HNLC-2150電纜故障綜合測試儀

1、武漢華能聯(lián)創(chuàng)電氣有限公司 HNLC-2150電纜故障綜合測試儀使用手冊武漢華能聯(lián)創(chuàng)電氣有限公司目 錄一、概述3二、功能特點(diǎn)3三、主要技術(shù)指標(biāo)4四、測試原理5五、儀器工作原理與組成9六、面板控制機(jī)構(gòu)和按鍵菜單的作用11七、測試前的準(zhǔn)備工作14八、儀器的使用和故障測試方法15九、注意事項(xiàng)19十、測試中的幾個技術(shù)問題19十一、運(yùn)輸、貯存21十二、售后服務(wù)21HNLC-2150電纜故障綜合測試儀一、概述有線通信的暢通和電力的輸送有賴于電纜線路的正常運(yùn)行。一旦線路發(fā)生障礙，不及時查出故障并迅速予以排除，就會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。因而，電纜故障測試儀是維護(hù)各種電纜的重要工具。電纜故障智能測試

2、儀采用了多種故障探測方式，應(yīng)用當(dāng)代最先進(jìn)的電子技術(shù)成果和器件，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)及特殊性電子技術(shù)，結(jié)合本公司長期研制電纜測試儀的成功經(jīng)驗(yàn)而推出的高科技，智能化，功能全的全新產(chǎn)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(luò)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(jìn)行測試，若配備聲測法定點(diǎn)儀，可準(zhǔn)確測定故障點(diǎn)的精確位置。特別適用于測試各種型號、不同等級電壓的電力電纜及通信電纜。二、功能特點(diǎn)1. 功能齊全測試故障安全、迅速、準(zhǔn)確。儀器采用低壓脈沖法和高壓閃絡(luò)法探測，可測試電纜的各種故障，尤其對電纜的閃絡(luò)及高阻故障可無需燒穿而直接測試。如配備聲測法定點(diǎn)儀，可準(zhǔn)確測定

3、故障的精確位置。2. 測試精度高儀器采用高速數(shù)據(jù)采樣技術(shù)，A/D采樣速度為100MHz，使儀器讀取分辨率為1m，探測盲區(qū)為1m。3. 智能化程度高測試結(jié)果以波形及數(shù)據(jù)自動顯示在大屏幕液晶顯示屏上，判斷故障直觀。并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(xùn)練。4. 具有波形及參數(shù)存儲，調(diào)出功能采用非易失性器件，關(guān)機(jī)后波形、數(shù)據(jù)不易失。5. 具有雙蹤顯示功能?？蓪⒐收想娎|的測試波形與正常波形進(jìn)行對比，有利于對故障進(jìn)一步判斷。6 具有波形擴(kuò)展比例功能。改變波形比例，可擴(kuò)展波形進(jìn)行精確測試。7. 可任意改變雙光標(biāo)的位置，直接顯示故障點(diǎn)與測試點(diǎn)的直接距離或相對距離。8. 具有根據(jù)不同的被測電纜

4、隨時修改傳播速度功能。9. 小體積便攜式外形，內(nèi)裝可充電的電池供電，方便攜帶和使用。三、主要技術(shù)指標(biāo)1. 應(yīng)用范圍及用途儀器可測試各種型號的電力電纜（電壓等級1kV35kV）和市話電纜、調(diào)頻通信電纜、同軸電纜及金屬架空線路上發(fā)生的短路、接地、高阻泄漏，高阻閃絡(luò)性故障和電纜的斷線、接觸不良等故障。并可測試電纜的長度和電波在電纜上的傳播速度。2.最遠(yuǎn)測試距離：32km (明線可達(dá)100千米)3. 探測盲區(qū)：1m4. 讀數(shù)分辨率：1m5. 功耗：5VA6. 使用條件：環(huán)境溫度 040（極限溫度 1050）相對濕度40（2090）%RH大氣壓強(qiáng)（86106）Kpa7. 重量：3.5kg四、測試原理電纜

