电力电缆故障预定位（粗测）测试方法及工作原理-k8凯发

电缆故障测试的粗定位原理上主要分为：直流测距法和时域反射法。
直流测距法又分为：电阻（电压）比较法和电桥法两种。
时域反射法根据采样方式的不同又分为：三次脉冲法、二次脉冲法、电流取样法、电阻（电压取样法）。
一、 电阻（电压）比较法：
接线图如下，在测试端的芯线和外护套上接毫伏表（万用表毫伏档），表笔直接与芯线和外护套接紧，不要接到仪器输出线的夹子上，避免接触电阻影响毫伏表的测量结果；仪器设置在连续输出档，调整输出电压，使输出电流达到a1（整数如100.0ma），这时读取毫伏表上的读数v，由于电压表输入电阻很高，因此，流经项线的电流很小，可以认为毫伏表的电位测量端到故障点的电位，因此，该读数即为测量端到故障点两点的电位差v1。再将仪器移到电缆的另一侧（末端）进行测量，让输出电流值与始端测量时的数值一致，这时毫伏表的读数为v2；
故障点距离始端的距离lx=（v1×l）/（v1＋v2）；
也可以用比例来表示故障点的距离（v1×100）/（v1＋v2）；
采用这种预定位的本公司的代表产品主要有“电缆外护套故障测试仪” 

二、电桥法测试原理：
电桥法原理如下:将被测电缆故障相与非故障相短接,电桥两臂分别接故障相与非故障相,调节电桥两臂上的一个可调电阻器,使电桥平衡,利用比例关系和已知的电缆长度就能得出故障距离。
显然 l1/l2=r1/r2
接入电桥后构成如下电路 r1/r2=r1/r2  l1/l2
平衡后有 l1/l=r1/r0=p‰（千分之p）p为刻度盘读数。
因此l1=p‰·l
采用这种预定位的本公司的代表产品主要有“电线电缆高阻故障定位仪（高压电桥法）”
直流测距法的主要缺陷有：需要电缆全长数据，通过步行估计；需要在另一端短接电缆；开路故障不能定位。多点故障的无法测试。 

三、低压脉冲反射法原理：
适用于低阻( 低于10倍波阻抗) 、接地及开路故障，并可以测试电缆的全长和电波在电缆中的传播速度。当电缆发生低阻或接地故障时，故障点处的等效阻抗应为故障电阻与电缆特性阻抗的并联，故障电阻越小，反射波形越明显。当故障电阻为零时为全反射。由于测试端等效阻抗( 测试仪器的输入阻抗) 大于电缆特性阻抗，所以在测试端产生同极性反射脉冲。而在低阻或接地故障处，由于故障电阻小于电缆特性阻抗，所以入射脉冲到达到故障点后产生反极性脉冲，并传输到测试端，接收到的反极性脉冲的下降沿就对应故障点的反射波。根据脉冲入射到返回所经过的时间δt和电波在电缆中的传播速度v，可以计算出传播路径的长度，进而得到测试点到故障点的距离s，具体计算公式为：s = 1/2(δt ×s)
通过反射脉冲的极性可以判断故障的性质。对于开路故障发射脉冲与反射脉冲同极性；而对于短路或低阻故障发射脉冲与反射脉冲反极性。当电缆发生开路故障时，故障等效阻抗为故障电阻与电缆特性阻抗的串联，开路即相当于故障电阻为无穷大，这种情况入射脉冲将形成全反射，在测试端产生同极性反射脉冲，接收到同极性的脉冲的上升沿与故障点的反射波形对应。电缆接头处的特性阻抗通常会变大，在此处反射波和入射波同极性。而“t型头”接头处的等效阻抗较电缆特性阻抗小，所以在此处反射波和入射波极性相反。 

