上海專家介紹_我國電纜測(cè)試儀的歷史及原理

　　(1)、脈沖反射法：到了上世紀(jì)七八十年代，電纜故障測(cè)試普遍采用了閃測(cè)法測(cè)試，原理為脈沖反射法(也叫雷達(dá)法)。所用的儀器以電子管、晶體管電路為主，體積龐大。采用的顯示器先后有示波管型閃測(cè)力、存貯示波管型閃測(cè)力等等。到了上世紀(jì)九十年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，智能型電纜故障閃絡(luò)測(cè)力計(jì)(閃測(cè)力)開始投入使用，采用的測(cè)試原理依舊是脈沖反射法。采用的閃測(cè)力從顯像管顯示到液晶顯示，普遍應(yīng)用單片機(jī)電路進(jìn)行控制，使電纜故障的粗測(cè)工作進(jìn)入到一個(gè)新境界。

　　(2)、電橋法：自從有了地埋電纜以后，電纜故障的檢測(cè)工作就成了必須解決的問題。最初的電纜故障粗測(cè)工作，是用電橋平衡測(cè)試原理進(jìn)行的，當(dāng)時(shí)曾用過電阻電橋、電容電橋、低壓電橋、高壓電橋等。用電橋原理測(cè)試電纜故障距離，曾是上世紀(jì)六七十年代普遍采用的方法。到了2000年以后，使用電橋法測(cè)試原理的儀器還繼續(xù)使用并且有所發(fā)展，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)后，現(xiàn)在也出現(xiàn)了具有更高智能化的電橋測(cè)力計(jì)(如高壓數(shù)字電橋)。應(yīng)用脈沖反射法(也有叫沖閃法)的智能型閃測(cè)力，是目前應(yīng)用范圍最廣，市場(chǎng)保有量最大的電纜故障粗測(cè)力器。例如北京供電系統(tǒng)，由于地埋電纜使用時(shí)間長，電纜鋪設(shè)量大，應(yīng)用電纜故障測(cè)力計(jì)的歷史也較長，從1993年后10年間，購買的單片機(jī)控制的、DTC系列探測(cè)力的早期產(chǎn)品、TC系列大屏幕液晶顯示的電纜故障測(cè)力計(jì)有50余套，幾乎每個(gè)供電部門都使用。并且在有些供電部門，把該類電纜故障測(cè)力計(jì)的使用，作為電纜測(cè)試工種高級(jí)工考試必須掌握的技能，筆者曾多次對(duì)北京供電系統(tǒng)進(jìn)行過脈沖反射法電纜故障測(cè)力計(jì)的技術(shù)培訓(xùn)。由于該類儀器應(yīng)用時(shí)間長，對(duì)該類型的閃測(cè)力的使用知識(shí)和使用經(jīng)驗(yàn)的培訓(xùn)資料及專著種類較多，有利于用戶及時(shí)掌握儀器的使用技巧。

　　脈沖反射法閃測(cè)力的測(cè)試原理為：

　　測(cè)量電纜故障時(shí)，電纜可視為一條均勻分布的傳輸線，根據(jù)傳輸線(長線)理論，在電纜一端加脈沖電壓，則此脈沖按一定的速度(決定于電纜介質(zhì)的介電常數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù))沿線傳輸，當(dāng)脈沖遇到故障點(diǎn)(或阻抗不均勻點(diǎn))就會(huì)發(fā)生反射，用閃測(cè)力記錄下發(fā)送脈沖和反射脈沖之間的傳輸時(shí)間△T，則可按已知的傳輸速度V來計(jì)算出故障點(diǎn)的距離Lx，Lx=V·△T/2

　　測(cè)全長則可利用終端反射脈沖：L=V·T/2

　　同樣已知電纜全長，可測(cè)出脈沖傳輸速度：V=2L/T

　　脈沖法測(cè)試分為低壓脈沖法和高壓脈沖法，二者測(cè)試原理是一樣的，只是產(chǎn)生脈沖的方式不一樣，智能型測(cè)力計(jì)的故障距離計(jì)算是儀器自動(dòng)完成的。

　　(3)、二次脈沖法：二次脈沖法其基本原理還是脈沖反射法，是近幾年發(fā)展中的一種比較前沿的新的電纜故障粗測(cè)方法。其技術(shù)特點(diǎn)是：高阻故障呈現(xiàn)低壓脈沖短路故障波形特征，容易判讀。換句話講，就是在用高壓脈沖擊穿高阻故障的瞬間，給故障電纜發(fā)射低壓脈沖信號(hào)，用低壓脈沖短路故障波形測(cè)試電纜高阻故障。與傳統(tǒng)的測(cè)試方法相比,二次脈沖法的先進(jìn)之處，是將沖擊高壓閃絡(luò)法中的復(fù)雜波形簡化為簡單的低壓脈沖短路故障波形。

　　二次脈沖法的關(guān)鍵是要給閃測(cè)力加一個(gè)高頻高壓數(shù)據(jù)處理器。從測(cè)試原理講，二次脈沖法的測(cè)試原理有其先進(jìn)性，但是其測(cè)力計(jì)器相對(duì)復(fù)雜，儀器使用也較普通的閃測(cè)力復(fù)雜。

