HCXD200A电缆故障检测仪.docx

1、HCXD200A电缆故障检测仪目 录第一章 电缆故障检测仪简介第一节 主要技术性能指标第二节 仪器面板及操作功能第三节 电缆故障测试步骤及测试方法选择第二章 低压脉冲测试法第一节 低压脉冲测试法基本原理第二节 低压脉冲测试法测全长第三节 低压脉冲测试法测故障第四节 低压脉冲测试法测速度第三章 直流高压闪测法第一节 直流高压测试法基本原理第二节 直流高压测试法连接与操作步骤第三节 直流高压测试波形与故障距离计算第四章 冲击高压闪测法第一节 冲击高压闪测法基本原理第二节 电流取样冲闪法第三节 电压取样冲闪法1） 高端电压取样2） 低端电压取样第五章 高压闪测法注意事项第六章 电缆仪与微打的连接及测

2、试结果的打印第七章电缆仪与计算机的连接与操作第八章 定点仪技术性能与使用方法第九章 路径信号发生器技术性能及使用方法第一章 电缆故障检测仪简介电缆故障检测仪体积小、功能全、操作简便，是我公司电缆故障检测仪系列产品中主要的智能型电缆故障检测仪器，是排除电缆故障主要的检测设备之一。 第一节 主要技术性能指标：1、使用范围：适用于测量各种不同截面、不同介质的各种电力电缆、高频同轴电缆，市话电缆及两根以上均匀铺设的地埋电线等电缆的高低阻、短路、开路、断路以及高阻泄漏和高阻闪络性故障等，自动保存最后一幅波形图。 2、测试距离：最短 15 20 米，最长不小于 15Km。 3、测量误差：测试范围误差1米。

3、 4、工作方式：低压脉冲、直流高压闪测及冲击高压闪测。 5、采样速率：30MHz。 6、机内发送脉冲宽度与幅度：0.2s，150V左右； 2s， 200V左右。 7、显示方式：320 240 LCD 图形与字符。 8、电源与功耗： AC 200V10% 不大于10W DC 6V（7AH） 不大于6W 9、体积：300235130(mm 3 )第二节 仪器面板及操作功能1、仪器面板(图1)图一、 电缆故障检测仪 (1) 为幅度调节旋钮。(2) 为发送低压脉冲宽度(0.2/2s)转换按键。(3) 电源开关及220V电源指示灯。 (4)为操作键盘(5)为LCD 显示屏。2、键盘功能介绍 “09”各键

4、，仅在输入数字时（如日期、菜单选择、速度选择、键入全长等）为数字键，其它状态为功能键。 “采样”键1，仪器处于等待状态，当低压脉冲或冲闪信号进入触发电路之后完成采样、存储和显示，采样一次屏幕刷新一次，可反复进行。 “扩展”键6，按此键可根据显示需要将波形依次扩大或压缩，屏幕右上角有数字指示。 “1/2”键2，可在显示两个波形时选择当前波形。（左边有数字）或在单屏显示（一个波形）时选择所要显示的波形。 “ ”键7，为单双屏选择键，单屏显示为一个波形，双屏则显示两个波形。 “起点”键3，由波形计算距离时，先将光标移至发送脉冲前沿或闪测第一反射波前沿，按下此键则确定了计算距离的起点。 “快 / 慢”

5、键8，为光标或波形移动速度转换键。在屏幕下方有 1 或 2 显示（1 为快，2 为慢）。“ ”键4、9，为光标左右移动键。“ ”键5、0为波形上下移动键。“速度 ”键，此键为双功能键。在显示状态是需选择速度时，按此键则自动改变速度值，即V=160m/s（油浸纸）； 172m/s；(交联)、184m/s（聚氯乙稀）、144m/ s、（不滴流）、000m/s（自选），此时说明机内设置的几种常用速度值已送完而需重新键入所需要的速度值，可用数字键键入。速度选择必须在选定工作状态之后、采样之前完成。其次该键为回车（确认）键。“打印 ”键，在对测试波形及计算结果需“打印”时可直接按“打印”键则自动完成打印

