1、概述
有線通信的暢通和電力的輸送有賴於電纜線路的正常運行。一旦線路發生障礙,不及時查出故障並迅速予以排除,就會造成很大的經濟損失和不良的社會影響。因而,電纜故障測試儀是維護各種電纜的重要工具。電纜故障智能測試儀採用了多種故障探測方式,應用當代最先進的電子技術成果和器件,採用計算機技術及特殊性電子技術,結合本公司長期研製電纜測試儀的成功經驗而推出的高科技,智能化,功能全的全新產品。
電纜故障智能測試儀是一套綜合性的電纜故障探測儀器。能對電纜的高阻閃絡故障,高低阻性的接地,短路和電纜的斷線,接觸不良等故障進行測試,若配備聲測法定點儀,可準確測定故障點的精確位置。特別適用於測試各種型號、不同等級電壓的電力電纜及通信電纜。
2、主要特點
2.1功能齊全
測試故障安全、迅速、準確。儀器採用低壓脈衝法和高壓閃絡法探測,可測試電纜的各種故障,尤其對電纜的閃絡及高阻故障可無需燒穿而直接測試。如配備聲測法定點儀,可準確測定故障的精確位置。
2.2測試精度高
儀器採用高速數據採樣技術,A/D採樣速度為100MHz,使儀器讀取分辨率為1m,探測盲區為1m。
2.3智能化程度高
測試結果以波形及數據自動顯示在大屏幕液晶顯示屏上,判斷故障直觀。並配有全中文菜單顯示操作功能,無需對操作人員作專門的訓練。
2.4具有波形及參數存儲,調出功能
採用非易失性器件,關機後波形、數據不易失。
2.5具有雙蹤顯示功能。
可將故障電纜的測試波形與正常波形進行對比,有利於對故障進一步判斷。
2.6具有波形擴展比例功能。
改變波形比例,可擴展波形進行精確測試。
2.7可任意改變雙光標的位置,直接顯示故障點與測試點的直接距離或相對距離。
2.8具有根據不同的被測電纜隨時修改傳播速度功能。
2.9小體積便攜式外形,內裝可充電的電池供電,方便攜帶和使用。
3、主要技術指標
3.1應用範圍及用途
儀器可測試各種型號的電力電纜(電壓等級1KV~35KV)和市話電纜、調頻通信電纜、同軸電纜及金屬架空線路上發生的短路、接地、高阻洩漏,高阻閃絡性故障和電纜的斷線、接觸不良等故障。並可測試電纜的長度和電波在電纜上的傳播速度。
3.2最遠測試距離:32km (明線可達100千米)
3.3探測盲區: 1m
3.4讀數分辨率: 1m
3.5功耗: 5VA
3.6使用條件:環境溫度 0℃~+40℃
(極限溫度 -10℃~+50℃)
相對溼度 40℃(20~90)%RH
大氣壓強 (86~106)Kpa
3.7重量:3.5kg
4、探測原理
電纜故障的測試是基於電波在傳輸線中的傳輸時遇到線路阻抗不均勻而產生反向的原理。
根據傳輸線理論,每條線路都有其一定的特性阻抗Zc,它由線路的結構決定,而與線路的長度無關。在均勻傳輸線路上,任一點的輸入阻抗等於特性阻抗,若終端所接負載等於特性阻抗,線路發送的電流波或電壓波沿線傳送,到達終端被負載全部吸收而無反向。當線路上任一點阻抗不等於Zc時,電波在該點將產生全反射或部分反射。反射的大小和極性可用反射係數P表示,其關係式如下:
式中:Zc為傳輸線的特性阻抗
Zo為傳輸線反射點的阻抗
(1)當線路無故障時,Zo=Zc,P=0,無反射。
(2)當線路發生斷線故障時,Zo=∞,P=1,線路發生全反射,且反射波與入射波極性相同。
(3)當線路發生短路時,Zo=1,P=-1,線路發生負的全反射,反射波與入射波相性相反。
4.1低壓脈衝法(簡稱脈衝法)
