷，沒有明顯的反射波，只能使用電橋法定位。

4)中間接頭受潮的故障，高壓脈沖往往無法擊穿，而高壓電橋可以直接定位。如沒有高壓電橋，應(yīng)通過燒穿降低電阻。ZGH 電纜故障燒穿源，能快速而溫和地?zé)╇娎|故障點。

 

3. 路徑測尋

精確定位故障點之前，需要知道地下電纜的位置與走向，相關(guān)的資料往往不準(zhǔn)確，甚至沒有。需要借助 “路徑儀”測尋地下電纜的位置與走向。

路徑儀利用“音頻感應(yīng)法”來測量電纜的路徑。音頻發(fā)生器在始端向被測電纜輸入音頻信號電流，接收機(jī)在地面上接收故障電纜產(chǎn)生的磁信號，對其路徑和埋深進(jìn)行測量。美國3M 公司生產(chǎn)的路徑儀 2250 M是較好的選擇。

作為有效的輔助手段, HDL-1B定點儀結(jié)合脈沖源，同樣能查找路徑。

4. 精確定點

根據(jù)不同的故障類型，精確定點采用不同的方法和儀器：

 

 

高阻故障：

HDM或HDBM高壓沖擊發(fā)生器使高阻故障點擊穿放電，產(chǎn)生聲波及電磁波，使用HDL-1B電纜定點儀，通過判斷兩個信號的強(qiáng)度及 “時間差”，可以快速精確定點。

低阻和死接地故障：

高壓沖擊發(fā)生器無法在低阻和死接地故障點處產(chǎn)生閃絡(luò)并發(fā)出聲音。HDL-1B電纜定點儀通過測量磁場分布，定位死接地故障點很有效。死接地故障通常伴隨著外護(hù)套的缺陷，使用HDL-1B電纜定點儀或HDK跨步電壓指示器，通過跨步電壓法定點外護(hù)套缺陷很精確。

外護(hù)套故障定位：

使用HD-2018外護(hù)套故障定位組合是優(yōu)選，通常采用電橋法和電壓比較法進(jìn)行預(yù)定位，對直埋電纜或?qū)Υ蟮刂苯有孤┑拇┕茈娎|，施加脈動電流，通過跨步電壓法精確定點；對有一定殘壓的穿管電纜，可借助穿管器和萬用表，施加直流，通過測量電纜表面電位分布的方法精確定點；對橋架或敷設(shè)于隧道內(nèi)的電纜，施加脈動電流，可通過直接觀察冒煙或者火星精確定點。

5.電纜識別

找到了故障點，開挖地面或打開電纜溝槽時，往往發(fā)現(xiàn)并排敷設(shè)著多根電纜，沒有明確的標(biāo)識，使用HDS-1電纜識別儀,能在多根電纜中確認(rèn)被測電纜。