中國上海測試中心（上海市計量測試技術(shù)研究院）是政府按照集中投入大型科學儀器，開展科學技術(shù)研究，為社會綜合性測試技術(shù)服務而建立的技術(shù)機構(gòu)。1984年，被*定為*測試中心，并要求逐步建設成為“分析測試方法的研究中心，儀器分析技術(shù)人員的培訓中心，分析測試的技術(shù)服務中心"。

　　上海市計量測試技術(shù)研究院是上海市政府計量行政部門依法設置的國家法定計量檢定機構(gòu)，也是*計量行政部門批準建立的華東地區(qū)法定計量檢定機構(gòu)——華東國家計量測試中心，同時也是國家*批準建立的*分析測試中心——中國上海測試中心。國家計量器具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(上海)是在上海市計量測試技術(shù)研究院基礎(chǔ)上籌建的，是國內(nèi)*的在地方計量機構(gòu)基礎(chǔ)上籌建的綜合性*計量器具質(zhì)檢機構(gòu)。
      掛靠我院的國家金銀制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(上海)、上海市環(huán)境保護產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗總站、上海市電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站、上海市貴金屬寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗站、上海市信息系統(tǒng)及產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站、上海市氣體化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，同時也是上海市計量測試技術(shù)研究院設立的專門從事環(huán)保產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、貴金屬寶玉石、信息系統(tǒng)及產(chǎn)品、氣體化工產(chǎn)品檢測的技術(shù)部門。
      上海市計量測試技術(shù)研究院、華東國家計量測試中心、中國上海測試中心、國家計量器具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(上海)、國家金銀制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(上海)通過了中國*的計量認證。同時，我院通過了國家認監(jiān)委的食品檢驗機構(gòu)的計量認證。掛靠我院的各上海市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站通過了上海市*的計量認證。計量認證范圍可通過“機構(gòu)名稱"和“產(chǎn)品/產(chǎn)品類別"、“項目/參數(shù)"進行查詢。

按照建立的初衷和*的要求，中心始終把服務社會、服務企業(yè)作為自己的一項神圣使命，為上海的科技創(chuàng)新、經(jīng)濟發(fā)展提供了重要技術(shù)支撐。多年來，為上海*塊石英電子表的誕生、桑塔那轎車國產(chǎn)化、風云衛(wèi)星、大橋斜拉索、秦山核電站、浦東機場等多個重大工程、大型企業(yè)提供了測試服務，并制定或參與制定了一批產(chǎn)品、系統(tǒng)等方面的技術(shù)標準，起到了技術(shù)平臺的作用。

*章 3M2773通信型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

路徑探測

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

二、3M2773通信型電纜故障測試儀功能特點

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

電纜路徑探測

故障測距功能：

低壓脈沖法：適用于低阻、短路、斷線故障的測距。

脈沖電流法：適用于高阻、閃絡型故障的測距，使用電流耦合器從地線上采集信號，與高壓部分隔離，安全可靠。

定點功能：

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(qū)分。

光標測量聲磁延時，判斷故障點的遠近。

可根據(jù)磁場波形的初始極性，在定點的同時進行路徑探測。

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。

全自動功率匹配和保護，無需人工調(diào)整。

較大功率輸出。

音峰／音谷法路徑探測。

信號幅值顯示。

可進行80％法或45°法測深。

大屏幕液晶顯示，界面友好、簡單易用。

SD卡存儲測試波形，存儲容量大，可導入計算機進行存檔、分析和打印。

內(nèi)置大容量鋰離子電池供電，配快速充電器。

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

集成化設備，小巧便攜。

三、3M2773通信型電纜故障測試儀技術(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(qū)：2m。

聲磁同步定點功能（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：開路電壓≥100Vp-p；短路電流≥300mA；

