直埋电缆故障测试仪说明书

1、直埋电缆故障测试仪使用说明书目 录1 概述21.1 仪器主要用途21.2仪器设计思路22 主要功能特点33 主要技术指标44 仪器工作原理45 故障检测步骤75.1 初测（预定位）75.2 核查路径75.3准确定位 76. 仪器的配套76.1 用于35KV及以下电力电缆系统配置76.2 配套注意事项86.3高压脉冲发生器规格选择方法87. 仪器的使用方法及接线 97.1 初测接线及操作方法97.1.1低压脉冲法校测电缆三相全长，检测低阻、开路故障97.1.2高压脉冲法初测电缆高阻故障127.2 核查电缆路径及埋设深度187.3 故障点精确定位218. 低压电缆、控制电缆的故障检测方法24 8.

2、1仪器的配套248.2检测方法与步骤248.3低压电缆故障检测注意事项 249.标配仪器装箱清单 2510.常见异常及处理方法一览表 2611.维护、保养、运输及服务 261.概述1.1 仪器的主要用途1.1.1 各种电缆长度及其传播速度测量 1.1.2 35kV及以下各种电力电缆线路的各种故障快速检测。1.1.3 低压电缆、控制电缆的故障快速检测。1.2 仪器的设计思路1.2.1 市场的需要。经过广泛的市场调研，随着国家加大对基础能源设施的投资，两网改造的完成，运行电缆的数量已急剧增加，城市化的快速发展带来建设项目的大量增加，引起电缆故障大大增加，运行单位给用户的承诺要求快速解决故障，保证供

3、电。而市场上现有的电力电缆的故障检测仪器，尽管品种较多，但均显笨、大、繁，操作不方便，难以快速掌握。因此，为解决现场故障查找难题，尤其是复杂波形分析之难题，我们武汉博宇电力设备有限公司特组织技术力量研制新一代一包一箱式智能型电缆故障快速测试仪，以满足现场故障检测快速恢复供电之急需。2 主要功能特点2.1 虚拟仪器界面，所有操作均鼠标完成，人机界面友好，领导电力检测仪器新潮流。2.2 可从本公司远程技术服务中心下载仪器升级软件。2.3 全套标配仪器采用一包(笔记本电脑)、一箱(高级铝合金箱)式结构，在国际、国内市场体积最小、便携性最好。2.4真正的一机多功能。2.4.1 用于一般35kV及以下各

4、种电力电缆各种故障快速检测，在全国技术最新，操作分析最方便，体积最小，便携性最好。2.4.2 所配笔记本电脑，亦可用于本公司生产的各种智能检测试验仪器的自动控制，大大提高了设备利用率。2.4.3 所配笔记本电脑亦可完成办公自动化、学习、娱乐等电脑所能完成的所有工作，大大提高了设备利用率。2.5 进入虚拟的仪器界面，无需任何操作，自动采样，双波形显示， 简单、直观。2.6 先进的自动同屏双波形比较功能，测试波形与压缩波形比较，测试波形与存储波形比较，测试波形与全长波形同屏比较等，大大提高了复杂波形的分析正确率。2.7 内存大至电脑硬盘，可存储、打印、上网，轻松满足各种需求。2.8 先进的无线感应

5、式取样传感器，接线最简单，彻底保证人、机安全。2.9 自动日历，内置使用说明书及疑难问题解答与处理，完美、自如。2.10 数字式声磁同步故障定点仪辅以高灵敏低噪声耳机，直观、快捷、准确。2.11 多频大功率路径信号发生器，适应现场各种情况。2.12 主机、定点仪均内置可充电电池，既方便又安全。3 主要技术指标3.1 测量范围： 040km3.2 测量最高分辨率： 2m3.3 测量最小盲区： 10m3.4 超高速A/D采样频率： 40MHz（国内最高） 3.5 测量用低压脉冲幅度： 150V3.6 系统误差： 0.2m 主机初测误差： 2%（相对）15m （绝对误差1km时）20m （绝对误差1

6、km时）3.7 数字式故障定点仪技术指标3.7.1 多重硬软件滤波处理，抗噪声性能优异3.7.2 定点仪定点误差： 0.1m3.7.3 定点仪电磁通道增益： 110dB(30万倍)3.7.4 定点仪声音通道增益： 120dB(100万倍)3.7.5 先进的声磁二合一高灵敏抗干扰探头3.8 大功率路径信号发生器主要技术指标3.8.1 输出功率： 30W3.8.2 输出频率： 5kHz/15kHz3.8.3 具有可靠的过热及过流、短路保护措施3.9 使用电源: 主机、定点仪、内置6V可充电电池 路径信号发生器 220Vac10%3.10 外形尺寸： 380320240全套一箱式结构 4 仪器工作原

