SFDLG-1006 电缆故障探测仪

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电缆故障仪的注意事项
       湖北四方国瑞电力研制的电缆故障仪有如下注意事项：      
        1、脉冲法测试时，注意要甩掉局内所有设备，在最外线上进行测量。
        2、使用闪络法测试时，必须将触发工作方式开关置于“闪络”位置。
        3、在使用直闪法或冲闪法测试时，要注意人身安全及设备安全。必须接好地线。地线连接按图10正确连接好。
        4、在闪络法测试结束后，切断电源，拆除本仪器与高压测试装置的连接线，再对高压电容器和电缆的所贮电荷进行放电。放电时，应先加限流电阻R限制放电电流以使电流缓慢放电，待电容器上电压降低后，再直接对地放电电路中电阻为零，瞬间放电电流可高达几百安培，将发生严重的设备或人身事故。
        5、在直闪法测试过程中，必须注意监视故障的泄漏电流若电流突然增大，故障闪络现象未曾出现，应立即降低试验电压，改用冲闪法测试。

电缆故障点的四种实用测定方法
一、电缆故障的种类与判断
       无论是高压电缆或低压电缆，在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力损坏等原因造成故障。电缆故障分为接地、短路、断线三类。三芯电缆故障类型主要有以下几方面：一芯或两芯接触；二相芯线间短路；三相芯线完全短路；一相芯线断线或多相断线。 对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断，对于非直接短路和接池故障，用兆欧表遥测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻，根据其阻值可判定故障类型。
 
二、电缆故障点的查找方法
       1、 测声法   所谓测声法就是根据故障电缆放电的声音进行查找，该方法对于高压电缆芯线对绝缘层闪络放电较为有效。此方法所用设备为直流耐压试验机。电路接线如图1所示， 其中SYB为高压试验变压器，C为高压电容器，ZL为高压整流硅堆，R为限流电阻，Q为放电球间隙，L为电缆芯线。当电容器C充电到一定电压值时，球间隙对电缆故障芯线放电，在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生"滋、滋"的火花放电声，再在杂噪声音最小的时候，借助耳聋助听器或医用听诊器等音频放大设备进行查找。查找时，将拾音器贴近地面，沿电缆走向慢慢移动，当听到"滋、滋"放电声最大时，该处即为故障点。使用该方法一定要注意安全，在试验设备端和电缆末端应设专人监视。
       2、电桥法   电桥法就是双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值，再准确测量电缆实际长度，按照电缆长度与电阻的正比例关系，计算的故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻小于1Ω的故障，判断误差一般不大于3m，对于故障点接触电阻大于1Ω的故障，可采用加高电压烧穿的方法使电阻降至1Ω以下，再按此方法测量。
