MD711H电缆故障测试仪.docx

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MD711H电缆故障测试仪

第一章技术说明

电缆故障测试仪是我公司精心设计和制造的全新一代便携式电缆故障测试仪器，它以笔记本电脑为主机，配以精巧的数据采集器，体积小、重量轻、便于携带。

它秉承我公司一贯高科技、高精度、高质量的原则，将电缆测试水平提高到一个新境界。

它具有测试准确、智能化程度高、适应面广、性能稳定、轻巧便携等特点。

一、MD-711B型智能电缆故障测试仪的技术特点

1.可测试各种型号35KV以下电压等级的铜铝芯电力电缆、同轴通信电缆和市话电缆的各类故障，如开路故障、短路故障、高阻闪络性故障和高阻泄漏性故障。

2.具有多种测试方法，如在低压方式下的直接法、比较法以及在高压方式下的电流耦合法，可保证您100%的测试成功。

3.由于笔记本计算机和前置测量单元都是电池供电，再配以先进的电流取样技术，使该系统真正做到操作人员和测试仪完全与高压隔离，保证了人机的安全。

完全适应野外工作的需要.

4.高速信号处理器采用先进的信号处理技术，测试波形特征清晰易辩，并可以对测试波形进行任意放大或缩小处理,使得电缆故障分析更容易掌握。

5.采用Windows汉化软件，更具人性化设计，操作简便。

6.公司开展网上服务业务，只要您将测试波形通过E-mail发给我们，您当天即可得到专家的分析和指导。

公司定期还会将收集到的各类电缆故障波形及其分析结果通过E-mail发给您，使您很快也会成为电缆故障测试专家。

7.双通道数据处理技术，可进行相与相、对与对的波形同屏对比分析。

实际的电缆故障往往不是三相都坏，这时用波形同屏对比分析功能将好相波形与坏相波形进行同屏叠加对比分析，电缆故障一目了然。

二、技术参数

脉冲幅度：

>100v。

脉冲宽度：

0.2us和6us两种。

测试盲区：

在以最高测试频率40MHz测量时为20m。

主机测量误差：

2%。

千米以下电缆不超过10米，千米以上电缆不超过20米

读数分辨率：

V/2fV电波在电缆中的传播速度（m/us）f采样频率（MHz）。

比如油浸纸电缆的传播速度为V=160m/us,用f=40MHz采样，则读数分辨率为160/（2*40）=2m。

由于本仪器具备图形软件扩放功能（其方法是按住Ctrl键不放，光标指向所关心的波形，点击鼠标的左键则所关心的波形会不断的放大）这时读数分辨率小于0.5m。

相当于采样频率120MHz时的读数分辨率。

采样频率：

40MHz、20MHz、10MHz、5MHz、

双通道波形显示：

用于波形比较分析。

预制5种电缆介质的电波传播速度：

油浸纸：

160m/us，交联：

172m/us，塑料电缆（市话电缆）：

184m/us,不滴流：

160m/us,同轴电缆：

196m/us,以及自选介质。

采样方式：

正常触发方式、自动触发方式，电流取样。

电源：

6v免维护可充电电瓶。

工作温度：

0℃—50℃

主机体积：

330×230×150mm³

主机重量：

2.5kg

三、仪器组成框图如下

当红色的“脉冲/闪络”开关在脉冲位置时，（该开关弹起）本机输出低压脉冲信号，加到被测电缆上和主机的输入电路上，测试波形通过内部信号处理电路后显示到屏幕上，并同时显示电缆的介质、传播速度、采样频率、故障距离、测试日期和测试人员相关信息等。

当开关在闪络位置时，（红色开关压下）脉冲信号断开，高压测试系统加到被测电缆的直流电压使故障点闪络放电，形成单次闪络波形并通过电流取样器输入仪器，这以后的工作过程与低压脉冲的相同。