7、理4.1 主机工作原理本套仪器的工作原理从理论上讲它采用传输线理论，当介质不连续时入射波会在介质变化处产生反射的原理，将故障电缆对高频信号等效为一介质不连续的传输线，加高频脉冲到传输线上，在介质变化处(故障点)，必然会产生反射波，仪器充分采用现代计算机技术，精确测量发射脉冲到反射脉冲的时延，并据S=1/2vt自动计算出距离S，稳定的显示给仪器使用者，达到寻找电缆故障点的目的。由于电缆故障多种多样，故仪器具有脉冲法、高压脉冲法(闪络法)、直闪法三种测试方法，低压脉冲由主机产生，高压脉冲需由我公司生产的数字式遥控型一体化高压脉冲发生器产生，也可以由数字式操作箱，轻型PT、脉冲储能电容、球隙产生(可

8、据需要选购)。当然为了操作的方便，我们给仪器设计了许多方便、实用，近乎傻瓜机的功能，见第2节主要功能介绍。4.2 核查路径原理根据实际工作中仪器应用来核查地埋电缆路径及埋深的功能要求，仪器配套有大功率路径信号发生器及具有查找路径功能的声磁同步数字式故障定点仪。核查路径的原理是给待测电缆加上大功率路径信号，在待核查处用定点仪之路径功能，据电磁感应原理确定地下待测电缆的路径，具体操作及判断方法见7节仪器的使用。4.3 精确定位原理 由于各种电缆的电波传输速度具有一定的离散性，加之线路施工后一般经过较长时间，周围参照物变化，人员更替，尤其是线路较长时，地面丈量难以准确，因此一般必须要精确定点，准确找

9、到故障点，才能算查找成功，这样本仪器配套有数字式故障定点仪，可以显示探头所处位置与故障点的准确距离及声磁信号强度，直观准确，当然也可以辅助听测。定位原理是：高压脉冲信号在电缆故障点处放电必然会产生声波和电磁波两种物理现象，而这两种波在大气中的传播速度是不一样的，且相差很大，该智能型定点仪正是利用了这一点，大大地提高了传统定点仪仅靠听声音大小来判断故障点的定点效率，它同时高灵敏接收声波及电磁波，并超高倍数放大，噪声处理，自动测算两种波的时间差，并换算成距离直接数显，当探头沿电缆路径在地面移动时，操作者能直观看到距故障点距离的变化以及方向，非常直观，大大提高了故障定位效率。5 故障检测步骤5.1

10、初测(故障点预定位) 低压脉冲法校三相全长应当完全相同，对低阻、开路故障初测故障点。 对高阻故障采用高压脉冲法（或称冲闪法，适用于绝大部分故障）或直闪法(适用于部分闪络性高阻故障)完成。5.2 核查电缆路径及埋深。该步骤对于直埋电缆必须进行，沟道及隧道电缆可以省略。5.3 准确定位。在初测范围10m前后，电缆路径正上方地面用数字式声磁同步定点仪完成准确定位，当然这时同时要给待测故障电缆之故障相加上高压脉冲信号，使故障点放电，以便定点仪通过检测放电产生的声波及电磁波完成故障点准确定位。6 仪器的配套 6.1 用于35kV及以下电力电缆故障快速检测时系统配置。6.1.1 主机。包括名牌笔记本电脑(

11、内装多功能专用测试软件)和智能电缆故障检测前置，先进的无线取样传感器，微型刻度球隙，完成低阻、开路故障的初测，并可与大功率高压脉冲发生器配合完成各种高阻故障的初测。6.1.2 大功率路径信号发生器。与数字式定点仪配合完成地埋电缆路径的核查及埋深的检测。6.1.3 数字式故障定点仪。用于故障点直观、快速定位及核查电缆路径与埋深。6.1.4数字式遥控型一体化高压脉冲发生器(选购)。用于： 与主机配合完成各种故障初测； 与数字式故障定点仪配合完成故障点快速准确定位。6.1.5 高压脉冲发生部分(选购) 数字式操作箱。用于高压脉冲的幅度及频率控制与调节以及保护与指示。 轻型耐冲击交直流试验变压器。用于