根據(jù)實際負載全自動匹配；自動短路保護。

電源：

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

功耗：主機（M）400mA，可連續(xù)使用時間>6小時；

信號發(fā)生器（T）500mA?？蛇B續(xù)使用時間>5小時；

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

充電時間（M&T）：<4小時。

顯示方式：主機（M）320×240點陣大屏幕液晶；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通信型電纜故障測試儀基本測試步驟

1、一般步驟：

故障性質(zhì)診斷

故障測距

路徑探測

定點

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：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。

明確故障性質(zhì)后，需選擇不同的測距和定點方法，見下表：

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）音頻法定點低阻故障為備選方案，聲磁同步不成功時選用，需配套使用路徑探測信號發(fā)生器。

第二章 3M2773通信型電纜故障測試儀組成和簡介

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（簡稱主機）

主機有以下功能，并根據(jù)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

脈沖電流測距，附件：脈沖電流耦合器

聲磁同步定點，附件：定點傳感器、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（簡稱信號發(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、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）

主機外觀結(jié)構(gòu)如圖2-1-1所示：

                 圖 2-1-1 主機外觀和接口

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(nèi)容：

液晶屏幕：

顯示各種信息，顯示的內(nèi)容在以后章節(jié)中有詳細介紹。

模式選擇鍵及相應指示燈：

面板右上角區(qū)域的按鍵用來選擇儀器測試模式，選中后按鍵旁邊的指示燈亮。

 低壓脈沖  鍵：進入低壓脈沖測距模式（開機默認）。

 脈沖電流  鍵：進入脈沖電流測距模式。

 定點  鍵：進入聲磁同步定點模式。

 路徑  鍵：進入路徑探測接收模式。

測試鍵和信號指示燈（面板右下角區(qū)域）：

 測試  鍵：低壓脈沖模式：按一下進行一次測試;

脈沖電流模式：按一下進入等待觸發(fā)狀態(tài);

定點、路徑模式：無效。

 信號  指示燈：低壓脈沖模式：進行測試時閃亮一次;

脈沖電流模式：觸發(fā)時閃亮一次;

定點模式：磁場觸發(fā)時閃亮一次;

路徑模式：無效。

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(qū)域的按鍵基本是為了測距功能服務。按鍵上直接標注的功能為其基本功能定義，直接按鍵即執(zhí)行基本功能：

范圍＋/－鍵：用來改變當前測試范圍（量程）。

鍵：用來移動光標。

定位／確定鍵：定位功能：自動移動光標，定位故障點。

確定功能：當某些操作需要時，用來進行確認。

 增益＋/－：用來調(diào)整信號增益。

 開關(guān)鍵：長按1秒鐘有效，用來打開或關(guān)閉儀器電源。

鍵：背光鍵，用來打開和關(guān)閉液晶屏背光。背光功能為按鍵抬起執(zhí)行。

 存儲  鍵：用來存儲當前波形。

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

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(zhí)行鍵旁邊標注的上檔功能：

 波速  ＋/－鍵：用來調(diào)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：用來切換虛實光標。

 暫存  鍵：在儀器內(nèi)存中暫存當前波形，以備雙波形比較。

 比較  鍵：同時顯示當前波形和暫存波形，以便比較兩波形的異同。

 調(diào)出  鍵：調(diào)出SD卡中存儲的歷史波形。

3M2773通信型電纜故障測試儀頂部接口板見圖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；

             脈沖電流模式下，接脈沖電流耦合器。

定點插口：定點模式下，接定點傳感器。

路徑插口：路徑模式下，接路徑傳感器。

SD存儲卡插槽：SD卡用來存儲測距波形。需要時將SD卡插入插槽，按壓到底；需要取出時，按一下SD卡，將自動彈出。

主機側(cè)面接口板見圖2-1-4所示：

耳機插口：用來在定點、路徑模式下，接耳機監(jiān)聽聲音。

充電插口：用來接充電器，對儀器內(nèi)置電池充電。

聲音增益：定點模式下，用來調(diào)整聲音信號增益。

磁場/路徑增益：定點模式下，用來調(diào)整磁場信號增益。路徑模式下，用來調(diào)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)生器外觀結(jié)構(gòu)如圖2-2-1所示：