　　3、電纜故障精確定點(diǎn)方法概述：

　　(1)、聲測(cè)法：采用聲測(cè)法定點(diǎn)，是從過去到現(xiàn)在普遍采用電纜故障定點(diǎn)的方法。而且是最為行之有效的方法。只不過采用的儀器從過去簡單的聲電放大器，發(fā)展到了現(xiàn)在普遍使用的聲磁同步定點(diǎn)儀。聲測(cè)法定點(diǎn)對(duì)高壓電纜、低壓電纜、直埋電纜、電纜溝電纜等等均適用。

　　聲測(cè)法定點(diǎn)，是由高壓脈沖發(fā)生器對(duì)故障電纜放電，故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，并產(chǎn)生放電聲音，在電纜直埋情況下，產(chǎn)生地震波，定點(diǎn)儀的聲測(cè)探頭(聲音傳感器)揀拾地震波信號(hào)并放大后通過耳機(jī)或表頭輸出。通過大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，地震波從電纜故障點(diǎn)傳到地面后，在2米的半徑以外很快衰減為很小，所以，用聲測(cè)法定點(diǎn)，我們用定點(diǎn)儀監(jiān)聽地震波時(shí)，一般是4m距離監(jiān)聽一次。當(dāng)監(jiān)聽到地震波時(shí)，說明故障點(diǎn)已經(jīng)在2m以內(nèi)，只要仔細(xì)找到聲音最大點(diǎn)即既可以精確找到故障點(diǎn)。

　　(2)、跨步電壓法：采用跨步電壓法定點(diǎn)，主要針對(duì)對(duì)電纜外護(hù)套絕緣有要求的外護(hù)套接地故障定點(diǎn)，現(xiàn)在對(duì)部分直埋的無鎧裝的低壓電纜、電線芯線接地故障、也可以采用跨步電壓法定點(diǎn)。

　　(3)、電磁法及音頻法：用電磁波定點(diǎn)或采用音頻法定點(diǎn)，即是利用電纜故障點(diǎn)前后電磁波信號(hào)或音頻信號(hào)的變化來確定故障點(diǎn)，從原理上講是可行的。但從目前情況看，還沒有性能可靠的，能實(shí)際應(yīng)用的定點(diǎn)儀。或者說，采用電磁波定點(diǎn)的定點(diǎn)儀仍舊在各科研機(jī)構(gòu)研發(fā)之中，還需實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證提高，達(dá)到實(shí)際應(yīng)用水平。

　　(4)、聲磁同步法：是將聲測(cè)法與電磁波法綜合應(yīng)用，例如DTC系列聲磁同步定點(diǎn)儀，采用了聲測(cè)法定點(diǎn)與聲磁同步定點(diǎn)法相結(jié)合定點(diǎn)原理。聲測(cè)法定點(diǎn)時(shí)，定點(diǎn)儀聲表頭指示聲測(cè)探頭接收到的地震波，同時(shí)耳機(jī)也反映聲測(cè)探頭接收到的地震聲波。在故障點(diǎn)正上方，聲波信號(hào)最大，離開故障點(diǎn)，聲波信號(hào)減少，或者無聲波信號(hào)。聲磁同步法定點(diǎn)時(shí)，聲表頭反映聲測(cè)探頭接收到的地震聲波，磁表頭和耳機(jī)同時(shí)指示故障點(diǎn)放電時(shí)同步接收天線接收到的電磁波。當(dāng)聲測(cè)探頭放置在故障點(diǎn)上方時(shí)，定點(diǎn)儀二個(gè)表頭指示及耳機(jī)聲音同步。在未接收到聲波信號(hào)時(shí)，利用聲磁同步電磁波接收功能，能夠及時(shí)掌握球間隙放電節(jié)律，有利于在噪雜的環(huán)境中分辨出故障點(diǎn)微弱聲波信號(hào)。另外，聲磁同步定點(diǎn)儀可以將故障定點(diǎn)和電纜路徑探測(cè)工作同步進(jìn)行，大大提高故障定點(diǎn)效率。

　　采用聲磁同步技術(shù)的定點(diǎn)儀，是目前應(yīng)用最廣的電纜故障定點(diǎn)儀。

　　(5)、磁場(chǎng)預(yù)定點(diǎn)技術(shù)：電纜故障磁場(chǎng)預(yù)定點(diǎn)技術(shù)的原理為：通過高壓直流脈沖發(fā)生器，使電纜的故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，在電弧存在期間，向電纜注入音頻信號(hào)。此音頻信號(hào)在電纜故障點(diǎn)，被電弧短路，不再繼續(xù)向電纜終端傳播。采用專用的接收機(jī)，接收電纜輻射出的音頻電磁波信號(hào)，通過比較故障點(diǎn)前后的音頻電磁波幅值大小的變化，判斷接收機(jī)位于故障點(diǎn)之前或之后，從而達(dá)到快速預(yù)定點(diǎn)的目的。

　　電纜故障磁場(chǎng)預(yù)定點(diǎn)技術(shù)，是一種較新的故障定點(diǎn)手段，其概念的提出時(shí)間較短，儀器的研發(fā)和儀器使用時(shí)間也較短。故障預(yù)定點(diǎn)后，我們?nèi)孕枰M(jìn)行故障點(diǎn)的精確定點(diǎn)，然后才能開挖。

本文由上海甘壇拉力計(jì)技術(shù)部奉獻(xiàn)！