12、将数字式操作箱输出的可调低压升压为所需高压。 脉冲储能电容器。用于将小电流直流高压贮能通过微型刻度球隙形成规律性大功率高压脉冲。 成套专用测试线及放电棒。为现场正确快速接线及安全放电提供方便。6.2 配套注意事项仪器标准配置为低压部分一包一箱，高压脉冲发生部分有两种选择： 遥控型数字式一体化高压脉冲发生器，接线简单、遥控操作，安全、方便； 数字式操作箱、轻型交直流试验变压器、脉冲储能电容器。6.3 高压脉冲发生器规格选择方法6.3.1 6kV/10kV/35kV电缆首选FCL-2055遥控型一体化高压脉冲发生器或次选：3kVA数字式操作箱、3kVA试验变压器、40kV/2uF脉冲储能电容（针对

13、短电缆）或者6kVA数字式操作箱、6kVA试验变压器、35kV/4uF脉冲储能电容（针对长电缆）。6.3.2 低压电缆首选FCL-2051遥控型一体化高压脉冲发生器或次选1.5kVA数字式操作箱、1.5kVA/10kV试验变压器、15kV/4uF或15kV/8uF脉冲储能电容。7、仪器使用方法及接线7.1 初测接线及操作方法笔记本电脑智能前置待测电缆ABC7.1.1 低压脉冲法校测三相全长，检测低阻、开路故障接线及操作方法。图7.2.1 低压脉冲法校测三相全长，检测低阻、开路故障接线图 将主机之笔记本电脑与其智能前置用专用电缆可靠连接，智能前置上的宽/窄脉冲选择按键开关置窄脉冲（2km电缆），

14、宽脉冲（2km电缆），闪络/脉冲开关置于脉冲。 用仪器所配夹子线连接待测电缆，红夹子接故障相，黑夹子接电缆屏蔽或铅包引出地线，亦可将非测相与地线短接。 接通笔记本电脑的电源开关，待电脑自动运行止WINDOWS或WIN2000桌面且砂漏符号消失后，将连接在待测电缆上的测试线另一端插头可靠插入智能前置的信号输出/输入插座内，并旋转锁紧，前置电源指示灯亮。 鼠标左键双击桌面上的电缆故障检测快捷方式图标，仪器会自动进入虚拟仪器界面，并自动开始测量，虚拟屏幕如图7.2.2所示。图7.2.2电缆故障检测仪虚拟界面及低压脉冲法检测电缆全长及开路故障波形 为了波形分析方便及测试准确，请务必正确选择、设置屏幕上

15、边（中间位置） 绝缘介质所对应之电波传输速度；下拉菜单，鼠标操作。 看到理想波形如上图7.2.2后用鼠标点击屏幕上边“;”暂停键使自动采样波形稳定显示，再采样，再点击“;”键即可。 用鼠标移光指向波形上的游标，压下其左键拖动游标到波形起始点，再用同法拖动另一游标到波形的反射点见图7.2.2，这时屏幕右上角会自动给出故障点距离。 这时可用鼠标置光标到屏幕右上角选择存储或打印波形、 数据。 如不需波形输出即步骤可以省去，低压脉冲法初测结束。故障属开路性质波形规律如下同极性、等间隔S故 S故 图7.2.3开路故障及全长低压脉冲法测试波形及游标位置图故障属低阻(短路、接地)性质波形规律如下反极性、等间

16、隔S故 S故 图7.2.4低阻(短路、接地)故障低压脉冲法测试波形及游标位置图 退出虚拟仪器界面进入WINDOWS界面，按电脑关机程序关机，拆除连线。 注意波形规律有3个特点：a 开路为同极性反射；b 低阻为反极性反射；c 多次反射必然是等间隔的。 注意波形显示幅度的正确调整以清楚直观不限幅（不出现波形上边平顶）为宜，低压脉冲法时可通过智能前置上的幅度旋钮调整（顺时针方向大，反之小）；高压脉冲法时，可通过智能前置上的幅度旋钮调整，也可通过取样传感器距脉冲储能电容器地线或待测电缆引出地线距离进行调整，近则大，反之则小。 电缆传播速度的测试方法：a 工作方式按键选择波速测量，置入被测长度（L）（屏