       测量电路首先测出芯线a与b之间的电阻R1，则R1＝2RX＋R，其中R为a相或b相至故障点的一相电阻值，R为短接点的接触电阻。再就电缆的另一端测出a’和b’芯线间的直流电阻值R2，则R2＝2R（L－X）＋R，式中R（L－X）为a’相和b’相芯线至故障点的一相电阻值。测完R1与R2后，再按图3所示电路将b’与C’短接，测出b、c两相芯线间的直流电阻值，则该阻值的1/2为每相芯线的电阻值，用RL表示。RL＝RX＋R（L－X），由此可得出故障点的接触电阻值：R＝R1＋R2－2RL。因此，故障点两侧芯线的电阻值可用下式表示：RX＝（R1－R）/2，R（L－X）＝（R2－R）/2。RX、R（L－X）、RL三个数值确定后，按比例公式即可求出故障点距电缆端头的距离X或（L－X）：X＝（RX/RL）L，（L－X）＝（R（L－X）/RL）L，式中L为电缆的总长度。 采用电桥法时应保证测量精度，电桥连接线要尽量短，经径要足够大，与电缆芯线连接要采用压接或焊搂，计算过程中小数位要全部保留。
       3、电容电流测定法 电缆在运行中，芯线之间、芯线对地都存在电容，该电容是均匀分布的，电容量与电缆长度呈线性比例关系，电容电流测定法就是根据这一原理进行测定的，对于电缆芯线断线故障的测定非常准确。测量电路如图4所示， 使用设备为1～2kVA单相调压器一台，0～30V、0.5级交流电压表一只，0～100mA、0.5级交流毫安表一只。
测量步骤：
       （1）首先在电缆首端分别测出每芯线的电容电流（应保持施加电压相等）Ia、Ib、Ic的数值。
       （2）在电缆的末端再测量每相芯线的电容电流Ia’、Ib’、Ic’的数值，以核对完好芯线与断线芯线的比容之比，初步可判断出断线距离近似点。
       （3）根据电容量计算公式C＝1/2πfU可知，在电压U、频率f不变时C与I成正比；因为工频电压的f（频率）不变，测量时只要保证施加电压不变，电容电流之比即为电容量之比。设电缆全长L，芯线断线点距离为x，则Ia/Ic＝L/x，x＝（Ic/Ia）L。测量过程中，只要保证电压不变，电流表读数准确，电缆总长度测量精确，其测定误差比较小。
       4、零电位法 零电位法也就是电位比较法，它适应于长度较短的电缆芯线对地故障，应用此方法测量简便精确，不需要精密仪器和复杂计算，其接线如图5所示。测量原理如下：将电缆故障芯线与等长的比较导线并联，在两端加压E时，相当于在两个并联的均匀电阻丝两端接了电源。此时，一条电阻丝上的任何一点和另一条电阻丝上的对应点之间的电位差必然为零。反之，电位差为零的两点必然是对应点，因为微伏表的负极接地，与电缆故障点等电位，所以，当微伏表的正极在比较导电上移动至示值为零时的点与故障点等电位，即故障点的对应点。 图5中K为单相闸刀开关，E为6V蓄电池或4节1号干电池，G为直流微伏表，测量步骤如下：
       （1）先在b和c相芯线上接上电池E，再在地面上敷设一根与故障电缆长度相等的比较导线S，该导线要用裸铜线或裸铝线，其截面应相等，不能有中间接头。
       （2）将微伏表的负极接地，正极接一根较长的软导线，导线另一端要求在敷设的比较导线上滑动时能充分接触。
       （3）合上闸刀开关K，将软导线的断头在比较导线上滑动，当微伏表指示为零时的位置即为电缆故障点的位置。

电力电缆故障点测试几则
       电缆是将一根或多根导线绞合而成的线芯，裹以相应绝缘层后，外面包上密闭包皮(铝、铅或塑料等)。在电力系统中常用的电缆有电力电缆和控制电缆两大类，其中电力电缆是用来输送和分配大功率电能的。按绝缘材料的不同，可以分为油浸纸绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆和聚氯乙烯绝缘电缆，在工程上应用最广泛的是油浸纸绝缘电力电缆，由于电缆在制作中，以及铺设线路、环境温度、施工原则等，国家都有明文规定，在此不再赘述，本文主要对电力电缆易发生故障的可能点及如何进行测试的几种方法，介绍给大家。
1　电缆故障的类型及测试方法
电缆发生故障后一般先用1500V以上摇表或高阻计判别故障类型，再用不同仪器和方法初测故障，最后用定点法精确确定故障点，故障点的精测方法有感应法和声测法两种。