5、故障的測試是基于電波在傳輸線中的傳輸時遇到線路阻抗不均勻而產(chǎn)生反向的原理。根據(jù)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(jié)構(gòu)決定，而與線路的長度無關(guān)。在均勻傳輸線路上，任一點(diǎn)的輸入阻抗等于特性阻抗，若終端所接負(fù)載等于特性阻抗，線路發(fā)送的電流波或電壓波沿線傳送，到達(dá)終端被負(fù)載全部吸收而無反向。當(dāng)線路上任一點(diǎn)阻抗不等于Zc時，電波在該點(diǎn)將產(chǎn)生全反射或部分反射。反射的大小和極性可用反射系數(shù)P表示，其關(guān)系式如下：PU反（反射波幅度）U入（入射波幅度）ZoZcZoZc（1）式中：Zc為傳輸線的特性阻抗Zo為傳輸線反射點(diǎn)的阻抗（1）當(dāng)線路無故障時，ZoZc，P0，無反射。（2）當(dāng)線路發(fā)生斷線

6、故障時，Zo，P1，線路發(fā)生全反射，且反射波與入射波極性相同。（3）當(dāng)線路發(fā)生短路時，Zo1，P1，線路發(fā)生負(fù)的全反射，反射波與入射波相性相反。1. 低壓脈沖法（簡稱脈沖法）當(dāng)線路輸入一個脈沖電波時，該脈沖便以速度V沿線路傳輸，當(dāng)行Lx距離遇到故障點(diǎn)后被反射折回輸入端，其往返時間為T，則可表示為：2LxVT（2） Lx12VTV為電波在線路中的傳播速度，與線路一次參數(shù)有關(guān)，對每種線路它是一個固定值，可通過計(jì)算和儀器實(shí)測得到。將脈沖源的發(fā)射脈沖和線路故障點(diǎn)的反射波以一顯示器實(shí)時顯示，并由儀器提供的時鐘信號可測得時間T。因此線路故障點(diǎn)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

7、纜的低阻性接地和短路故障及斷線故障，及沖法可很方便地測出故障距離。但對高阻性故障，因在低電壓的脈沖作用下仍呈現(xiàn)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沖擊高壓使其放電，利用閃絡(luò)電弧形成瞬間短路產(chǎn)生電波反射。TP=1斷線故障P=-1短線故障P=0線路匹配無故障圖1不同故障的反射波形2. 直流高壓閃絡(luò)法（簡稱直閃法）當(dāng)故障電阻極高，尚未形成穩(wěn)定電阻通道之前，可利用逐步升高的直流電壓施于被測電纜。至一定電壓值后故障點(diǎn)首選被擊穿，形成閃絡(luò)，利用閃絡(luò)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(diǎn)之間將多次反射，直至能量消耗殆盡為止

8、。測試原理線路圖如圖2所示，線路的反射波形如圖3所示。Lx12VT故障點(diǎn)距離：其中：Tt2t1t2t1t2t1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(shí)際波形幅度減小和前后變圓滑。VAR3R2R1D本儀器根測電纜圖2直流高壓法測試原理圖理想波形實(shí)際波形圖3直流高壓法波形圖3.沖擊高壓閃絡(luò)法（簡稱沖閃法）當(dāng)故障電阻降低，形成穩(wěn)定電阻通道后，因設(shè)備容量所限，直流高壓加不上去，此時需改用沖擊電壓測試。直流高壓經(jīng)球間隙對電纜充電直至擊穿，仍用其形成的閃絡(luò)電弧產(chǎn)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(diǎn)被短路反射，在輸入端被L反射，在其間將形成多次反射

9、。因電感L的自感現(xiàn)象，開始由于L的阻流作用呈現(xiàn)開路反射，隨著電流的增加經(jīng)一定時間后呈現(xiàn)短路反射。而整個線路又由電容C和電感L又組成一個LC放電的大過程。因此，在線路輸入端所呈現(xiàn)的波過程是一個近于衰減的余弦曲線上迭加著快速的脈沖多次反射波，如圖5所示。從反射波的間隔可求出故障的距離。Lx12VT故障距離T+TT其中T為放電延遲時間。VAR3R2R1D本儀器被測電纜圖4沖擊高壓法測試原理圖CLT+TT（a）波形全過程（b）擴(kuò)展后的波形圖5沖擊高壓法波形圖五、儀器工作原理與組成1. 儀器的基本原理根據(jù)故障的探測原理，當(dāng)儀器處于閃絡(luò)觸發(fā)方式時，故障點(diǎn)瞬時擊穿放電所形成的閃絡(luò)回波是隨機(jī)的單次瞬態(tài)波形，因