6、。在键入数据时，如果键错需修改时按此键则可修改，按一次则向前消掉一位，可重新键入正确数字。“复位”键，为系统硬复位键，无论处于什么状态按此键则立即回到主菜单。3、仪器后面板后面板左半部分上为计算机接口（USB接口），用户的计算机上安装本公司电缆故障测试与管理系统的软件后，可与该测试仪器连接并操作。后面板左半部分下为打印机接口，打印机接口只能与本仪器配套专用微打连接，可打印输出测试结果。右半部分上为输入/输出BNC插座，与被测电缆用专用连线接通。右半部分下方为220V电源输入插座，内装1A保险丝。4、操作菜单介绍开机上电复位后，屏幕显示首页(图2)。图二、开机状态示意图当依次键入年月日后自动进入

7、第二画面，或者按“复位”直接进入工作选择菜单（图3）。 图三、工作选择菜单 图四、脉冲菜单 “脉冲”方式菜单（图4），由主菜单选 1 则进入脉冲菜单。用户根据测试需要选择按键。5、测试显示主界面介绍 主界面分三个区（图5），上方为计算参数与结果区。 中间为波形显示（采样前为接线图）区，根据需要可显示一条或两条波形。同时显示竖线光标和时间刻度。 下方为状态和日期显示区，在“脉冲”测全长和测故障时则提示要选择速度，测速度则提示键入全长值。闪测状态只提出速度选择。 图五 测试显示主界面第三节 电缆故障测试步骤及测试方式选择 在测定电缆故障之前，测试人员除掌握本机性能与操作方法之外，必须首先确定电缆故

8、障的性质，以便采用适当的工作方法与测试方法。 首先用兆欧或万用表在电缆一端测量各相对地及相对相之间的绝缘电阻，根据阻值高低确定是低阻短路或开路，或者是高阻闪络性故障。 1、凡是电缆故障电缆绝缘电阻下降至该电缆的特性阻抗，甚至直流电阻为零的故障均为低阻故障或短路故障。凡是电缆绝缘电阻无穷大或虽与正常电缆的绝缘电阻值相同，但电压却不能馈至用户端的故障称为开路或断路故障。是否断路，还可将电缆终端相连,用万用表在始端测量被短路两相的阻值加以确认。此类故障可用低压脉冲法直接测定。 2、当阻值很高（数百兆到数千兆）且在作高压试验时有瞬间放电现象，此类故障一般称为闪络性故障。可用高压直闪法或高压冲闪法进行测

9、试。3、高阻故障：阻值高于电缆特性阻抗的故障。此类故障可用高压冲闪法进行测试。 4、按一定方式粗测之后再进行准确定点，必要时需找电缆路径，丈量电缆长度或距离。第二章 低压脉冲测试法 低压脉冲测试法具有操作简单、波形易于识别、准确度高等特点。对于短路、低阻、断路故障用此法测试，可直接确定故障距离。即使无此类故障，一般高压闪络测试前，也可用低压脉冲法测电缆全长或速度，与闪络测试波形比较，通常会利于波形分析，达到快速确定故障点目的。第一节 低压脉冲测试的基本原理 测试电缆故障时，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

10、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，用测试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 = VT / 2，如图六所示：图六、低压脉冲测试原理图 测全长则可利用终端反射脉冲：L=VT/2 同样已知全长可测出传输速度：V=2L/T第二节 脉冲法测全长 测全长操作步骤如下：开机(上电复位)复位(主菜单)键1(工作选择菜单)键1（脉冲菜单）键1（测全长），然后根据屏幕显示接线图接线，如图七所示：图七、低压脉冲测试接线图使用脉冲法测试时，按图连接后，根据所测电缆类型，选择合适传输速度和脉宽，调节输入振幅电位器到1/3位置，

11、按采样键即可。 图八、低压脉冲测全长波形（终端开路）根据显示波形大小，调节幅度电位器，重新采样。当0.2s脉宽输入振幅最大还无反射波时，选用2s脉冲测试。为了便于比较可分别接故障相与电缆的好相作两次采样，如前图五所示。按 键可选单波形或双波形显示，用1/2键改变操作区，选择当前波形1或2。完成采样后，移动光标定起点，再移动光标到波形反射点，此时屏幕所显示的长度就是电缆全长值。对于短电缆最好将终端短路测全长，终端反射为反向脉冲。第三节 脉冲法测故障定光标时，对终端开路电缆以发射负脉冲下降沿与基线交点为准定光标起点，以反射负脉冲下降沿与基线交点定光标终点。 脉冲法测故障与测全长的测试原理相同，操作