感应法，其原理是当音频电流经过电缆线芯时，在电缆的周围有电磁波存在，因些携带电磁感应接收器，沿线路行走时，可收听到电磁波的音响，音频电流流到故障点时，电流突变，电磁波的音频发生突变，这种方法对寻找断线相间低电阻短路故障很方便，但不宜于寻找高电阻短路及单相接地故障。
声测法，其原理是用高压脉冲促使故障点放电，产生放电声，用传感器在地面上接收这种放电声，以测出故障点的精确位置。
具体故障类型按以下方法进行测试。
1.1　低电阻接地故障
1.1.1　单相低电阻接地故障
(1)故障点的测试。
电缆的单相低电阻接地故障是指电缆的一根芯线对地的绝缘由阻低于100kΩ， 而芯线连续性良好。此类故障隐蔽性强，我们可以采用回路定点法原理进行测试。接线图如图1a所示，将故障芯线与另一完好芯线组成测量回路，用电桥测量，一端用跨接线跨接，另一端接电源、电桥或检流计，调节电桥电阻使电桥平衡，当电缆芯线材质和截面相同时，可按下列公式计算
若损坏的线芯和良好的芯线在电桥上位置相互调换时，则有
式中　Z——测量端至故障点的距离m；
L——电缆总长度，m；
R1、R2——电桥的电阻臂。
在正常情况下，这两种接线测量结果应相同，误差一般为0.1％～0.2％，如果超出此范围或者X>L/2，可将测量仪表移到线路的另一端测量。
另外，我们还可以采用连续扫描脉冲示波器法(MST—1A型或LGS—1型数字式测试仪)进行测试。短路或接地故障点处反射波将为负反射，示波器荧屏图如图1b所示。此时故障点距离可按下列公式计算
式中　X——反射时间μs；
V——波速，m/μs。
(2)测量时注意的事项。
a.跨接线的截面应与电缆芯线截面接近，跨接线应尽量短，并保持良好。
b.测量回路应尽可能绕开分支箱或变、配电所，越短越好。
c.直流电源电压应不低于1500V。
d.直流电源负极应经电桥接到电缆导体，正极接电缆内护层并接地。
e.操作人员应站在绝缘垫上，并将桥臂电阻、检流计、分流器等放在绝缘垫上。
1.1.2　两相短路故障点的测试
当出现两相短路故障点，测量接线方法如图2所示。测量时可将任一故障芯线作接地线，另一故障芯线接电桥，计算公式和测量方法与单相低电阻接地故障点相同。
1.1.3　三相短路故障点的测试
当发生三相短路故障时，测量时必须借用其他并行的线路或装设临时线路作回路，装设临时线路，必须精确测量该线路的电阻，接线方法如同图2所示。可按下式计算，即
式中R为临时线的单线电阻值，其余符号的含义与式(2)相同。
1.2　 高电阻接地故障点
电缆的高电阻接地故障是指导体与铝护层或导体与导体之间的绝缘电阻值远低于正常值，但大于100kΩ，而芯线连续性良好。
1.2.1　 用高压电桥法寻找高阻接地故障
其接线原理如图3a所示，由于故障点电阻大，必需使用高压直流电源，以保证通过故障点的电流不致太小。桥臂电阻为100等分的3.5Ω左右的滑线电阻，电桥所加电压10～200kV，微安表指示为100～20μA，故障点至测量端的距离可按下式测算，即
当调换图3中故障芯线与完好芯线的位置时则有
式中　X——故障点至测量的距离，m;
L——电缆线路长度，m；
C——滑线电桥读数。
1.2.2　一次扫描示波器(711型)法
所谓的一次扫描示波器法是采用高压一次扫描示波器，记录故障点放电振荡波形，确定故障点，示波器荧光屏如图3b所示，故障点的距离可按以下公式计算
式中　V——波速，m/μs；
T——振荡周期，μs。
1.2.3　测量时应意事项
(1)由于测量是在高压下进行，必须与地可*绝缘，操作人员应戴绝缘手套，用绝缘杆操作，并与高压引线保持一距离。
(2)同一电缆中不测量芯线也必须可*接地，以防感应产生危险高压。
(3)测量时应逐渐加压，若发现电流表指针晃动或闪络性故障，要立即停止测量，以免烧毁仪表。