四、测试原理

电缆故障一般分为两大类：

低阻、开路故障和高阻故障。

所有故障都会造成特性阻抗的失配，仪器根据雷达回波测距原理，向电缆发射一个低压脉冲或高压脉冲，当遇到特性阻抗不匹配的地方时，就会产生反射波，仪器以极高的速度将发射波和反射波采集下来并显示在屏幕上，根据电波在电缆中已知的传播速度，可测出故障点到测试点的距离。

S=VT/2

S：

故障点距测试点的距离。

V：

电波在电缆中的传播速度。

T：

电波在电缆中一个来回传播所需的时间。

这样，在V和T已经测出的情况下，就可计算出S，即故障点距测试点的距离，这一切只需要稍加人工干预就可由计算机自动完成，测试电缆故障迅速准确，深受用户欢迎。

第二章仪器及附件介绍

用配置的电缆联接前置信号处理器和笔记本电脑，打开笔记本电脑的电源，在系统自检完成后，进入WIN98桌面，这时打开信号前置处理器的电源，然后点击电缆测试仪图标，仪器进入工作界面：

如图1所示：

再点击采样键仪器进入自动采样。

一、检测仪工作界面：

a）当您要存储波形时，先点击暂停按键，在仪器处于暂停状态时，点击工具栏文件打开菜单，点击保存，再起一个相应的波形文件名即可。

或要查看以前存储波形时点击菜单参考波形，再点击相应的波形文件名即可。

.

b）当您已经打开一个波形时，再选择打开一个参考波形，仪器自动将这一波形与前一个打开波形进行对比。

c）在存储波形之前，，输入被测电缆的汉字文件名以及其它一些情况和波形一并存入，以便备案。

二、信号前置处理器

1.电源开关及指示灯，注意：

在测量到满意波形后即时关断前置处理器电源。

机内电瓶可连续工作5小时以上。

2.脉冲宽度选择按键（灰色）：

低压脉冲测量时使用。

按下此键，本仪器输出的脉冲宽度为6us，此键弹起时，输出的脉冲宽度为0.2us；

3.采样指示：

仪器每采样一次，指示灯闪烁一次。

4.脉冲或闪络选择按键（红色）：

当采用低压脉冲测量时，此键应处于弹起状态；当选用闪络法测量时，则应按下此键。

5.信号输入/输出接口：

此接口用信号线连接被测电缆，或在高压闪络测试时联接电流取样器。

6.充电接口：

6V直流充电接口。

当前置处理器内的电平电量不足时，屏幕会出现图2所示的混乱波形，这时候应对前置处理器内的电平充电。

7.幅度调节：

通过调节此旋钮可改变显示波形的幅度。

8.计算机接口：

在开机前用专用电缆和计算机相连。

三、附件及高压测试电器介绍

用高压闪络测试电缆故障时，除了要用电缆故障测试仪外，还要用到下列附件和高压设备：

1.球间隙（Js）

2.电流取样器（L）

3.调压箱（VT）

4.高压脉冲电容（C）1—2ｕF/15KV

5.升压器（PT）

第三章波速测定及介质预置

一、波形测定

欲知电缆故障点距测试端的距离，必须要知道脉冲波在电缆中的传输速度。

人们经过大量实验，精确测定出下述几种电缆的电波传输速度：

油浸纸电缆：

V=160m/us、交联乙烯电缆：

V=172m/us、塑料电缆（市话电缆）V=184m/us、不滴流电流：

V=160m/us、同轴电缆：

V=196m/us。

由于脉冲波在电缆中的传播速度只与介质有关,故将这几种常见的介质的电缆的传播速度已在本仪器中预置,使用时只需点击工具栏中的设置项进行介质选择,选择实际电缆的传播速度即可,当实际使用时电缆不属于上述几种介质电缆,在不知道脉冲波在被测电缆中传播速度的情况下,可用本仪器来测定,方法如下:

首先,将仪器前置处理器输出连线与电缆好相及地相连,并使仪器处理器置于脉冲方式下,当采集到波形后,先点击采样键使其暂停，再点击工具栏中的设置项，在测试模式对话框中选择“波速”，这时，间距一项被激活，在此项中输入已知的电缆长度数目,并确认.再移动显示界面中的两光标到图示位置,即发射脉冲的起点和回波的起点,（绿游标在左，红游标在右）。

这时屏幕的测试状态上方显示”xxm/us”,这个数字便是被测电缆的电波传播速度。

如图3所示

二、介质预置

要测出故障点到测试端的距离，必须知道脉冲在电缆中的传播速度。

而常见的油浸纸电缆、交联电缆、塑料（市话通信电缆）、不滴流电缆和同轴电缆的电波传播速度已在本仪器中预置。

使用时，只需连续按动<介质>项的上下键，即可选择这几种介质电缆中的一种。

若使用的电缆不属于上述几种介质的电缆，仍使用上述方法，选择自选介质，输入自选介质的传播速度。

，

三、采样频率选择

若故障点在20m到1000m范围内，可选用40MHz；在20m到2500m范围内，可选择20MHz；在30m到4000m范围内，用10MHz;在60m到8000m范围内，可选用5MHz。

第四章低压脉冲测试方式

一、低压脉冲法的测试原理和测试对象

低压脉冲法的测试原理是根据电缆发生故障时，故障点的特性阻抗一定会发生变化，所以故障点就一定会产生驻波并向测试端反射，其反射系数k=（R-r）/（R+r）。

这里R为电缆的故障阻抗，r为电缆的特性阻抗.从上面公式可以看出当=0时（这时电缆为短路状态）k为负1，它表示入射波与反射波的方向相反，当等于无穷大时（这时电缆为开路状态），k为正1，它表示入射波与反射波的方向相同。

电波在电缆中的传播速度v是一定的，只要测得反射波的时间t，则故障距离s=vt/2.（1/2是因为电波在电缆中传播了一个来回）。

凡是电缆相与地或相与相的绝缘电阻下降至该电缆的特性阻抗以下，甚至直流电阻为零的故障均为低阻故障或短路故障，凡是电缆的绝缘电阻正常，但电压却不能馈至用户端的故障均称为开路故障或断路故障。