10、此測試儀器應(yīng)具備存儲示波器的功能，可捕獲和顯示單次瞬態(tài)波形。本儀器采用數(shù)字存儲技術(shù)，利用高速A/D轉(zhuǎn)換器采樣，將輸入的瞬態(tài)模擬信號實(shí)時地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，存儲在高速存儲器中，經(jīng)CPU微處理器處理后，送至LCD顯示控制電路，變?yōu)闀r序點(diǎn)陣信息，于是在LCD屏幕上顯示當(dāng)前采樣的波形參數(shù)。當(dāng)儀器處于脈沖觸發(fā)方式時，儀器按一定周期發(fā)出探測脈沖加入被測電纜和輸入電路，即時啟動A/D工作，其采樣、存儲、處理和顯示與前述過程相同。LCD顯示屏上應(yīng)有反射回波。2. 儀器的組成儀器是以微處理器為核心，控制信號的發(fā)射、接收及數(shù)字化處理過程。儀器的工作原理方框圖如圖6所示。微處理器脈沖發(fā)生器高速A/D存儲器電源輸入電路

11、鍵盤被測電纜LCD液晶顯示器圖6工作原理方框圖微處理器完成的數(shù)字處理任務(wù)包括：數(shù)據(jù)的采集、儲存、數(shù)字濾波、光標(biāo)移動、距離計(jì)算、圖形比較、圖像的比例擴(kuò)展，直到送LCD顯示。也可根據(jù)需要由通訊口與PC機(jī)通訊。脈沖發(fā)生器是根據(jù)微處理器送來的編碼信號，自動形成一定寬度的邏輯脈沖。此脈沖經(jīng)發(fā)射電路轉(zhuǎn)換成高幅值的發(fā)射沖，送至被測電纜上。高速A/D發(fā)生器是將被測電纜上返回的信號經(jīng)輸入電路送高速A/D采樣電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后送微處理器進(jìn)行處理。鍵盤是人機(jī)對話的窗口，操作人員可根據(jù)測試需要通過鍵盤將命令輸入給計(jì)算機(jī)，然后由計(jì)算機(jī)控制儀器完成某一測試功能。六、面板控制機(jī)構(gòu)和按鍵菜單的作用1.控制機(jī)構(gòu)（1） 觸

12、發(fā)：供選擇觸發(fā)工作方式用。按下開關(guān)（ 位置）為閃絡(luò)法工作方式。在使用脈沖法測試時，開關(guān)置于 位置。（2）輸出：儀器輸出線連接被測電纜的測試端。（3） 充電：儀器使用直流蓄電池組，若儀器顯示電量不足，插入電源充電指示燈亮即可。2.按鍵作用說明（1） “開、關(guān)”鍵：控制儀器電源開啟/關(guān)斷。按下此鍵，儀器電源接通，顯示屏將顯示工作視窗。（2） “采樣”鍵：按鍵向被測線路上發(fā)射脈沖，每按一次，儀器就發(fā)射一次脈沖并進(jìn)行采樣，若邊疆按下三秒鐘，儀器則連續(xù)發(fā)射脈沖，只有當(dāng)其它鍵按下時才停止。（3） “”鍵：具有兩種作用：儀器測試功能時，為活動光標(biāo)左右移動操作。儀器菜單功能時，為左、右移動選擇菜單項(xiàng)操作。（4