當線路輸入一個脈衝電波時,該脈衝便以速度V沿線路傳輸,當行Lx距離遇到故障點後被反射折回輸入端,其往返時間為T,則可表示為:
V為電波在線路中的傳播速度,與線路一次參數有關,對每種線路它是一個固定值,可通過計算和儀器實測得到。將脈衝源的發射脈衝和線路故障點的反射波以一顯示器實時顯示,並由儀器提供的時鐘信號可測得時間T。因此線路故障點的距離Lx便可由(2)式求得。不同故障時的波形圖如圖1所示。
對電纜的低阻性接地和短路故障及斷線故障,及衝法可很方便地測出故障距離。但對高阻性故障,因在低電壓的脈衝作用下仍呈現很高的阻抗,使反射波不明顯甚至無反射。此種情況下需加一定的直流高壓或衝擊高壓使其放電,利用閃絡電弧形成瞬間短路產生電波反射。
4.2直流高壓閃絡法(簡稱直閃法)
當故障電阻極高,尚未形成穩定電阻通道之前,可利用逐步升高的直流電壓施於被測電纜。至一定電壓值後故障點首選被擊穿,形成閃絡,利用閃絡電弧對所加入電壓形成短路反射,反射回波在輸入端被高阻源形成開路反射。這樣電壓在輸入端和故障點之間將多次反射,直至能量消耗殆盡為止。測試原理線路圖如圖2所示,線路的反射波形如圖3所示。
故障點距離:
其中:T=t2-t1=t2-t1=t2-t1=……
理論波形為徒峻的矩形波,因反射的不完全和線路損耗使實際波形幅度減小和前後變圓滑。
4.3 衝擊高壓閃絡法(簡稱衝閃法)
當故障電阻降低,形成穩定電阻通道後,因設備容量所限,直流高壓加不上去,此時需改用衝擊電壓測試。直流高壓經球間隙對電纜充電直至擊穿,仍用其形成的閃絡電弧產生短路反射。在電纜輸入端需加測量電感L以讀取回波。其原理線路見圖4所示,電波在故障點被短路反射,在輸入端被L反射,在其間將形成多次反射。因電感L的自感現象,開始由於L的阻流作用呈現開路反射,隨著電流的增加經一定時間後呈現短路反射。而整個線路又由電容C和電感L又組成一個L—C放電的大過程。因此,在線路輸入端所呈現的波過程是一個近於衰減的餘弦曲線上迭加著快速的脈衝多次反射波,如圖5所示。從反射波的間隔可求出故障的距離。
5、儀器基本工作原理與組成
5.1儀器的基本原理
根據故障的探測原理,當儀器處於閃絡觸發方式時,故障點瞬時擊穿放電所形成的閃絡回波是隨機的單次瞬態波形,因此測試儀器應具備存儲示波器的功能,可捕獲和顯示單次瞬態波形。本儀器採用數字存儲技術,利用高速A/D轉換器採樣,將輸入的瞬態模擬信號實時地轉換成數字信號,存儲在高速存儲器中,經CPU微處理器處理後,送至LCD顯示控制電路,變為時序點陣信息,於是在LCD屏幕上顯示當前採樣的波形參數。
當儀器處於脈衝觸發方式時,儀器按一定週期發出探測脈衝加入被測電纜和輸入電路,即時啟動A/D工作,其採樣、存儲、處理和顯示與前述過程相同。LCD顯示屏上應有反射回波。
5.2儀器的組成
儀器是以微處理器為核心,控制信號的發射、接收及數字化處理過程。儀器的工作原理方框圖如圖6所示。
微處理器完成的數字處理任務包括:數據的採集、儲存、數字濾波、光標移動、距離計算、圖形比較、圖像的比例擴展,直到送LCD顯示。也可根據需要由通訊口與PC機通訊。
脈衝發生器是根據微處理器送來的編碼信號,自動形成一定寬度的邏輯脈衝。此脈衝經發射電路轉換成高幅值的發射衝,送至被測電纜上。
高速A/D發生器是將被測電纜上返回的信號經輸入電路送高速A/D採樣電路轉換成數字信號,最後送微處理器進行處理。
鍵盤是人機對話的窗口,操作人員可根據測試需要通過鍵盤將命令輸入給計算機,然後由計算機控制儀器完成某一測試功能。