上述俩情况称为低阻故障。

界于上述俩情况之间的故障称为高阻故障。

在通信领域中主要表现为电缆绝缘电阻值下降，因而造成混线，串音，屏蔽不良等现象。

过去低压脉冲法仅适应于测试电缆的低阻故障，有时也用来测试脉冲波在电缆中的传播速度和电缆全长。

随着现代电子科学的发展，特别是信号处理的数字化，使高阻故障用低压方法测量成为可能。

对于电力电缆的运行故障（电缆运行时突然跳闸）。

采用此种方法具有测试简便，操作安全，对电缆没有丝毫损伤等特点。

同时波形判断非常简单易行、准确可靠，深受广大客户欢迎。

二、低压脉冲法连线方法和操作步骤

低压脉冲法连线方法如下图所示

1.仪器开关预置

将前置处理器的红色开关置于脉冲位；

输出脉冲为0.2us时，测试电缆长度为20m—600m。

输出脉冲为6us时，测试电缆长度为500m—8000m。

2.用专用电缆联接前置处理器与计算机；

3.将测试线接到前置处理器的信号接口上，测试线的芯线（红色夹）与电缆故障相连接，测试线的屏蔽层即地线（黑色夹）与电缆地线连接。

对于市话电缆只需将两个夹子夹到电缆的故障对上即可。

4.接通前置处理器的电源和计算机的电源，系统自检

5.成功后，进入WIN98桌面，点击桌面上的相应文件夹，进入电缆测试工作界面。

6.在测试记录一栏中，被测物一项和操作员一项可用汉字输入相关信息。

7.在X轴一栏中点击放大、缩小键可使测试波形在X方向放大或缩小。

8.光标测试一栏中的信息与工具栏中的设置项有关，请参考介质设置一节。

9.1该仪器可以对测试波形进行任意的放大或缩小。

其方法是按下键盘上的CTRL键不要松开，光标指向所关心的波形位置，这时点击鼠标的左键为放大、右键为缩小。

10.打开工具拦中的刷新键可以利用其上下键或人工输入改变屏幕的刷新速度。

11.仪器开机时的测量频率为40MHz，表示仪器高速A/D转换器的采样频率就为40MHz。

本仪器共有40MHz,20MHz,10MHz,5MHZ,4种采样频率。

测试电缆时，可根据被测电缆故障点到测试端的距离来选择。

连续按动<频率选择>上下按键，仪器循环进入以上五种采样频率。

这是仪器的量程选择开关。

12.测试中可调节前置处理器的幅度旋钮至合适位置，当认为屏幕上的波形满意时，点击采样键，使屏幕上的波形稳定，即停止采样，采样键中会出现暂停提示。

用鼠标拖动绿色光标使竖向光标到发射脉冲起始点，再拖动另一红色光标使其移至反射脉冲起点处，则在屏幕的测试状态显示中自动显示出故障点到测试端的距离，这时要使电缆的介质与仪器所选择的介质一致。

如果想将测试波形保存起来，可点击文件菜单，选择保存，并输入一个合适的文件名，如果想保存更多的信息，可在存入前给文件名中添入更多相关信息，在以后调出波形时，可通过这些信息确认所测电缆。

在故障测试中，有一种方法会经常使用，即将所测的a、b或c相的波形进行相互对比，（一般总有一相是好相或比较好相），也可与前次所测波形进行对比分析。

其方法如下：

先将所测波形保存起来，再分别用文件菜单中的参考波形和打开波形这两个功能，从数据库中选择您所关心的两个波形，这样对比分析测试，是查找故障的一种很好的方法。

在对比波形时，下面有两个滑动条，是用来对齐波形起始点的。

在右边也有两个滑动条是用来上下移动相应颜色波形的。

13.在用低压脉冲法对电力电缆故障进行实际测试时，需将被测电缆两端的金属护套（即金属铠装）与大地完全脱开，否则所得到的波形易产生误判断。

第五章高压闪络测试法

一、高压闪络法测试对象

高压闪络测试法适用于测试电缆的高阻故障。

电力电缆的绝大部分故障属于高阻故障。

我们知道，凡是电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障均称为高阻故障。

高阻故障又分为高阻泄漏性故障和高阻闪络性故障。

在实际应用中，高阻故障又分为运行故障和预试故障。

一般情况下，运行故障比预试故障的绝缘电阻要小的多，（一般在10兆欧以下）。

由于本仪器采用了先进的信号处理技术，对于一般的运行故障都可以用低压脉冲法测试，这是其他同类产品无法做到的。

具体测试方法请参见第四章低压脉冲法测试方法。

对绝缘电阻大于10兆欧的高阻故障因为故障点等效阻抗几乎等于电缆特性阻抗，所以其反射系数几乎为零，因而得不到反射回波信号所以无法用低压脉冲进行测量。

对于此类故障可用冲闪法

二、冲击高压闪络法（冲闪法）连线方法与操作步骤

1.接线如图所示

2.仪器开关预置设置过程和直流闪络法的2—7的步骤一样。

当准备好后，调节球隙距离，刚开始时，按1.5万伏电压调节，电容容量应在两微法以上（针对十千伏电缆）。

调节好后，接通调压器初级电源，缓慢升高电压，当能听到清脆的放电声时，故障点即被击穿，这时屏幕上会出现附图所示的波形。

（这些波形都是现场实测波形）

测试中可调节幅度旋钮至合适位置，电流取样器放在电容接地线旁边约定10厘米处。

当认为屏幕上的波形满意时，再点击采样键，使屏幕上的波形稳定，即暂停采样。

根据所测试电缆的情况，（事先设置介质和测试频率）。

需要存储时可将这一波形存储起来，步骤如脉冲法中所述。

当故障点未放电或放电不充分时，放电球隙的声音发闷，不清脆，波形也会不一样，甚至没有波形，有时候还出现球间隙长时间不放电的情况，这时关断一切电源，并放干净电容和电缆中的电，调节球隙或增大电容量，使电压更高或能量更大。