                    圖2-2-1 信號發(fā)生器外觀和接口

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(nèi)容：

表頭：正常情況下用來顯示輸出電流，其滿幅值為500mA；

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

 開關(guān)  鍵：長按1秒鐘有效，用來打開或關(guān)閉儀器電源。

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

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

主機側(cè)面接口板見圖2-1-4所示：

輸出模式選擇開關(guān)：用來選擇連續(xù)或斷續(xù)輸出。斷續(xù)輸出時以輸出0.5秒，停止0.5秒的節(jié)奏發(fā)射信號。

輸出插口：用來接輸出連接線，對目標電纜發(fā)射信號。

充電插口：用來接充電器，對儀器內(nèi)置電池充電。

第三章 低壓脈沖法測距

一、3M2773通信型電纜故障測試儀適用范圍

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

二、3M2773通信型電纜故障測試儀工作原理

低壓脈沖法使用時域反射法（TDR）原理，又叫脈沖反射法。測試時向電纜注入一低壓脈沖，脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點，如短路點、故障點、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，回送到測量點被儀器記錄下來,如圖3-2-1所示：

圖3-2-1 低壓脈沖法原理圖

從儀器發(fā)射脈沖開始計時，到接收到故障點的反射脈沖共需時Δt；脈沖行波傳播速度為V，則故障點距離Lx為： （3-1）

不匹配點的反射系數(shù)ρ為：   （3-2）

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

三、3M2773通信型電纜故障測試儀測試步驟

1、接線：

首先用放電棒將電纜各相線對地充分放電；將低壓脈沖測試線的插頭接主機頂接口板的  測距  信號插口，測試線的的兩個夾鉗接故障相和地（或兩故障相），如圖3-4-1所示：                    

                 圖3-3-1 低壓脈沖法接線圖

2、選擇工作模式：

長按  開關(guān)  鍵打開電源，按  低壓脈沖  鍵，進入低壓脈沖測距模式（開機默認），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：

初始測試時選擇的范圍應大于電纜全長至少幾百米，如：電纜全長為800m，則應選擇2km范圍，而不應選擇1km。若發(fā)現(xiàn)可疑點較近，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，儀器會自動進行一次測試。

4、設定波速：

根據(jù)電纜的類型設定合適的波速。

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)廠家或不同批次的電纜，即使是相同型號，其波速也會有細微差別，當需要測距時，需根據(jù)已知的電纜全長校準波速度，參見本節(jié)第11條。

5、測試：

按一次 測試  鍵，即進行一次脈沖發(fā)射，“信號"指示燈閃爍，儀器接收和處理脈沖反射信號，并進行顯示。

6、調(diào)整增益：

增益是指儀器對信號的放大倍數(shù)，調(diào)節(jié)增益可以改變的波形幅值，一般要調(diào)到需要的波形幅值足夠大且不失真。

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

6、光標定位：

反射脈沖波形的起始位置是故障位置。將光標移動到脈沖波形開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，顯示的距離沒有意義。

自動定位方法：按  定位/確認  鍵，儀器進行自動光標定位。如果自動定位沒有得到正確結(jié)果，應進行人工定標。

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

圖3-3-3典型的混線故障波形定位

6、波形縮放：

如果需要精細觀察，從而得到更高的測距分辨率，可以將波形進行水平縮放。

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)，無法進行自動定位。

6、波形暫存和比較：

通過比較電纜故障線對和完好線對的波形，可以更容易識別故障點。

波形比較方法：首先測試得到故障線對波形，按 暫存 鍵，將當前波形在儀器內(nèi)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對的波形，按 比較 鍵，屏幕上將同時顯示兩條波形，屏幕上部顯示雙波形比較標志。通過比較兩波形的異同，可以幫助尋找故障點。如圖3-3-4所示：

