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电缆故障测试仪原理及使用新方法【新手必看】


时间:2018-11-14 12:18:51 | 作者:陕西意联电气 | 标签: 电缆故障测试仪

智能型电缆故障测试仪


电缆故障测试仪原理

  智能型电缆故障测试仪陕西意联电气在智能电缆故障测试仪的基础上,自主研发的又一新型电缆故障测试系统。该系统采用国际先进的弧反射技术,利用RCS算法,进行故障点位置的自动搜索,达到快速预定位,解决了用户对“复杂难懂的波形”不易读懂这一难题。

  该系统主要由电缆故障测试仪主机、多次脉冲产生器、路径信号发生器、路径/故障定位仪、一体化高压发生器组成。多次脉冲电缆故障测试仪主机和多次脉冲产生器用于测量电缆全长及故障距离;路径信号发生器和路径/故障定位仪用来确定埋地电缆的路径、埋设深度以及故障点的精确位置;一体化高压电源产生直流冲击高压,为脉冲电容充电,使电缆故障点击穿放电,配合定位仪精确定位故障点;一体化高压发生器内置电容及高压放电装置,现场无需接线,主动自动可控放电。

  整套测试系统广泛应用于35KV以下各种不同截面的铝芯、铜芯电力电缆、高频同轴电缆及市话电缆的低阻、短路、开路及各种高阻故障的探测,是广大厂矿企业、冶金、石化系统、电厂、机场、铁路和供电等部门保障安全供电的必备设备。


特性及关键技术参数


电缆故障测距仪:
显示方式:大屏幕电容触摸
操作方式:win8操作系统。
故障预定位测试方法:低压脉冲法;高压冲闪取样法;弧反射法(多次脉冲法)
软件支持6波形同屏叠加对比,容易发现隐含故障点
一键测距——无需分析波形,只需点击自动测距按钮,直接得到电缆全长和故障距离
可测试各种35KV以下不同电压等级、不同截面、不同介质及各种材质的电力电缆的各类故障,包括:开路、短路、低阻、高阻泄漏、高阻闪络性故障
可测试铁路通信控制电缆、电力电缆的各类故障
可测量长度已知的任何电缆中电波传播的速度
可测量电缆故障故障性质、测试电力电缆埋设路径、埋设深度及故障点精确位置
采样频率:6.25MHz、12.5MHz、25MHz、50MHz、100MHz(自适应脉宽)
测试最长电缆:100km
测试最短电缆(盲区):无盲区
测试误差:系统相对误差±1%
精确定点误差:±0.2m
供电方式:220V或内置锂电池
待机时间:连续使用6小时左右
远程服务支持:可以通过手机wifi上网连接公司服务器,实现远程在线测试
工作环境温度:-20℃~+40℃,相对湿度:RH≤85%(25℃)
外形尺寸:393mm X 261mm X 122mm
重量:<5Kg


多次脉冲产生器:

无需额外供电,方便实用、安全可靠。
最高冲击电压40KV。
内置冲闪测试法。无需额外取样器。

路径信号发生器:
信号频率:12KHz正弦信号。
最大发射功率:Pmax=20W。
发射效率:η=98%。
LED实时输出功率监测,有利于判断接线是否良好,确保路径信号成功发射!
发射机保护:过压保护及短路保护,允许发射线长时间短路。
输出功率等级:12级。
适配阻抗范围:4Ω~2ΚΩ。
供电方式:19V 4A电源适配器。

路径/故障定位仪(路径接收部分):
接收路径信号:12KHz正弦信号。
接收灵敏度:-90dBmW。
路径寻侧方法:峰值法、谷值法(面板上一键切换)。
测深方法:45度角法。
路径信号指示:十级LED强度指示及蜂鸣提示音。
供电方式:9V单节碱性干电池。