重做以上工作。

3.波形分析

电缆故障的波形分析需要一定的理论基础，这里介绍两种简单的方法。

1）冲击高压闪络法所得到的波形有一定的周期性，用两个游标对准一个周期后所得到的故障距离数据减去其10%就是实际的故障距离。

2）绿色游标对准一个波的上升沿，红色游标对准下一个波前的下降沿，电脑所显示的数据就是实际的故障距离。

3）注意：

冲击高压闪络法所得到的波形中第一个波不能作为分析的标准，应从第一个波以后的波形开始分析。

请参考附图中多个实测波形。

第六章定点仪技术说明及使用

1.用途

本产品用于对地下动力电缆故障点的快速、精确定位。

2.主要特点

本仪器采用特殊结构的声波震动传感器及低噪声专用器件作前置放大，从而大大提高了仪器定点和路径探测的灵敏度。

在信号处理上，用数字显示故障点与传感器探头间的距离，极大的消除了定点时的盲目性。

对电缆沟内架空的故障电缆，过去定点时，由于电缆沟对声波的波导作用使全电缆内都可以听到故障点微弱的放电声，而且放电声的大小很难用人的耳朵分辩出来。

在这种情况下任何定点仪都束手无策，更无法判定封闭性故障和穿管电缆故障的具体位置。

如今只要将本仪器传感探头放在故障电缆旁边，便可精确显示故障距离及方向，毫不费力地快速确定故障位置。

另外，应用工频自适应对消理论及高Q工频陷波技术，大大加强了在强工频电场环境中对50Hz工频信号的抑制及抗干扰能力，缩小了定点盲区。

在仪器功能上，利用声电同步接收显示技术，有效地克服了定点现场环境噪声干扰造成的定点困难问题，真正实现了高效、快速、准确。

另外还可以与路径仪配合作电缆路径寻测。

3.技术指标及使用方法

数显距离：

00.0~99.9m3位，（数显距离是指定点仪所在位置到故障点的距离）。

同步测量：

磁场/声波

-100Hz~1000Hz（声频）

-270Hz~1.5kHz（滤波）

声通道放大〉80dB

磁通道采用无源放大技术

电源：

6节1.5V电池

定点仪的面板功能如所图示：

A.电源开关，用于打开/关闭工作电源。

B.声波/震动波开关，开关弹起为声波状态，用于测试电缆沟中故障，开关压下为震动波状态，用于测试直埋电缆故障。

C.定点/路径调节，在定点或路径测试时，该调节电位器实际上是调节接收电磁波的大小。

D.显示开关，该开关压下时关闭数字显示。

在只用震动波定点时可防止数显电流的干扰。

E.数显窗口，该窗口显示的数据就是故障点与定点仪所在位置的距离。

该数字越大，说明距故障点越远，该数字越小，说明距故障点越近，当定点仪处于故障点正上方时该数字为最小，一般为0.7~1m，这是一般电缆埋设深度。

如果该数据偏大，说明电缆埋设的较深。

F.耳机插孔，用于使用耳机监听电缆故障放电的声音。

定点仪的使用方法

定点仪的使用非常方便，只要根据电缆的具体情况选择好上述相应开关的位置，将定点仪置于电缆故障大概位置的正上方，（电缆故障大概位置已由主机测出）按下电源开关，适当调节增益旋钮，用耳机监听电缆故障放电的声音，这时窗口显示的数据随着每次放电而刷新一次，数据就是故障点与定点仪所在位置的距离。