17、上边中部）；b 按低压脉冲法测全长方式接线；c 按低压脉冲法测全长，分析波形移动游标，屏幕右上角会显示被测电缆传播速度值。按此传播速度值测同类电缆的故障距离将会更准确。7.1.2 高压脉冲法初测高阻故障(含低阻、开路故障)接线及操作方法ABC接地FCL-2055智能前置笔记本电脑取样传感器放电棒7.2.5 高压脉冲法初测电缆故障接线图(采用FCL-2055遥控型高压一体化脉冲发生器产生高压脉冲信号)放电棒高压尾接地笔记本电脑220V智能前置取样传感器图7.2.6 高压脉冲法初测电缆故障接线图(采用FCB-3数字式操作箱，FVT-3/50轻型试验变压器、FPC-40/2高压脉冲电容、FCL-20

18、61安全型刻度球隙产生高压冲击信号) 可见用图7.2.5的接线要比用7.2.6的接线简单的多，故我们推荐使用FCL-2055遥控型高压一体化脉冲发生器做高压脉冲法初测时的高压脉冲信号源。从图7.2.5，图7.2.6可以看出高压脉冲法检测电缆高阻故障时，智能电缆故障检测仪(笔记本电脑、智能前置、取样传感器)与高压部分无任何电气连接，彻底克服了高压对检测仪器及人身可能造成的伤害危险，是一种非常安全的高智能检测仪器。 按图7.2.5或7.2.6可靠正确接线。主机之电脑按低压脉冲法初测的方法操作，但智能前置上的闪络/脉冲开关必须置于闪络。 球隙调至合适间距。合图7.2.5 FCL-2055电源开关，用

19、所配遥控器合闸升压至故障点放电(正常放电间隔34秒一次)，减慢放电时间可降压，加快放电时间可升压。如按图7.2.6接线则合数字式操作箱的电源开关，合闸升压至故障点放电。注意：n 高压脉冲发生器及数字化操作箱均设计有零位锁定开 关，即必须零电压才能启动，当合闸操作无反应时，必须降压回零。n 正确设置高压脉冲发生器及数字化操作箱的过流保护值，否则设备无法正常工作即保护动作，由于设备工作于冲击大电流状态，故保护值应设置大一些，以使正常冲击时不频繁保护为宜。n 通过调球隙间距也可以调整放电间隔，但必须在设备断电且电缆及高压部分充分放电后才可操作，以免高压设备贮能击伤操作者。 此时主机之电脑屏上会自动出

20、现故障测试波形，如图7.2.7所示，采样是连续自动采样。图7.2.7线路故障检测仪虚拟界面及高压脉冲法检测电缆故障波形图 看到理想波形用鼠标点击“;”暂停键，使波形稳定显示在屏幕上，以便分析处理，再采样，再点击“;”暂停键即可。 降压、断高压，关高压设备电源，充分放电。 用鼠标光标指向波形上的游标压下其左键将其拖至故障波形起始点， 另一个拖至故障反射点，屏幕右上角会自动出现故障点初测距离数字。 这时可用鼠标置光标到屏幕上边，选择存贮、打印波形及数据。 如无需波形输出即步骤可以省去，高压脉冲法初测结束。 退出虚拟仪器界面进入WINDOWS界面，按电脑关机程序关机，给高压设备及线路充分放电，拆除有

21、关连线。 注意波形规律： 故障波形反射点不可能超出全长波形； 故障波形肯定具有基本上等间隔规律； 一次反射游标规律如图7.2.7实线游标，二、三次反射游标规律相同如图7.2.7虚线游标所示。 当故障点在终端附近时波形及游标正确位置如图7.2.8所示。图7.2.8高压脉冲法终端附近故障波形及正确游标位置图7.2.9高压脉冲法近端故障波形及正确游标位置 当故障点在始端附近时波形及游标正确位置如图7.2.9所示，这时分析波形时可以用以下技巧：n 水平扩展后仍按图7.2.7规律分析；n 多取几个周期取平均值为故障点距离；n 加一段已知长度的电缆，使始端故障变为中间故障来测试分析。n 方便的话，将设备搬

22、到终端来测试验证，使始端盲区故障变为终端故障来测试分析。n 将图7.2.10.1的接线方式改为图7.2.10.2的接线方式也是将始端盲区故障变为终端故障来测试分析的一种有效方法。 取样传感器智能前置笔记本电脑高压脉冲ABC故障点在C相 图7.2.10.1高压脉冲ABC故障点在C相 图7.2.10.27.2 核查电缆路径及埋设深度7.2.1 大功率路径信号发生器的接线对于直埋电缆来说，进行路径的核查是故障查找过程必须进行的一个重要步骤，它对最后的故障点定位从无数次的现场经验看可以起到事半功倍的效果。电缆路径的查找，本套仪器配置的是由大功率路径信号发生器及数字式多功能定点仪配合完成，接线方法如下：