          圖3-3-4波形比較

7、相對距離測量：

若需得到故障點和參照點（如電纜接頭）的相對距離，操作如下：

3M2773通信型電纜故障測試儀開機后默認實光標在*位置；調(diào)整虛光標將其移動到參照點；按 光標切換  鍵，實光標和虛光標的位置互換，現(xiàn)在實光標位于參照點，虛光標位于*；調(diào)整虛光標移動到故障點，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(jù)已知的電纜全長，可以校準波速度。

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

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(diào)出  鍵（即同時按  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。

若需要進行計算機存檔管理，或需要進一步分析以及打印，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(shù)據(jù)導入計算機，在后臺軟件的支持下可以進行存檔、分析和打印。

第四章 3M2773通信型電纜故障測試儀脈沖電流法測距

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：

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

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

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：

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

直閃法原理如圖4-2-1所示，其中T1為調(diào)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(diào)節(jié)T1調(diào)壓器，使得輸出電壓逐漸升高，直至故障點擊穿。

              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：

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

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

              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：

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)生器的高壓輸出線連接電纜故障相，測試地線連接電纜的金屬護套；將脈沖電流耦合器掛在測試地線上，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：

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

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

如果確信故障點已經(jīng)放電（觀察高壓發(fā)生器的高壓表，發(fā)現(xiàn)放電時電壓跌落明顯，說明已放電），但仍然沒有得到放電波形，說明故障點的擊穿延時有可能較長，可以適當將范圍增大再測試。

4、設定波速：

根據(jù)電纜類型設定合適的波速。

5、測試并調(diào)整增益：

按 測試 鍵，儀器進入等待觸發(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。若波形過小須調(diào)高增益，反之調(diào)低，再重復測試，直至獲得滿意的脈沖電流波形。

6、故障點定位：

采集到波形后，按鍵將虛光標定位在*個放電脈沖起始點，再按 光標切換 鍵，將虛光標變?yōu)閷嵐鈽?，再移動虛光標移動到第二個脈沖起始點，其相對距離即為故障點。

按 定位／確定 鍵，儀器能自動進行計算和定標。

           圖4-3-3 典型的沖閃法波形

6、定標時的注意事項：

直閃法和沖閃法的區(qū)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擊穿有一定延時；

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；

利用比例放大功能定標；

反射波頭的凸起起始點有時不易定位，往往造成測距值略大于實際故障距離；

故障點必須擊穿才能正確測距，判斷故障點是否擊穿的方法：

故障點擊穿時，球間隙放電聲清脆響亮，火花較大。而沒擊穿時，一般球間隙放電聲嘶啞，不清脆，而且火花較弱。

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

圖 4-3-5 故障點未擊穿時的典型波形

第五章 聲磁同步定點

一、工作原理

3M2773通信型電纜故障測試儀采用波形顯示的聲磁同步法進行故障定點，是一種非常、且*性很好的定點方法，其原理基于傳統(tǒng)的聲測定點法，但有多項改進和提高。

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

傳統(tǒng)的聲測法定點儀一般僅使用耳機監(jiān)聽，或輔以表頭指針擺動來分辨故障點放電聲音。由于放電聲一瞬既逝，而且和環(huán)境噪聲區(qū)別不大，往往給經(jīng)驗不是十分豐富的操作者帶來很大困難。

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

3M2773通信型電纜故障測試儀利用放電脈沖磁場作為同步信號，對聲音進行數(shù)字化采樣，將聲音波形顯示出來，波形可以持續(xù)保持，避免了聲音轉(zhuǎn)瞬即逝的缺點，而且故障點放電波形和噪聲有明顯的區(qū)別，更重要的是多次放電的聲音波形均非常相似，當觀察到多次放電的聲音波形相同時，可以明確判斷已經(jīng)采集到了放電聲音。