13、） “+”鍵：LCD液晶顯示屏對比度調(diào)節(jié)。3.菜單功能的作用及操作（1） 范圍：用于故障檢查，因?yàn)樵诠收喜檎視r，一般都是從近距離開始逐步向遠(yuǎn)距離檢查的。開機(jī)時，儀器的測量范圍為198m，也就是說你所查找的故障范圍是否在0198m之間，如果沒有出現(xiàn)故障波則必須改變測量范圍值，測量范圍從198m開始，每增加一次，范圍增大一倍。為了不同長度電纜的測試，當(dāng)改變測量范圍時，發(fā)射脈沖的寬度隨著范圍的增大而加寬。操作步驟如下：按下測量范圍鍵，每按一次 ，范圍增大一倍。（2）起點(diǎn)：用以高速光標(biāo)計(jì)數(shù)的起點(diǎn)位置。開機(jī)時屏幕上有兩光標(biāo)分別在屏上最右端（起點(diǎn)）和中間位置。若需要改變光標(biāo)起點(diǎn)位置，則可調(diào)節(jié)“”鍵將中間活

14、動光標(biāo)調(diào)到所需起點(diǎn)位置，然后按“零點(diǎn)”菜單選擇接受，此時原起點(diǎn)光標(biāo)與活動光標(biāo)重合變?yōu)樾缕瘘c(diǎn)光標(biāo)，數(shù)據(jù)顯示為0m。操作步驟如下：按下比例鍵，當(dāng)儀器下方菜單中出現(xiàn)零點(diǎn)菜單時，則可調(diào)節(jié)“”鍵使之高亮，然后按下比例鍵。（3） 比例：用以在檢查到故障位置后為了精確定位而將波形進(jìn)行擴(kuò)展。操作步驟如下：按下比例鍵，當(dāng)儀器下方菜單中出現(xiàn)比例菜單時，則可調(diào)節(jié)“”鍵使之高亮，然后按下比例鍵。（4） 波速：由于電波在不同結(jié)構(gòu)的電纜上的傳播速度是不同的，因此，在測試各種不同型號的電纜時，必須高速適應(yīng)該電纜傳輸?shù)牟ㄋ僦怠ｉ_機(jī)時，儀器的傳播速度自動置動200m/ns，測試中應(yīng)根據(jù)的電纜而修改。操作步驟如下：按下波速鍵，使

15、波速值高亮，然后按“”鍵調(diào)節(jié)波速，到達(dá)所需波速按下波速鍵使之高亮消失。（5） 存儲：儀器具有波形及參數(shù)存儲功能，用此功能可將儀器測試的波形及參數(shù)分別存入儀器中提供的非易失性存儲器單元中，以備將來調(diào)出比較。操作步驟如下：按下比例鍵，當(dāng)儀器下方菜單中出現(xiàn)存儲菜單時，則可調(diào)節(jié)“”鍵使之高亮，然后按下比例鍵。（6） 調(diào)出：由于儀器采用了非易失性存儲器，所存儲的波形關(guān)機(jī)后都不會易失。因此，儀器可以在任何時候?qū)⒋鎯Φ牟ㄐ渭皡?shù)調(diào)出來分析，也可以將存儲的波形調(diào)出來與當(dāng)前測試的波形進(jìn)行比較，可進(jìn)一步精確判斷故障點(diǎn)。操作步驟如下：按下比例鍵，當(dāng)儀器下方菜單中出現(xiàn)調(diào)出菜單時，則可調(diào)節(jié)“”鍵使之高亮，然后按下比例鍵

16、。（7） 日期：按下日期鍵 ，調(diào)節(jié)“”鍵改變數(shù)值，按下日期鍵轉(zhuǎn)到下一值。完畢按日期鍵確認(rèn)。（8）打?。喊聪麓蛴℃I，自動完成打印。上述菜單操作過程中，屏幕下方會有操作對話提示出現(xiàn)。七、測試前的準(zhǔn)備工作1. 儀器正常狀態(tài)的檢查使用儀器前，可按以下步驟，檢查儀器是否正常工作。（1） 脈沖觸發(fā)工作狀態(tài)下，按下電源開鍵，液晶顯示屏上將顯示儀器主視窗口，宣傳品上有故障距離、波速、測量范圍，比例等字樣及數(shù)據(jù)。（2） 按面板“或”鍵，儀器中間位置的活動光標(biāo)將會移動，此時，故障距離數(shù)據(jù)相應(yīng)變動。（3） 調(diào)節(jié)增益電位器，儀器屏上顯示的波形幅度將會增大或減小。按照前述范圍菜單操作步驟，改變測量范圍，儀器顯示屏上測量