23、ABC长缆 5kHzABC短电缆 10kHz/15kHz图7.2.11大功率路径信号发生器接线图 当路径信号不明显时，可将终端对地短路以增加路径信号强度，但这时路径信号发生器输出必须置于弱档。7.2.2 数字式定点仪用于路径核查时的接线将路径信号传感器接于数字式定点仪路径信号输入端。7.2.3 操作方法路径信号发生器输出置弱档；按图7.2.11接好线；闭合路径信号发生器的电源开关，路径信号发生器应有输出指示。当数字式定点仪置路径功能并开机在待测电缆始端应有很强的路径信号指示，关机。将定点仪带至电缆故障初测位置前后，开机核查待测电缆路径，应先将路径信号增益顺时针调大收到路径信号后再调小增益，以准

24、确查找路径并降低干扰噪声。本定点仪可以最小信号、最大信号两种方式核查电缆路径，以适应不同现场情况，其规律如下图所示，请注意选择并区别。电缆 电缆 信号强度规律传感器 正上方最小 正上方最大 图7.2.12 路径核查时传感器位置及信号强度规律在电缆故障初测的位置前后核查路径，并将信号最小点(或最大点)连成一线，现场可以在地面画线或找石子、砖块等摆成连线，则此线下方即是待测电缆。如要测电缆深度，按信号最小法说明如下图 电缆 45o 45o 最小 最小 大 L L 图7.2.13 测电缆埋深示意图注意：图中传感器先在最小信号点倾斜45，则信号变大，沿垂直待测电缆方向向一侧移动，保持传感器倾斜角度不变

25、，再找到一个最小点，则传感器移动的距离与电缆深度正好形成一个45的等腰三角形的两个直角边，即移动距离就等于电缆深度。当所测电缆为沟道电缆时检查路径这一步可以省去。7.3 精确定位进行电缆故障的精确定位必须是初测完成，路径准确的情况下。当待测电缆全长50m时，可不初测但必须核查路径后直接定位。进行故障定位的原理是给待测电缆加适当高压脉冲使故障点形成规律性放电，而此放电会产生电磁辐射信号，同时产生声音信号，并使故障点处电缆产生轻微振动，电磁信号很强沿电缆长距离存在，声音信号只在故障点附近才有，智能定点仪正是高灵敏选频接收此两种信号分别处理放大，并数字化采用微处理器滤波、运算、数字显示距离。7.3.

26、1 接线接地FCL-2055ABC放电棒 图7.2.14 故障定位高压脉冲部分接线图多功能探头图7.2.15 数字式定点仪的接线7.3.2 精确定位及操作方法高压脉冲部分的操作方法同7.2.1.2所述，只是注意三点：a 无需使用初测中的取样传感器，智能前置及笔记本电脑。b 待定位人员处在初测位置并准备好定位后才开始升压。c 高压脉冲输出时间间隔应通过电压高低及球隙距离控制在34秒为好。数字式定点仪的操作方法定点仪置定点功能，开机，轻触探头耳机应能清晰听到手触探头的声音，说明数字式定点仪正常。开始将两个增益放大，在初测故障点位置前后准确的电缆路径正上方每隔0.10.5m向前移动精确定位，如果电磁

27、及声音信号都很强，则应将其增益减少以便减少外界噪声影响和缩小故障点范围，直到找到故障点(屏显距离最小，耳机声音最响)。这里要注意以下几点：a 尽量减少人说话、行走产生的干扰声音。b 注意观察高压侧仪器设备正常工作与否。c在准确的路径上耐心、认真仔细定位。d 对初测结果要有信心。8. 低压电缆故障测试方法 本套仪器设计时已考虑了低压电缆的特点，故完全适应各种低压电缆各种故障的检测。8.1 仪器的配套用于检测低压电缆故障时，选： FCL-2001II型智能电缆故障检测仪一套，包括：一包：笔记本电脑；一箱：路径信号发生器、数字式声磁同步定点仪、无线取样传感器、微型刻度球隙。 FCL-2051遥控型高压脉冲发生器一台（014kV）。8.2 检测方法与步骤低压电