路径/故障定位仪(故障定位部分):
独有的数字信号处理技术,在极短时间内准确测量瞬时声场强度,然后稳定显示,减少测试人员的疲劳感。
磁信号接收精准,充分利用沿线磁信号做故障点导向信号,放电实时显示,明显提高故障定点效率。
高灵敏度、低噪声,声场灵敏度-97dBmW;磁场灵敏度-80dBmW。
极低功耗,单节9V碱性干电池可用4-5小时。
高压放电同时可以粗测电缆路径,明显提高故障定点效率。
配套的定点传感器具有低噪声、高灵敏度、防水特性。

一体化内置电容高压发生器:
拉杆式结构,现场无需接线
将升压设备、脉冲电容、电缆放电装置、安全放电装置全部集成,测试完成自动放电,放电时间和放电频率主动可控
改变冲击电压无需断电,无需调节高压放电间距
输出直流电压:0-32kV连续可调。
输出能量:2000J/4S或4uF/32KV。
最大充电电流:40mA
具有单次、周期两种放电方式
周期放电时间:可调
供电电源:电压220V,频率50Hz
输出功率:1000W
高压部分整体固化处理,防潮绝缘。
工作环境相对湿度:RH≤85%(25℃)。
外形尺寸:长493mm X宽246mm X 高408mm。
仪器重量:20Kg


电缆故障测试仪使用新方法

故障预定位方法
  故障预定位有三种方法:低压脉冲法、高压冲闪法和弧反射法(多次脉冲法)。低压脉冲法可以测试电缆全长,也可以测试金属性短路或者断线故障的故障长度;高压冲闪法和弧反射法可以测试高阻故障的故障长度。

故障预定位——低压脉冲法
以测量约90米左右交联电缆的全长为例介绍低压脉冲测试流程:
第一步:按“低压脉冲法接线图”接线,高压输出线夹电缆某一相(比如红相);
第二步:打开平板计算机电源,并打开测试界面,波形采集设置区的“相”选择“红”,确认电缆终端开路,“测试范围”选择“4-500m”,“测试方法”选择“低压脉冲”,此时波形采集区出现终端开路波形;
第三步:点击波形信息记录区中第一行上的“添加/清空”按钮,波形采集区中的波形被复制到波形分析区;
第四步:确认电缆终端短路,波形采集区出现终端短路波形,重复第三步(注意:点击第二行“添加/清空”按钮),波形分析区将存在终端开路和终端短路两条波形;
第五步:测量类型选择区的传输速度选择“172m/us交联”,点击自动分析工具区的 “脉冲分析”按钮,标尺自动对应到波形分析区电缆始端和终端位置,“测量结果”显示的值即为电缆全长,所测试的电缆全长显示为91.3米。


故障预定位——低压脉冲法



故障预定位方法——高压冲闪法(一)
以全长100米,故障距离88米左右的交联电缆故障长度为例介绍高压冲闪测试流程,按照“高压冲闪法接线图”进行接线:


接线注意事项:
1.  如果为单相故障,“高压出”接电缆故障相,“负载地”连接铜屏蔽或铠装,“机壳地”避开电缆接地线接入地网,如果电缆有钢铠,将其接地,如下图。

单相故障接线图
单相故障接线图



2. 如果为相间故障,“高压出”接电缆故障相,“负载地”连接另外一故障相,“机壳地”避开电缆接地线接入地网。如果电缆有钢铠,将其接地,如下图。


相间故障接线图
相间故障接线图

3. 一体化高压发生器输出引线与电缆和铠装(屏蔽层、故障相)要可靠连接,否则连接点会有放电现象,影响故障测试,并且放电产生的电弧将烧坏测试钳甚至危害到操作者。

4. 机壳接地要可靠的与地连接,并应与负载地分开,操作时尽量不要接触一体化高压发生器的金属部分,以防壳体上感应的电压对人体产生伤害。

5. 用高压冲闪线连接主机信号接口和高压冲闪取样器。高压冲闪取样器要尽量靠近电缆连接电容的地线,这样更容易接收故障信号。

6.一体化内置电容高压发生器断电后有自动放电功能,但使用完毕拆线前一定要用放电棒再次进行放电,确认线路无电后才能拆除测试线。

7.  高压放电时,故障点和内置高压放电球隙都会产生强烈的火花放电,不要在可燃气体环境中使用该设备。并且要确保整条电缆所在的位置附近都没有可燃气体或可燃物!