17、范圍和發(fā)射脈沖寬度將發(fā)生相應(yīng)變化，至此，表明儀器工作正常。2. 故障種類的初步判斷測試前對故障原因和種類的分析是很必要的?？蛇x用通用儀表如歐姆表、兆歐表等結(jié)合現(xiàn)場情況和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)作初步分析判斷。3. 選擇觸發(fā)工作方式如果是斷線、接觸不良、低阻接地與短路故障，應(yīng)采用脈沖法。若為電力電纜的高阻閃絡(luò)故障則應(yīng)采用閃絡(luò)法。并將觸發(fā)工作方式選擇開關(guān)置于相應(yīng)的位置。八、儀器的使用和故障測試方法1. 低壓脈沖法低壓脈沖法的適用范圍是通信和電力電纜的斷線，接觸不良，低阻性接地和短路故障以及電纜的全長和波速的測量。一般步驟如下：（1）將面板上觸發(fā)工作方式開關(guān)置于“脈沖”（）位置。（2） 將測試線插入儀器面板上輸入插

18、座內(nèi)，再將測試線的接線夾與被測電纜相連。若為接地故障應(yīng)將黑色夾子與被測電纜的地線相連。（3）斷開被測電纜線對的局內(nèi)設(shè)備。（4）搜索故障回波及判斷故障性質(zhì)使儀器增益最大，觀察屏幕上有無反射脈沖，若沒有，則按照6.3.1的方法改變測量范圍，每改變一檔范圍并觀察有無反射脈沖，一檔一檔地搜索并仔細(xì)觀察，至搜索到反射脈沖時為止。故障性質(zhì)由反射回波的極性判斷。若反射脈沖為正脈沖，則為開路斷線故障，若反射脈沖為負(fù)脈沖，則為短路或接地故障。（5）距離測試，按增益控制鍵“或”使反射脈沖前沿最徒。然后按光標(biāo)移動鍵“或”三秒左右快速移動，光標(biāo)自動移至故障回波的前沿拐點(diǎn)處自動停下，此時屏幕上方顯示的距離即為故障點(diǎn)到測

19、試端的距離。為了提高精度，按6.3.4條的方法改變波形比例，將波形擴(kuò)展后，按上述方法進(jìn)行精確定位。2.直流高壓閃絡(luò)法(1)首先檢查觸發(fā)工作方式選擇開關(guān)位置于閃絡(luò)（）位置，傳播速度應(yīng)為被測電纜的波速值。(2)適用范圍：故障點(diǎn)阻很高，尚未形成穩(wěn)定通道，在一定的直流高壓作用下，可產(chǎn)生閃絡(luò)放電故障的電力電纜（即高阻閃絡(luò)性故障）。預(yù)防性進(jìn)穿電壓試驗(yàn)一般采用此法測試。(3)直流高壓閃絡(luò)故障持續(xù)時間有長有短，短的僅閃絡(luò)幾次即消失。直閃法波形簡單，容易判斷，故障測量的準(zhǔn)確度較高，因此應(yīng)珍惜該過程的測試。(4)直閃法的測試原理圖如圖2。在實(shí)際測試時利用高壓設(shè)備和本公司高壓測試裝置，按圖8所示線路連接。VAR3R