12、方法也基本相同。当脉冲菜单出现时，可选键1（测全长），也可选键2（测故障）。接线图与图七相同，连接电缆接被测电缆故障相，其它操作方法也与测全长相同。如果是断路故障，测试波形、定光标方法与测全长时相同。如果是低阻、短路故障，测试波形如图九所示：图九、低压脉冲测低阻、短路故障波形短路故障定光标时，以发射负脉冲下降沿与基线交点为准定光标起点，以反射正脉冲上升沿与基线交点定光标终点。第四节 脉冲法测速度 测电波在电缆中传输速度时，必须知道电缆全长。操作方法如下：开机(上电复位)复位(主菜单)键1(工作选择菜单)键1(脉冲菜单)键3(测速度)。然后按图七接线，键入全长值并回车“ ”。采样波形、定光标方法

13、与测全长时相同，当分别定光标起点、终点后，屏幕左上角将显示测试速度值。第三章 直流高压测试法（直闪法）第一节 基本原理 与脉冲法相同，只是测试脉冲不是由机内发出而是由外加直流高压，使故障点闪络放电而产生。如图十：图十、直闪法原理图 当故障相施加直流高压到一定值后，故障点被击穿而短路放电，此时由故障点产生一反相跃变电压V该电压沿电缆传输，当传到始端后，始端阻抗大于电缆特性阻抗，所以发生正反射2V，此电压又向后传输，到故障点后被短路所以反射电压-2Vt，经过一段时间负反射电压又传到始端，这样往返数次，直到闪络放电结束而终止。 由第一个正向跃变电压到始端的时间T0，到第二次反射负向电压传到始端的时间

14、T1的时差，T=T1T0，就可以由已知传输速度算出故障点的距离： Lx=VT/2。第二节 测试连线与操作步骤1、按下图将高压设备测试仪与被测电缆相连。a 电压取样直闪法b 电流取样直闪法图十一、直流高压闪测法接线图（a、b）图中：T1为0200V调压器， C为高压电容14F/40KV T2为 1 5KVA 高压变压器， V为电压表 D 为高压整流硅堆， R1、R2为分压器 IS 为电流取样器 2、接好线后，开机使仪器处于等待状态，采样之前操作与脉冲法相同。 3、（调T1）逐步升高直流高压，当发现电压或电流表摆时则说明故障点闪络放电，仪器会显示出波形，调输入幅度反复采样几次，直到采到最佳波形为止

15、。第三节 测试波形与故障距离计算 直闪法电压取样和电流取样其测试波形如图十二所示。 由波形计算故障距离的方法与脉冲法相同。图十二、直闪法测试波形（a） 电压取样（b）电流取样。第四章 冲击高压闪测法（冲闪法）第一节 基本原理 与直闪法相同，只不过直流高压不是直接加给电缆而是通过球间隙施加高压给电缆，使故障点击穿放电，而产生反射电压（或者电流），由仪器记录这一瞬态过程，通过波形分析来测定故障点的位置。它是测高阻及闪络性故障的主要方法。同样取样方式也分电压取样和电流取样，当然细分还可分为高端和低端电压取样，电感与电阻取样，始端与终端取样等。由于低端电流取样接线简便、安全可靠、波形易于识别，所以推荐

16、使用电流取样法。第二节 电流取样冲闪法 冲闪法操作方法如下：开机(上电复位)复位(主菜单)键1(工作选择菜单)键3（冲闪1）。根据工作选择菜单提示，冲闪分为冲闪1与冲闪2两种方式。其中冲闪1是正脉冲触发方式（如电流取样），冲闪2是负脉冲触发方式(如电压取样 )。按推荐选用电流取样方式，所以按键3进入冲闪1工作模式。 进入冲闪后，按屏幕提示接线图连接接线和取样器如图十五所示：图十五、电流取样冲闪法接线图图中：T1为0250V12KVA调压器, T2为高压变压器，功率 1 5KVA,D为高压整流硅堆，大于50KW/0.2A（高压试验变压器已内置） C为高压电容，容量18F，耐压大于10KV40KV