(4)当用正接法测量完毕而需要更换接线时，必须降低电压，切断电源，只有将回路中残余电荷放尽，才能调换接线进行反接法测量。
1.3　完全断线故障点
所谓完全断线故障是指各相绝缘良好，一相或者多相导线不连续。此时，同样可采用二种方法进行测试。
1.3.1　电桥法(电容电桥，QF1—A型电桥)
其接线如图4a所示，在线路二端测量故障的电容与标准电容器之比，确定故障点的距离，可按下列公式计算
式中CE、CF分别为故障相在E、F端时所测的电容。
1.3.2　连续扫描示波器法(MST—1A或LGS—1型)
采用示波器法，发射脉冲，在断线故障点处，反射波为正反射。示波器荧屏图如图4b所示，故障点的距离按下列公式计算
式中　V——波速，m/μs；
T——反射时间，μs。
1.4　不完全断线故障点
不完全断线点分高电阻断线(导体电阻大于1kΩ)和低电阻断线(导体电阻小于1kΩ)两种情况。它表现出各相绝缘良好，一相或多相导线不完全连续。此时我们对高电阻断线可采用交流电桥法测量，其接线原理图如图5所示。在线路两端测量故障相的电容与标准电容器之比，其距离按下列公式计算
式中CE、CF分别为故障相在E、F端所测量的电容。
而对低电阻断线，先用低压电流使其烧断，然后再按完全线故障测试。
1.5　其他
除以上几种情况外，还会发生一些故障，如：(1)完全断线并接地故障，此故障表现为一端各相绝缘良好，另一端接地，我们可以采用完全断线故障点测试法。(2)不完全断线并接地故障，此类故障表现为各相绝缘良好，一相或多相导线不完全连续，经电阻接地，可采用交流电桥法按高阻断线故障测试。(3)闪络性故障，所谓闪络性故障表现各相绝缘电阻良好，而且导线连续性亦好，故障点已经封闭。此时可采用高电阻接地故障中的一次扫描示波器(711型)法，或者烧穿后用其他方法进行测试。
2　结束语
电缆线路万一发生故障后，应立即进行修理，以免因外界原因扩大损坏范围，要加强责任心，对工作极端负责任，将尽可能避免一些常见故障发生。为确保电缆线路的安全运行，预防很重要，要做好电缆运行的技术管理，加强巡视和监护，严格控制电缆和负荷电流及温度，严格执行工艺规程，确保检修质量，使电缆线路得以充分地利用。
电缆故障测试仪的发展与选用
        在我国电力电缆较普遍使用是上世纪60年代以后，等级有限，使用范围较窄，当时为解决电缆故障，科研人员研制生产出了以“冲闪法”为原理的电缆故障测试仪。该仪器测试电缆故障的方法有三个步骤：
        第一步：先用测距仪测距离。其实，先要判断电缆故障是高阻还是低阻或者是接地，根据这个条件采用不同的测试方法。如果是接地故障，就直接用测距仪的低压脉冲法来测量距离；如果是高阻故障，就要采用高压冲击放电的方法来测距离，用高压冲击放电的方法测距离时又要许多的辅助设备，如高压脉冲电容、放电球、限流电阻、电感线圈以及信号取样器等等，操作起来既麻烦又不安全，具有一定的危险性，更为烦琐的是还要分析采样波形，对测试者的知识要求比较高。
        第二步：是查找路径（如果路径清楚这一步可以省掉）。在查找路径时，要给电缆加一信号（路径信号发生器），再用接收机接收这个信号，沿着有信号的路径走一遍，就确定了电缆的路径。但是，这个路径的范围大致要在1-2米之间，不是特别准确。
        第三步：是根据测出的距离来精确定位。其依据是打火放电产生的声音，当从定点仪的耳机听到声音最大的地方时，也就是找到了故障点的位置。但是，由于是听声音，所以，受环境噪音的影响，找起来相当费时间，有时要等到晚上才可以。当遇到交联电缆时，就更费时间了，因为，交联电缆一般都是内部放电，声音非常小，几乎听不到，最后只有丈量了。