四、高压闪络法：
电缆的高阻故障由于故障点的电阻较大（大于10倍的电缆波阻抗），低压脉冲在故障点没有明显的反射。故不能用低压脉冲法来测量，而只能由高压设备发出高压信号（冲闪时发出脉冲高压），使故障点产生闪络性放电，从而发生电压突跳。这个突跳电压在故障点和测试端之间来回反射，根据每一次往返所经历的时间和电波传播速度，同样用上面的公式计算出故障点的距离。低压脉冲法由仪器内部产生触发，而闪络法则由外部高压产生触发。此现象可以在不同情况下按采样键得到反映，在低压脉冲时按采样波形马上显示出来，而高压闪络时按采样键波形并不马上反映出来，而是等外部高压触发打火后才显示出来。此种代表性仪器为本公司生产的：电缆故障测试仪。

五、二次脉冲法：
二次脉冲法在电缆故障定位中的应用的工作原理如下图所示。首先使用一定电压等级、一定能量的高压脉冲在电缆的测试端施加给故障电缆，让电缆的高阻故障点发生击穿燃弧。同时，在测试端加入测量用的低压脉冲，测量脉冲到达电缆的高阻故障点时，遇到电弧，在电弧的表面发生反射。由于燃弧时，高阻故障变成了瞬间的短路故障，低压测量脉冲将发生明显的阻抗特征变化，使得闪络测量的波形变为低压脉冲短路波形，使得波形判别特别简单清晰。这就是我们称之为的“二次脉冲法”。接收到的低压脉冲反射波形相当于一个线芯对地完全短路的波形。将释放高压脉冲时与未释放高压脉冲时所得到的低压脉冲波形进行叠加，2个波形会有一个发散点，这发散点就是故障点的反射波形点。这种方法把低压脉冲法和高压闪络技术结合在一起，使测试人员更容易判断出故障点的位置。与传统的测试方法相比,二次脉冲法的先进之处，是将冲击高压闪络法中的复杂波形简化为最简单的低压脉冲短路故障波形，所以判读极为简单，可准确标定故障距离。

 

六、多次脉冲法：
由于二次脉冲法固有的弊病：燃弧时间短、燃弧不容易稳定，现场测试时要通过多次实测波形的观察，选择合适的迟延时间，选出最适合判读的测试波形，故障点发生在电缆始端或近始端，波形稍复杂一些，精确读数会引入一定误差。由于故障电缆的故障点被电弧回路，使芯线上存在幅度很大的衰减余弦振荡波和故障点击穿时在故障点和测试端来回反射的脉冲波。在余弦振荡期间所有的脉冲波形均视为干扰信号，无法实施低压脉冲法测试。只有在余弦振荡结束后芯线上电压趋于平稳，而且在故障点电弧仍然存在期间才能进行低压脉冲测量。也就是说要避开大振荡周期。现场测试时要通过多次实测波形的观察，选择合适的迟延时间，选出最适合判读的测试波形。所以，研制二次脉冲法的科研人员在此基础上又在采样软件上进行了改进，再同一燃弧期间发送多个低压脉冲，同时采集出多个二次脉冲波形同时显示在屏幕上，以供操作人员进行选择，试图解决二次脉冲法固有的操作复杂、难以同步等问题。但由于其原理的局限性，只是对其“二次脉冲法”有所改进，无法从根本上解决二次脉冲法的局限性的问题，同时进一步造成了操作人员使用仪器的复杂性。 
七、三次脉冲法：
三次脉冲法是二次脉冲法的升级。其方法是首先在不击穿被测电缆故障点的情况下，测得低压脉冲的反射波形，紧接着用高压脉冲击穿电缆的故障点产生电弧，在电弧电压降到一定值时触发中压脉冲来稳定和延长电弧时间。之后再发出低压脉冲，从而得到故障点的反射波形，两条波形叠加后同样可以发现发散点就是故障点对应的位置。由于采用了中压脉冲来稳定和延长电弧时间，它比二次脉冲法更容易得到故障点波形。相对于二次脉冲法由于三次脉冲法不用选择燃弧的同步时长，操作起来也更加简便。三次脉冲代表性仪器为：三级多次电缆故障测试仪。

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