17、 , V为电压表 IS为电流取样器（配套附件） J为放电球隙 以上设备除电流取样器IS之外 ，其余为外配设备，可用电缆高压试验设备，也可用一体化高压发生器（注意须连接高压放电棒）。 根据接线图连接完毕，检查无误后，再用“速度”键选择传输速度或者重新键入速度值。然后按“采样”键，仪器进入等待采样状态。 调整球隙、输入振幅旋钮后，对故障电缆升压,电压升到一定值，球隙放电,仪器记录采集波形。根据波形大小可重新调整输入振幅，重复采样。冲闪测试波形如图十六所示：图十六、冲闪法电流取样测试波形波形特点如下：第一个小正脉冲为球间隙击穿而故障点未放电时电容器对电缆的放电电流脉冲（输入幅度小或者仪器灵敏度低时第

18、一个小脉冲可能不出现），第二个大的正脉冲为故障点击穿之后形成的短路电流脉冲，其次为由该放电电流脉冲形成的一次、二次等多次反射电流脉冲，因衰减而幅度逐次减小。由于故障特性的差异和电容电压与引线电感的存在，而在反射正脉冲的前沿出现负反冲，计算故障距离时起点为第一个放电正脉冲的前沿，终点为第一次反射正脉冲之前的负脉冲前沿。第三节 电压取样冲闪法 其原理与电流取样相同，只不过测试波形不是采集放电电流脉冲及反射波，而是采集故障点放电产生的电压跃变与反射波，当然取样器及接法也不尽相同，按取样电感接位置不同分高端电压取样和低端电压取样。 3-1高端电压取样 高端电压取样接线图如图十七所示：图十七、高端电压取

19、样冲闪法接线图接线图中除L、R1、R2为新增器件，其它同前电流取样法。增L是为了防止电压脉冲被电容C短路，因为电感上的电压变化就是所要获得的测试波形，所以L也叫取样电感，R1、R2为电阻分压器，J为放电球隙。高端电压故障冲闪测试波形为一幅度很大的余弦振荡，而放电电压脉冲及反射波形叠加在该振荡波形之上，如图十八波形（a）所示为被压缩显示的波形全貌，计算故障距离时将其中有用部分再扩展显示，如图十八(b)所示。图十八、高端电压取样波形（a）、（b）3-2低端电压取样 低端电压取样接线图如图十九所示，显然是将取样电感L随同分压器从电容器的上端与电缆始端移到电容器的地端。 显而易见，这种方式比高端要安全

20、可靠的多，同时由于取样电感小，小于电缆等效电感，所以余弦大振荡的幅度小了很多，而反射脉冲幅度相对不变，并几乎在水平基线上，如图二十所示。这样不仅便于识别也便于计算故障距离。所以除推荐电流取样外，低端电压取样也有同样的优点而常被采用。图十九低端电压取样冲闪法接线图图二十、低端电压取样冲闪法测试波形第五章 高压闪测法注意事项高压闪络测试时，由于工作电压极高，稍有不慎就会对人身安全及设备造成损失，因此操作中应注意以下几点： 高压闪络测试时，高压试验设备应由专业人员操作，仪器接线、调整时应断电并彻底放电。2 高压试验设备电源与测试仪工作电源分开使用，测试仪连接应远离高压线。3 电流取样器接地端必须可靠

21、接地，否则高压放电通路断开，高压会感应到测试仪而对仪器造成安全隐患。4 从测试仪安全考虑，闪络测试时工作菜单一定要选择在冲闪或直闪状态，如果错误选择于低压脉冲状态进行高压闪络测试，将有可能损坏测试仪内部低压脉冲电路。5 应正确接地，即高压设备，电流取样器地线一定要就近接电缆的铅包。测试仪保护接地应与高压设备地线分开连接。6 测试时各连接点应无放电火花，否则会影响测试波形。第六章 电缆故障检测仪与微型打印机的连接及测试结果的打印波形打印便于故障测试分析，或故障测试完成后存档积累数据。电缆故障检测仪设有打印机接口，可连接专用微型打印机，便于使用。1、预置测试日期 测试仪开机，上电复位后，屏幕显示首