        因此，用这种方法可以解决大部分的以油浸纸作绝缘材料的电力电缆故障，对于近几年出现的以交联材料和聚乙烯材料作绝缘材料的电缆故障，测试效果不是太理想，原因是打火放电所产生的声音往往很小（电缆外皮没有损伤，只是电缆内部放电），遇到这种情况时，就只有用其它方法来解决了。
        虽然有这样的不足之处，但以“冲闪法”原理设计成的电缆故障测试仪在很长一段时间内为企业解决了不少电缆故障，大家基本上是认可的，其贡献有口皆碑。目前已广泛运用到各个行业，随着各行各业的快速发展，电缆的用途越来越广泛，电缆的种类也不断增多，这样电缆故障不断发生就是一种必然。我们知道，各行业对所用电缆的等级、使用的环境、接线配电的方式、绝缘要求各不相同，不同电缆的电缆故障特征也有很大的不同之处，原因是使电缆发生故障的因素有许多方面，可目前人们由于以前养成的习惯，总想以一种方式解决所有的电缆故障，所以现在市场上还是以“冲闪法”为原理设计的电缆故障测试仪占主导地位。然而，在有些行业用“冲闪法”去解决电缆故障，根本就测不出故障，而且很有可能会产生严重后果，如路灯用的电缆和矿山用的井下电缆就不能直接用“冲闪法”去测试故障，同样其它行业用的电缆都有各自的特点。但是，随着科学技术的不断发展，我们应该能够找到更加简便的测试方法，把电缆故障进行分类，对症下药，具体问题具体分析，这样我们就会发现实际有些电缆的故障无须“冲闪法”的原理，解决起来也十分方便快捷。
        在多年的实际工作中，我们发现高压电缆和低压电缆的故障各有许多不同之处，高压电缆故障多以运行故障为主，且大多数是高阻故障，而高阻故障又分泄露和闪络两大类型；而低压电缆故障只有开路、短路和断路三种情况（当然，高压电缆也包括这三种情况）。
        另外，低压电缆在实际使用过程中还有以下特点：
        1、敷设的随意性比较大，路径不是很明白。
        2、敷设时不像高压电缆那样填沙加砖后深埋，相反埋深较浅，易受外力损伤而出现故障。
        3、电缆一般较短，几十米到几百米不等，不像高压电缆往往在几百米到几公里。
        4、绝缘强度要求低，处理故障做接头时，工艺较简单。
        5、绝大多数电缆在故障点处都有十分明显的烧焦损坏现象。故障点在电缆外皮没有留下痕迹的情况，十分罕见。
        6、所带负载变化较大，而且往往相间不平衡，容易发热，由此引发的故障多为常见。
        针对低压电缆的以上特点和广大用户提出的建议以及我们对各个地方的实际使用情况等等因素的综合考虑湖北四方国瑞电力的研究人员又成功开发出了低压电缆故障测试定位系统：该系统包括测距仪和定位仪两部分。的测距仪是完全智能化、人性化的设计，它自动完成电缆故障点的测试，无须人工分析故障波形，直接报出故障点距离和故障性质。采用电池供电，方便野外工作，体积小，重量轻，携带方便，无须任何辅助设备。电缆故障定位仪是针对直埋低压电缆的埋设路径，埋深及故障点位置进行同步定位测试的仪器。因为，它是采用电磁感应和跨步电压原理设计的低压电缆故障定位系统，它基本上满足了低压电缆故障测试的全部条件。这种测试系统比起以“冲闪法”为原理的电缆故障测试仪来说有许多优点：
        1、多种测试方法集于一身，相互验证结果，以确定故障点的唯一性。
        2、体积小、重量轻、单人轻松操作，没有辅助设备。
        3、采用电池供电，适宜野外工作，不用打火放电。
        4、电缆的路径查找（可以确定在30公分之间）、埋深探测、故障点定位同步完成，效率高。对故障点的确定，仪器有直观显示，不需要作波形分析。
        5、不受地下情况（如电缆的分叉、打捆、接头扭曲等）影响，像探地雷一样，点对点去查找故障点，定位误差在十几公分以内，相当准确
        6、不受路面情况影响，如：地砖、绿化带、水泥路面等。
