电缆故障测试仪工作原理是什么

雷雨季过后做线路巡检，咸宁那边一条10千伏电缆在田埂下边击穿，保护动作跳闸，电缆沟里全是水。到了现场第一件事不是开挖，是拿仪器判断故障性质和距离，这两步走对了，挖机一铲子下去就在点上。这里头用到的原理其实不复杂，拆开讲就是测距加定点两段。

1. 打一枪看回声：：仪器往电缆里发一个电脉冲，脉冲沿缆芯匀速往前跑，遇到阻抗变化的地方就产生反射。阻抗突变点可能是故障点，也可能是终端、接头或者分支箱。

2. 距离怎么算出来：：公式就是 S=V×Δt/2。V是电波在电缆里的传播速度，Δt是发射脉冲和反射脉冲之间的时间差，除以2是因为脉冲跑了个来回。屏幕上那条折线，横轴换算下来就是距离。

3. 波速只跟介质有关：：电波传播速度取决于绝缘介质，跟截面积大小没关系。交联聚乙烯按172米每微秒，聚氯乙烯约160米每微秒，油浸纸也在160米每微秒上下，不滴油和未知类型可以现场自设。

1. 看同相还是反相：：发射脉冲和反射脉冲同相，说明是断路故障或者终端开路；反相就是短路接地或者低阻故障。这条判据在低压脉冲法下特别好使，一眼能分出来。

2. 反射幅度看程度：：反射波幅度越大，说明阻抗突变越厉害。金属性接地反射接近全反射，波形很陡；经过过渡电阻接地的，反射幅度小一些，波形拐点也没那么干脆。

3. 好相全长波形做参照：：把故障相波形和好相全长开路波形同屏对比，多出来的那个拐点就是故障点。这招在有多处接头的老线路上尤其管用。

1. 找一段已知长度的缆：：挑一条长度已知的电缆，建议100米以上，太短了测出的波速误差大。把采样方式调到速度测量，按全长键输入已知长度。

2. 测完直接读波速：：正常采样一次以后，距离显示区给出的就是这条电缆的实际波速。老线路改造、介质不明的场合，这一步不能跳。

3. 介质选错差多少：：交联按172、聚氯乙烯按160，中间差了7%左右。一条800米的电缆，介质选错就是五十多米的偏差，挖机多挖五十米，代价不小。

1. 高阻为什么不反射：：绝缘电阻几十兆欧以上的故障点，对低压脉冲来说几乎跟完好绝缘没区别，脉冲直接穿过去，反射极弱。必须先让它击穿放电，才能测。

2. 怎么让它击穿：：用冲击高压往故障相加压，电压升到故障点承受不住时就会击穿放电，放电瞬间线路上出现行波，仪器在这一刻自动触发采样。冲击高压一般支持到40千伏及以下。

3. 放电充分才采得准：：电流表摆动30到80毫安、放电声清脆，说明故障点已经击穿，可以正常测试。要是只有5到10毫安、声音嘶哑，那是没击穿，继续升压。

1. 一次采样不够看：：冲击闪络的波形随机性大，单次采样误差也大。多次脉冲法是一次触发同时采集8条真实波形，叠在一起对比，把偶然性压下去。

2. 高阻故障变简单了：：用多次脉冲法，任何高阻故障都呈现类似低压脉冲短路故障的波形特征，判据统一，不用再去啃那些余弦振荡波的读法。

3. 三次脉冲是过渡方案：：早期设备多用三次脉冲法，采三条波形做对比，效果不错但样本少。现在新设备基本都上多次脉冲，采集条数更多，判读更稳。

1. 两种信号的时间差：：故障点放电时同时产生电磁波和声波。电磁波传播极快，几乎瞬时到达探头；声波在土壤里跑得慢，这个时间差乘上声速就是探头到故障点的距离。

2. 三个判据同时看：：走到故障点正上方时，同步距离显示最小、放电声音最大、电磁波信号最强。三个条件同时满足，基本可以下铲。

3. 频率范围要够宽：：定点仪频率范围覆盖100赫兹到1500赫兹，配合低通、带通、高通和全频带四种滤波，软土、硬路、远近不同的情况都能找到合适的档。

1. 电磁感应定路径：：发射机把信号加到缆芯上，管线感应电流沿缆传播并向地面辐射电磁波，接收机在地面测信号强弱变化，就能画出路径并测出埋深，测深范围0到20米。

2. 跨步电压法找接地：：配一套可折叠A字架，沿管线走，靠近故障点时信号增大、箭头指向故障点，正上方信号最小，越过去以后极性反转。无铠装的低压电缆用这招见效快。

问：时域反射法和声磁同步法，能不能只用一种？

答：不能。时域反射解决的是几千米里找几十米的问题，声磁同步解决的是几十米里找几十厘米的问题，精度量级差了一百倍，是两个环节，缺一个就断链。

问：为什么同一处故障，测两次距离会不一样？

答：冲击闪络放电本身有随机性，故障点每次击穿的时刻和强度都不同，波形起点会漂。解决办法是多采几条波形叠加对比，取出现频率最高的那个读数。

问：波速一定要现场测吗？

答：介质明确的交联聚乙烯线路可以按172米每微秒取值，直接测也行。老线路、改造段、同沟多回并行的，建议现场用速度测量法实测一次波速，误差能压到1%以内。

本文由武汉华能阳光电气技术团队整理，更多产品资料请访问官网。

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