22、页“欢迎使用电缆故障检测仪”，若不出现，可关机片刻后重新开机。在首页屏幕下方有键入日期0000年00月00日，用 09 数字键依次在年、月、日之间有零的位置键入日期。如键入时键错数字，请按“打印”键删除，重新键入正确的数字。键入完毕后，按任意一键或复位键将进入下一屏主菜单。（开机时键入的日期，在波形打印时将会自动打印出来。）2、波形打印 测试波形显示后，确定光标起点（按起点键），并移动光标到测试波形终点后，按打印键，打印机自动将已设定的测试日期、测试数据以及当前操作区波形从第一个波形开始打印，打印到标准纸长后停止。 3、根据打印机波形分析测试数据 波形打印后，打印纸下部显示计算标尺、故障距离、

23、传输速度（m /s）、标尺每格代表时间（s/div）、测试时间等参数。根据显示参数，可重新分析、计算波形任意两点之间距离。其中标尺每格代表时间，由测试仪器自动计算给定，计算距离的方法如下：两点间距离=两点间实际格数时间/格速度2（米）。针对疑难故障，测试完毕后仔细分析波形特点，对定出故障点，提高测试水平会起到事半功倍的作用。第七章 电缆故障检测仪与计算机的连接与操作电缆仪设有计算机USB接口可采用通用连线与安装有Windows操作系统的笔记本或台式计算机端口连接，计算机上装有公司的软件，与仪器配合可上计算机操作。这样极大地扩展应用范围，还可通过互联网进行网上咨询，也可与主管部门的计算机管理系统

24、连接，将测试结果存入以便常期保留与查询。（操作软件及操作说明另附）。第八章定点仪技术性能与使用方法（一） 技术性能1在输入信号为300z幅度为30v的情况下，可保证2.5V不失真输出。2在2.5V不失真条件下，使输入为零，定点仪的内部噪声电平不大于150mV。3工作方式：定点工作方式：测定电缆故障点的精确位置时使用。路径工作方式：测试电缆埋设的路径走向使用。4输入阻抗：1K 5工作电压：9V10% 6工作电流：4mA 7环境温度：1040 8体积65120150mm2 9重量1.5Kg（不含探头）（二） 使用方法及注意事项 在进行故障定点时外加冲击高压电路连接如图22所示。在闪测仪已经粗测出电

25、缆故障点的位置前提下，定点仪沿电缆的走向粗测点附近进行搜索听测故障点的放电声音，找出放电时产生的机械振动声波的最响声点，即为电缆故障点实地位置。 使用定点仪应注意事项： 1当用测试仪粗测出故障的位置之后，放电的球间隙不宜调得太大，球间隙大冲击电压高。定点相对用测试仪粗测用的时间长，长时间高压冲击如果将故障点打短路，故障点不放电定点就不容易定到故障点。 2定点时因周围环境干扰大，土层太厚或电缆具体损坏情况等原因，故障点放电时传到地面的振动信号很微弱，定点比较困难，可以利用故障点击穿放电时既有振动波又有电磁波这一现象。用两部定点仪，一部使用探棒工作于“定点”位置，另一部利用探针也工作于“定点”位置

26、，两部定点仪同时都听到“嘭嘭”的声响，再找出最响点，即可准确定出故障点的位置。3定点时要找出“最响点”的方法：定点过程中听到有规律的放电声以后，故障点的位置就在你附近不远的地方，再沿电缆走向前后移动定点仪进行比较寻找到放电声音较大处，同时减小定点仪的输出音量，最后逐步集中搜寻到声音最大点。4定点仪不使用时，应及时关掉电源。如果在使用中出现杂音变大，灵敏度降低可能电池不足，可将定点仪点的上盖旋开更换电池。5若耳机内出现广播电台声，可能输入线的屏蔽层接触不良，可折开二芯插头重新焊好。同步定点仪技术性能及使用说明定点仪为电缆故障检测仪的配套设备，在故障点精测时用。因为测试仪对电缆故障点进行测量时，由