現(xiàn)場測試時，往往已經(jīng)聽到故障點放電聲，但僅靠聲音強弱仍很難判定故障點位置，特別是當電纜敷設在管道里面時，困難更大。通過檢測電磁信號和聲音信號之間的時間差，可以解決這個問題。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間可以忽略不計；而聲音傳播速度相比起來慢的多，為每秒幾百米的量級；因此，通過檢測電磁、聲音信號之間的時間差，可以判斷故障點的遠近。當不斷移動傳感器，找到聲磁時間差小的點，則其下方就是故障點。應該指出，由于很難知道聲音在電纜周圍介質(zhì)中的傳播速度，也不知道電纜埋設的具體深度，所以不可能確切計算出傳感器和故障點之間的水平距離。

二、高壓發(fā)生器的接線方法

聲磁同步定點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、相線對鎧裝接法：

當發(fā)生相地故障、相間合并對地故障，或斷線合并接地故障，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)點為故障點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（沒有合并接地）時，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，其中一故障相需進行安全接地。

                        圖5-2-2 相間接法

3、斷線故障的接法：

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

                 圖5-2-3 斷線故障接線示意圖

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

三、定點步驟

1、連接傳感器和耳機：

將定點傳感器接主機定點信號插口，耳機接耳機插口。如圖5-3-1所示：

2、選擇工作模式：

按 定點 鍵，進入聲磁同步定點模式，其顯示界面如圖5-3-2所示：

       圖5-3-2 主機定點模式的配置

3、選擇定點區(qū)域：

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

根據(jù)測距結(jié)果，考慮電纜頭盤余量、地形因素，粗略確定故障點位置，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。

注意：在脈沖電流測距時，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際故障距離，長約10~20m。

在選定的區(qū)域，將傳感器平放于電纜正上方的地面，觀察波形并用耳機監(jiān)聽，開始定點。

4、調(diào)整磁場增益：

當高壓發(fā)生器開始對故障電纜周期放電后，調(diào)整儀器主機的“磁場增益"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，正常同步時的磁場波形和圖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），而且磁場波形尖細，毛刺較多，這是由于磁場增益過大，造成電磁噪聲錯誤觸發(fā)，此時需要將磁場增益適當調(diào)小。

5、調(diào)整聲音增益：

當調(diào)整好磁場增益正常同步后，再調(diào)整“聲音增益"旋鈕。 當“信號"指示燈閃亮時，聲音信號同步采樣一次，波形更新。調(diào)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，要隨時看到真實的聲音波形，需要不斷地調(diào)整其增益，但根據(jù)經(jīng)驗，聲音信號增益可以調(diào)的較大，只要不是每次都失真即可，不必隨時調(diào)整。

6、尋找并逼近故障點：

以大約0.5~2m的間隔移動傳感器，如果連續(xù)幾次放電，均沒有看到如圖5-3-2所示的典型聲音波形，則應繼續(xù)向前移動，直至多次放電的聲音波形都與典型波形非常相似,而且穩(wěn)定（除非當時有很大的噪聲出現(xiàn)），說明已經(jīng)到了故障點的附近，采集到了真正的故障點放電聲音信號。這時用耳機監(jiān)聽，會在“信號"指示燈閃亮的同時，聽到較沉悶的一聲“啪"。一般來說，靠觀察聲音波形得到的響應范圍大于聽聲的響應范圍，而且單純聽聲較難分辨。

7、測量聲磁延時，定位：

看到放電聲音波形后，按鍵移動光標，將其移動到聲音波形的起始點上，在聲音波形顯示區(qū)的右上角顯示聲磁延時值，如圖5-3-2所示。此延時值能代表故障點的遠近，但由于很難確知聲音在電纜周圍復雜介質(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之間的水平距離。