在被测电缆上方逐渐移动定点仪的位置使该数字随着每次放电而逐渐变小。

当该数字为最小时，其下方就是故障点所在位置，所显示的数字就是电缆的埋设深度。

如果移动时发现数字随着每次放电而逐渐变大，说明移动的方向错误，这时应向相反的方向移动定点仪。

另外当测试端的高压系统向电缆冲击放电时，定点仪的数显窗口在被测电缆上方能够接收到有规律的电磁信号，当人们手持定点仪走过故障点时，由于故障点将高压脉冲短路，这时定点仪在同等电磁灵敏度的情况下就收不到电磁信号，所以这时数显窗口的数字不闪动。

利用此项规律也可以确定故障点的位置。

在环境噪音较大时可用此种方法定点。

（这时需将定点仪的增益调到最小）。

现场使用时应注意以下几点

1.放电的周期不能太快，一般为1~3秒一次，否则数据刷新的太快不便观察。

2.由于环境噪声的影响可能使数显不正常，电池电量不足时仪器噪声将大大增加，同时数显不正常，这时需要更新电池。

3.对于直埋电缆故障应采用震动波方式定点，对于电缆沟内电缆故障，应采用声波方式定点。

如想用传统的声波法定点，需将显示关闭，以免显示时的电源噪声干扰测试人员的听觉。

同时节省电池的电能。

定点仪面板功能示意图

第七章路径仪技术说明及使用

1.用途：

本产品主要用于查找地下电缆的埋设路径，也可对接地故障进行定位。

2.主要特点：

本产品根据电磁场理论同时参考多项国外先进技术而研发的新一代路径仪，它一反过去盲目强调大功率的错误观点，采用新的发射和接收方式，使仪器的发射效率和接收灵敏度大幅提高，并且使整个仪器体积小，重量轻，耗电量减少，可靠性提高。

传统的地下电缆路径探测如下图所示：

由于电缆芯线之间的绝缘使电缆中没有信号电流流过，所以信号发生器在电缆上没有做功也就没有相应的电磁波向外辐射，即使电缆有故障电阻的存在形成了信号电流但由于信号电流的往返而抵消。

所以仍然没有相应的电磁波向外辐射。

传统的路径仪之所以能够工作是因为电缆在埋设过程中各芯线不可避免地会轴心旋转而这种旋转是随机的，这样沿线各点的电磁场的合成量是不一样的，所以有少量的电磁波向外辐射。

这时必须用大功率的信号发生器和高灵敏度的接收机才能够进行路径探测而且探测的距离有限。

新型的地下电缆路径探测如下图所示：

这种新型的地下电缆路径探测使信号源与大地形成回路，这时只要系统接地基本良好，在电缆上就会有较大的信号电流，所以就会有较大的电磁波向外辐射，在地面上就能够方便地探测到电缆的走向。

3.路径仪的使用方法

按新型的地下电缆路径探测接线图接好外线，插上220伏电源，将电平调节向左调到最小，打开电源开关，这时工作指示灯（绿色）亮，将电平调节向右逐渐调大，这时电表以每秒一次的频率跳动，电平调的越高，电表跳动的幅度越大，这时将耳机插入探棒听到清楚的脉冲的信号即可进行路径探测。

当探棒位于电缆正上方时声音较小，当探棒位于电缆两侧时声音较大。

当信号电流超过一安培时仪器自动短路保护，这时保护灯（红色）闪亮，同时有声音报警。

短路解除后按一下复位按钮仪器即可恢复正常工作。

测试完毕后请将探棒头部中的电池取出。

路径仪的前后面板如下图所示：

注意事项

●在高压冲闪测试时一定要用笔记本电脑内的电池供电，这时千万不能外接电源，否则有可能造成笔记本电脑的损坏，前端高速信号处理器这时候也不能处于充电状态。

总之在高压冲闪测试时本产品与220伏电源不能有任何联接，确保测试人员和仪器的安全。