操作步骤:
第一步:按照“高压冲闪法接线图”进行接线,高压输出线夹电缆某一故障相(比如红相);
第二步:打开平板计算机电源,并打开测试界面,波形采集设置区的“相”选择“红”,务必确认电缆终端开路,而且红相与其它相、地线、机壳之间都保留10厘米以上绝缘距离,“测试范围”选择“4-500m”,“测试方法”选择“高压冲闪”;
第三步:进行升压操作,直到发生高压放电,这时测试界面上的波形采集区出现一条高压冲闪波形。观察几次高压放电时产生的波形,调节测试主机操作面板上面的幅度旋钮,直到波形幅度适中。
第四步:点击波形信息记录区中第一行上的“添加/清空”按钮,波形采集区中的波形被复制到波形分析区; 
第五步:测量类型选择区的传输速度选择“172m/us交联”,点击自动分析工具区的 “冲闪分析”按钮,测量类型选择区中“测量结果”显示的值即为故障长度,所测试的故障长度为88.49米。如下图:


测试的故障长度为88.49米


故障预定位方法——高压冲闪法(二)
以全长100米,故障距离88米左右的交联电缆故障长度为例介绍高压冲闪测试流程,按照“高压冲闪法接线图”进行接线:

接线注意事项:

1. 一体化高压发生器输出引线与电缆和铠装(屏蔽层、故障相)要可靠连接,否则连接点会有放电现象,影响故障测试,并且放电产生的电弧将烧坏测试钳甚至危害到操作者。

2. 机壳接地要可靠的与地连接,并应与负载地分开,操作时尽量不要接触一体化高压发生器的金属部分,以防壳体上感应的电压对人体产生伤害。

3.一体化内置电容高压发生器断电后有自动放电功能,但使用完毕拆线前一定要用放电棒再次进行放电,确认线路无电后才能拆除测试线。

4.  高压放电时,故障点和内置高压放电球隙都会产生强烈的火花放电,不要在可燃气体环境中使用该设备。并且要确保整条电缆所在的位置附近都没有可燃气体或可燃物!

操作步骤:

第一步:按照“高压冲闪法接线图”进行接线,高压输出线夹电缆某一故障相(比如红相);
第二步:打开平板计算机电源,并打开测试界面,波形采集设置区的“相”选择“红”,务必确认电缆终端开路,而且红相与其它相、地线、机壳之间都保留10厘米以上绝缘距离,“测试范围”选择“4-500m”,“测试方法”选择“高压冲闪”;
第三步:进行升压操作,直到发生高压放电,这时测试界面上的波形采集区出现一条高压冲闪波形。观察几次高压放电时产生的波形,调节测试主机操作面板上面的幅度旋钮,直到波形幅度适中。
第四步:点击波形信息记录区中第一行上的“添加/清空”按钮,波形采集区中的波形被复制到波形分析区; 
第五步:测量类型选择区的传输速度选择“172m/us交联”,点击自动分析工具区的 “冲闪分析”按钮,测量类型选择区中“测量结果”显示的值即为故障长度,所测试的故障长度为88.49米。

测试的故障长度为88.49米



故障预定位方法——多次脉冲法

以全长100米,故障距离85米左右的交联电缆故障长度为例介绍弧反射测试流程:
第一步:按照“多次脉冲法接线图”进行接线,高压输出线夹电缆某一故障相(比如红相);
第二步:打开平板计算机电源,并打开测试界面,波形采集设置区的“相”选择“红”,务必确认电缆终端开路,而且红相与其它相、地线、机壳之间都保留10厘米以上绝缘距离),“测试范围”选择“4-500m”,“测试方法”选择“弧反射”;
第三步:进行升压操作,直到发生高压放电,这时测试界面上的波形采集区出现一条弧反射波形。
第四步:点击波形信息记录区中第一行上的“添加/清空”按钮,波形采集区中的波形被复制到波形分析区; 
第五步:测量类型选择区的传输速度选择“172m/us交联”,点击自动分析工具区的 “脉冲分析”按钮,测量类型选择区中“测量结果”显示的值即为故障长度,所测试的故障长度为84.3米。