20、2R1D本儀器被測電纜圖4沖擊高壓法測試原理圖CLT1調(diào)壓器2kVAT2高壓變壓器010kV，2kVAD 高壓磚硅堆反向電壓20kV，正向電流200mAC 高壓電容器0.1F10kV直流電壓表015kV，直流電流表500mA放電球隙WY27001內(nèi): 電阻阻值：3020/5k輸出電阻：50010% (5)接通儀器電源，屏幕出現(xiàn)視窗。然后逐步調(diào)節(jié)調(diào)壓器升高測試電壓，當(dāng)故障點(diǎn)產(chǎn)生閃絡(luò)現(xiàn)象時，毫安表中電流突然增大，電壓表指針抖動。顯示屏上應(yīng)出現(xiàn)圖3所示波形。由圖3可知，t1t2間為故障距離。(6)高壓直閃法的試驗(yàn)電壓高幾千伏至幾十千伏，應(yīng)遵守高壓操作規(guī)程。應(yīng)將高壓試驗(yàn)設(shè)備的接地端，放電球隙WY270

21、01的地線端和儀器的地線直接接至電纜鉛包，鉛包要可靠地接大地?；虬?.3條要求接好地線。使用前應(yīng)檢查高壓測試裝置內(nèi)的水阻及分壓電阻是否正確。3.沖擊高壓閃絡(luò)法(1) 沖閃法的適用范圍：故障電阻雖高但已形成穩(wěn)定通道的電力電纜，高壓設(shè)備受容量限制，直流電壓加不上云，應(yīng)改用沖閃法。其方法是通過放電球間隙向電壓加沖擊高壓，使故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生閃絡(luò)。凡直閃法和脈沖法無法測出的故障原則上均可用此法測試，適應(yīng)范圍較大。(2) 同樣須先檢查工作方式開關(guān)是否置于閃絡(luò)位置，高壓測試裝置中水陰及分壓電阻是否正確。(3) 按圖9所示線路連接設(shè)備。地線按8.2.6條，9.3條要求接好。其中儲能電容C要求大于1F，耐壓應(yīng)能滿

22、足試驗(yàn)要求。其它設(shè)備要求與直閃法相同。電感一般取27001中的2或3，也可視被測電纜段的長度或根據(jù)反射波形適當(dāng)增大或減小。VAR3R2R1D本儀器被測電纜圖4沖擊高壓法測試原理圖CL(4)測試方法：調(diào)節(jié)調(diào)壓器升高試驗(yàn)電壓至故障能被擊穿為止。GDQ-15放電調(diào)節(jié)器球間隙的距離應(yīng)視故障電阻和試驗(yàn)電壓能正常放電決定。沖擊閃絡(luò)故障點(diǎn)放電正常與否可由放電的全過程波形判斷。(5)亦可由球間隙放電響聲及電表指示判斷是否出現(xiàn)故障點(diǎn)擊穿閃絡(luò)現(xiàn)象。若放電不好可適當(dāng)提高試驗(yàn)電壓，加大球間隙距離或加大儲能電容器的容量。(6)故障距離的測試與前述方法相同。九、注意事項(xiàng)1.脈沖法測試時，注意要甩掉局內(nèi)所有設(shè)備，在最外線上

23、進(jìn)行測量。2.使用閃絡(luò)法測試時，必須將觸發(fā)工作方式開關(guān)置于“閃絡(luò)”位置。3.在使用直閃法或沖閃法測試時，要注意人身安全及設(shè)備安全。必須接好地線。地線連接按圖10正確連接好。4.在閃絡(luò)法測試結(jié)束后，切斷電源，拆除本儀器與高壓測試裝置的連接線，再對高壓電容器和電纜的所貯電荷進(jìn)行放電。放電時，應(yīng)先加限流電阻R限制放電電流以使電流緩慢放電，待電容器上電壓降低后，再直接對地放電電路中電阻為零，瞬間放電電流可高達(dá)幾百安培，將發(fā)生嚴(yán)重的設(shè)備或人身事故。VAR3R2R1D本儀器被測電纜圖4沖擊高壓法測試原理圖CL5.在直閃法測試過程中，必須承受時注意監(jiān)視故障的泄漏電流若電流突然增大，故障閃絡(luò)現(xiàn)象未曾出現(xiàn)，應(yīng)立即降低試驗(yàn)電壓，改用沖閃法測試。十、測試中的幾個技術(shù)問題1.波速的測量按以下步驟進(jìn)行(1) 將已知長度的被測電纜（假設(shè)為500m）接在儀器的輸出端口觸發(fā)工作方式置于“