        7、测试现场安全，对测试者没有危险，对电缆没有二次损坏。
        8、价格低廉，一般用户都能接受。
        我们知道低压电缆绝缘要求较低，同时运行过程中电流较大，出现故障后有明显的特征，具体归类如下：
        第一类故障：整条电缆被烧断或某一相被烧断，此类故障造成配电柜上的电流继电器动作，电缆在故障处损坏相当严重。
        第二类故障：电缆各相都短路，同样，此类故障造成配电柜上的电流继电器和电压继电器都动作，电缆在故障点损坏也很严重（可能是受外力引起的）。
        第三类故障：电缆只有一相断路，电流继电器动作，故障点损伤较轻但表露较明显。可能是该相电流太大或者是由电缆质量造成。
        第四类故障：电缆内部短路，外表看不出痕迹，此类故障一般是由于电缆质量造成的，比较少见。低压电缆故障定位系统中的测距仪和定位仪结合使用能非常方便地完成测试。同时针对不同故障特征及电缆长度也可独立完成测试。具体如下：
        第一类故障和第二类故障如果电缆较短时（小于500米）可直接使用故障定位仪进行故障定位，无须测距仪配合。只需手持接收机沿路径（路径可边走边测）走上一遍，即可确定故障点。
        第三类故障：由于电缆在故障点处损坏较轻，发射机发出的信号在此泄漏较少，用定位仪故障定位时，指示范围较窄，这时可先用测距仪测出故障点大概距离，再用定位仪定位也很方便。
        第四类故障：此类故障是目前所有电缆故障中最难测的一种故障，此时可用测距仪分别在电缆两头对电缆进行测试，再拿测试结果和实际长度相比较，就可将故障点确定在一个很小的范围内（1-3米），此时将电缆挖开后再找出可疑点，或干脆将这一段电缆锯掉（因为低压电缆很便宜，绝缘要求低，接头好做），或用定位仪，在这一段范围采用音频定位，也可确定故障点。
        目前，广大的电力电缆故障测试仪的用户所使用的以“冲闪法”为基础的电缆故障测试仪，在解决低压电缆的低阻故障和死接地故障时，一般都能用测距仪较方便地粗测出故障点的距离（此类故障点的距离测试是无须高压放电设备的，用的是低压脉冲法），但故障点定位还是要用打火、放电、听声音这一方法，同时该类仪器的路径仪和定点仪是分开的，这就造成了找准路径时无法同步定点，而定点时又往往走偏路径，而且该类仪器的路径仪由于原理所限，找电缆路径时，很难找到电缆的准确路径，一般是在1-2米的宽度之间。
        电缆故障定位仪从实用性出发，恰好弥补了上述使用缺陷，它可对电缆的“故障点定位、埋深、路径”同步进行测试。仪器对故障、路径、埋深的指示非常直观，不需要做技术分析，也完全不依赖操作者的经验。使本来繁琐的故障测试工作变成一件轻松有趣的事，所以广大的“冲闪法”电缆仪用户，如果再拥有一台型电缆故障定位仪，加上原有的测距仪，就可组成一套较完美的低压电缆故障测试仪。同时对高压电缆的低阻、断路故障也可快速定点，提高工效数倍。
        实际上广大用电企业、单位在日常生产中很少接触到高压电缆的维护，因为高压电缆的维护权一般是由地市级的电力部门专门负责维护的。而低压电缆的数量要远远大于高压电缆的数量,对于企业、厂矿单位、住宅小区、科研院所、较发达的乡镇农村、大专院校、一些中小城市、县级供电局来说，对低压电缆故障的解决，才是他们最关心的。事实上低压电缆用户需要的是一种操作简单，携带方便，实用性强，价格便宜，适合野外操作的工具型测试仪。又因为低压电缆的绝缘强度较低，测试低压电缆的故障时如果用打火放电的方法来测，我们发现这种方法有时会造成二次故障，更为严重的是，经过打火放电以后会降低电缆的使用寿命，使故障发生率增加，这样就会严重影响到正常供电和生产。所以，四方国瑞生产的电缆故障测试仪是您测试电缆故障的不二选择。