注意：光標在其它位置時，顯示的聲磁延時值沒有意義。

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

8、利用磁場極性進行輔助路徑探測：

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

9、注意事項：

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

有時電應力震動也能傳到地面。在遠離故障點時，如果非常仔細的監(jiān)聽，有時能夠在電纜全長上都能聽到很微弱的啪啪聲，且不會隨傳感器位置的不同而發(fā)生變化，此即為電應力震動，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，是用探測線圈感知加載在待測電纜上的交變電流引起的電磁場。進行路徑探測時，需要用信號發(fā)生器向電纜發(fā)射音頻信號，用主機進行接收。

二、信號發(fā)生器的接線和使用方法

1、芯線-大地接法

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

                   圖6-2-1 芯線－大地接線法

如圖6-2-1所示，將電纜金屬鎧裝（護層）兩端的接地線均解開，低壓電纜的零線和地線的接地也應解開，將信號發(fā)生器輸出線的紅色鱷魚夾夾一條完好芯線，黑色鱷魚夾夾在打入地下的接地釬上。在電纜的對端，對應芯線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，接地釬還需要離開接地網(wǎng)一段距離，否則會在其他電纜上造成地線回流，影響探測效果。

2、相線－護層接法：

                      圖6-2-2 相線－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，對端相線和護層短路，護層兩端保持接地。

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

3、連續(xù)／斷續(xù)輸出模式選擇

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

需要時，操作信號發(fā)生器側(cè)接口板上的開關(guān)進行“連續(xù)"/“斷續(xù)"模式切換。

4、信號發(fā)射

接好線后，長按  開關(guān)  鍵打開電源，儀器根據(jù)負載情況進行實時全自動阻抗匹配，表頭顯示輸出電流的大小。

可以通過觀察電流大小，來判斷電纜電流回路的阻抗情況，電流大說明回路阻抗小，信號強，易于探測；反之說明阻抗大，信號弱，探測靈敏度降低；如果輸出電流很小，可能是因接線錯誤造成回路阻抗過大，或回路不通，可能無法探測。

5、電池檢測

需要檢測電池電量時，按  電池檢測  鍵，表頭顯示電池水平，指針位于綠色區(qū)域表示電池電量正常，若指針位于黃色區(qū)域，表示電池欠壓，仍可工作一小段時間，建議充電；若指針低于黃色區(qū)域，表示電池電量不足，可能無法開機，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 定點顯示界面

3、音峰法探測：

旋轉(zhuǎn)傳感器，使其軸線與提桿垂直、與地面水平，手提傳感器時，應盡量保持傳感器軸線垂直于電纜，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，信號強，故為音峰法。信號的響應曲線圖6-3-3（b）所示。

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

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

                  圖6-3-3 音峰法示意圖

4、音谷法探測：

旋轉(zhuǎn)傳感器，使其軸線與提桿同向、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，觀察信號幅值，在電纜正上方時信號弱，偏離電纜，信號會增強，越過某一點后信號再次減弱。信號的響應曲線圖6-3-4(b)所示，為一馬鞍形曲線，因電纜正上方處于信號弱的谷值，故稱音谷法。

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

  （a）傳感器方向示意              (b) 信號響應曲線

                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，記下幅值數(shù)，然后左右水平移動傳感器，找到左右兩側(cè)信號幅值減弱到大幅值80％的點，則兩點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，由于其感應電流的影響，大幅值點往往稍偏離待測電纜正上方，且兩側(cè)的大值到80％點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(cè)，分別反方向調(diào)整提桿，使傳感器軸線與地面成45°夾角，橫切電纜路徑，在兩側(cè)分別找到信號幅值弱的點，則兩點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 3M2773通信型電纜故障測試儀維護

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，需要對其充電，在繼續(xù)使用一小段時間后，儀器將自動關(guān)機。

充電時，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大約需要4小時，充不滿也可以使用，超過4小時也不會損壞電池。