测试的故障长度为84.3米

“峰值法”电缆路径寻测
路径信号接收设备设置步骤:
步骤1 用信号线将路径传感器和路径/故障定位仪的“探棒”接口相连;
步骤2 将路径/故障定位仪的“定点/路径”模式开关切换到“路径”模式,然后打开路径/故障定位仪的电源开关,开机8秒内显示电池电量(电量低于“7”时需更换电池!);
步骤3 路径/故障定位仪的“峰值法/谷值法”切换到“峰值法”;
步骤4 路径/故障定位仪的“磁(路径)增益”顺时针旋转到头。

具体方法:
步骤1 始终保持路径传感器的竖直天线与地面垂直,在电缆可能铺设的位置附近调节路径/故障定位仪的“磁(路径)增益”旋钮,使 “声/路径信号” 的示数处于4~8之间;
步骤2 原地旋转路径传感器的水平天线(水平天线越垂直电缆走向,信号越强),当“声/路径信号”的示数相对最小时,水平天线与电缆平行(未必是电缆正上方);当“声/路径信号”的示数相对最大时,水平天线与电缆垂直,见图:峰值法信号特点示意图a;
水平天线与电缆垂直时,在水平天线的指向方向前后平移路径传感器(当水平天线始终垂直电缆时,距离电缆越近,信号越强),直到在此方向上“声/路径信号”的示数达到最大,此时路径传感器的正下方即为电缆所在位置。信号强度显示呈现“A”型变化规律,见图:峰值法信号特点示意图b。

“峰值法”电缆路径寻测

“谷值法”电缆路径寻测
将路径/故障定位仪的“峰值法/谷值法” 切换到“谷值法”,其它设置与“峰值法”相同。

具体方法:
  始终保持路径传感器的竖直天线与地面垂直,在离地等高的平面上,向各个方向平移路径传感器,当“声/路径信号”的示数达到最小而对应两边示数却较大时,此时路径传感器的正下方即为电缆所在位置。信号强度显示呈现“M”型变化规律,见图:估值法信号特点示意图。
“峰值法”运用范围较广泛,推荐选用“峰值法”进行电缆路径寻测。

谷值法路径探测示意图


电缆埋设深度探测
  如需对电缆的埋设深度进行探测,可以采用45°角法测试。具体方法如下:路径信号接收设备设置与谷值法相同。明确电缆路径后,在电缆正上方将路径传感器向与电缆走向垂直的方向倾斜45°角,然后保持角度不变向此方向平移,当出现“M”型信号特征的较弱点时,从电缆正上方平移过的距离就是电缆埋设深度。见图:电缆埋设深度探测示意图。


电缆埋设深度探测示意图

设备使用注意事项:
1.测试时如需调节高压放电球隙间距,要首先切断220V电源,然后用放电棒对电容充分放电,防止残留电荷伤及人身!
2.测试完成后,拆线之前一定要先切断220V电源,然后用放电棒对电容充分放电。确保电容上面没有残余电量后再动手拆线!
3.. 高压放电时,故障点和高压放电球隙都会产生强烈的火花放电,严禁在可燃气体(如瓦斯)环境中使用该设备,并且要确保整条电缆所在的位置附近都没有可燃气体或可燃物!如遇因此发生的安全事故与设备生产厂商无关!

设备维护保养:
1.最好是专人保管,专人使用;仪器使用完毕后要注意保持干净整洁,测试线盘放整齐装箱。
2.如果是干电池供电的,要定期更换电池,防止电池漏液损坏仪器;如果是充电锂电池供电,长期不用时,存放前一般要给电池充足电,并且放置3~6个月左右需要重新给设备充电。



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