27、于仪器的本身误差，眼睛的读数误差，以及距离的量取误差、特别是电缆在地下埋设的实际情况各不相同，等等。所以单凭测试仪来完成对故障点的探测是不够准确的。因此我们必须使用定点仪，利用其对电缆故障点高压放电具有非常灵敏的接收能力，在粗测距离的一定范围内，沿着电缆的走向找出高压放电信号最强点来精确地定位。1定点仪的工作原理：定点通道框图： 路径通道框图：当仪器工作在定点时，电缆故障点高压放电的声音信号经过探头里的压电陶瓷片转换为电信号，经低噪声前置放大器将其放大，然后通过有源低通滤波器滤波，将输入信号中的噪声及干扰有效地抑制掉，再经过放大器放大后输出到高阻耳机和光柱及表头。当工作于路径时，路经仪发出15

28、KC的信号，接入电缆后电磁波在电缆周围向外辐射，电磁波通过磁棒转换为电信号，经低噪声放大器放大，与晶体振荡器产生的15.625KC信号差波成625HZ的低频信号，再经低通滤波及放大后输送给高阻耳机和表头显示。探头在定点时，把微弱的冲击振动波转换为电信号，声电转换器，原理与话筒相同。仪器工作于路径时，用来把微弱的电磁波转换为电信号，磁电转换器，具有和收音机天线一样的工作原理，它有一定的方向性，我们正是利用这一特性对电缆的埋设深度可以进行探测。2同步定点仪性能指标： 测试灵敏度 100db 输入阻抗 1.2k 工作环境温度 -2040 耳机 222007 最大不失真输出 3V（有效值）3同步定点仪

29、的测试原理及其方法介绍：定点仪为电缆故障检测仪的精测设备。定点就是利用高压设备给故障电缆施加高压脉冲使电缆故障点放电，在粗测范围内利用定点仪完成对电缆故障点的精确定点。由于在冲击高压下，故障点放电时既发出电磁波，又有振动波，因此，利用探头可接收振动波，也可在“路径”工作方式时，利用磁棒接收故障点发出的电磁波（此电磁波在电缆走向附近的任何地方都存在）。下面我们主要分析，如何利用定点仪来对故障点进行精测的问题。 根据电缆故障性质来分定点可分为A低阻及接地故障点的定点：用低压脉冲法粗测后，再给被测电缆施加高压脉冲使故障点放电如图三所示，然后用同步定点仪在粗测范围内进行定点。对于这类故障，由于放电声音

30、比较小，这时我们用耳和眼观察都无济于事，这时我们可以采用一些措施，想办法使故障点的放电声音增大。a因为P=1/2CV2，如果电容对故障点释放的能量较大，那么其放电声音就较大，因此在冲击电压极限情况下，可增大电容器，这样做，对设备也有好处。b如果上述方法还不行，我们可以对故障点进行“烧穿”或冲击一段时间，使其故障点电阻值（相同相或相地间）增大，然后再进行定点。这种措施足使故障点阻值增大。同时对于多相对地的低阻故障，我们可选取对地电阻较高相加冲击高压进行定点。B开路故障点的定点：如图四，在故障相的一端加冲击高压，把故障相的另一端接地，其它两相接地，然后到粗测的位置进行定C高阻故障的定点：如图五，直

31、接定点 根据定点仪的功能来分，可分为A振动波接收法：对电缆故障进行粗测后，加冲击高压到电缆故障相，在高压较高的条件下，故障点放电产生“啪啪”的有节奏的振动声波，由于同步定点仪的探头具有接收并放大微弱振动波的功能。因此，在故障点放电的情况下，在粗测的范围内，顺着电缆的路径，用眼看表头的指示，用耳听声音的方法同步观察，接收到最大的振动的位置，便是电缆故障点所在。找“最大点”的方法为定点仪找到“啪啪”振动波信号后，逐步减小定点仪的音量旋纽，以缩小听测范围，最后集中到一个最响点，便是埋地电缆的故障点。B同步接收法：如果故障点在噪声干扰较大的地方，很难辨清接收到的是否是故障点高压放电声音，这时我们可以利用故障点放电时，即发出声波信号又发射电磁波信号这一现象。将