電纜故障測試過程(三個步驟)

任何電纜故障的測試，均以找到故障發生點為最終目的，但就其測試過程來說，一般分為三個步驟：一為故障距離粗測；二是尋找故障電纜埋設路徑；三是精確定位故障點。當然，實際測試中，三個步驟是根據現場情況靈活運用的。
1、電纜故障粗測方法及發展歷史概述
（1）、脈沖反射法：到了上世紀七八十年代，電纜故障測試普遍采用了閃測法測試，原理為脈沖反射法（也叫雷達法）。所用的儀器以電子管、晶體管電路為主，體積龐大。采用的顯示器先后有示波管型閃測儀、存貯示波管型閃測儀等等。到了上世紀九十年代以后，隨著計算機技術的普遍應用，智能型電纜故障閃絡測試儀（閃測儀）開始投入使用，采用的測試原理依舊是脈沖反射法。采用的閃測儀從顯像管顯示到液晶顯示，普遍應用單片機電路進行控制，使電纜故障的粗測工作進入到一個新境界。
（2）、電橋法：自從有了地埋電纜以后，電纜故障的檢測工作就成了必須解決的問題。最初的電纜故障粗測工作，是用電橋平衡測試原理進行的，當時曾用過電阻電橋、電容電橋、低壓電橋、高壓電橋等。用電橋原理測試電纜故障距離，曾是上世紀六七十年代普遍采用的方法。到了2000年以后，使用電橋法測試原理的儀器還繼續使用并且有所發展，使用計算機技術后，現在也出現了具有更高智能化的電橋測試儀（如高壓數字電橋）。應用脈沖反射法（也有叫沖閃法）的智能型閃測儀，是目前應用范圍最廣，市場保有量最大的電纜故障粗測儀器。例如北京供電系統，由于地埋電纜使用時間長，電纜鋪設量大，應用電纜故障測試儀的歷史也較長，從1993年后10年間，購買的單片機控制的、DTC系列探測儀的早期產品、TC系列大屏幕液晶顯示的電纜故障測試儀有50余套，幾乎每個供電部門都使用。并且在有些供電部門，把該類電纜故障測試儀的使用，作為電纜測試工種高級工考試必須掌握的技能，筆者曾多次對北京供電系統進行過脈沖反射法電纜故障測試儀的技術培訓。由于該類儀器應用時間長，對該類型的閃測儀的使用知識和使用經驗的培訓資料及專著種類較多，有利于用戶及時掌握儀器的使用技巧。
脈沖反射法閃測儀的測試原理為：
測量電纜故障時，電纜可視為一條均勻分布的傳輸線，根據傳輸線（長線）理論，在電纜一端加脈沖電壓，則此脈沖按一定的速度（決定于電纜介質的介電常數和導磁系數）沿線傳輸，當脈沖遇到故障點（或阻抗不均勻點）就會發生反射，用閃測儀記錄下發送脈沖和反射脈沖之間的傳輸時間△T，則可按已知的傳輸速度V來計算出故障點的距離Lx，Lx=V·△T/2
測全長則可利用終端反射脈沖：L=V·T/2
同樣已知電纜全長，可測出脈沖傳輸速度：V=2L/T
脈沖法測試分為低壓脈沖法和高壓脈沖法，二者測試原理是一樣的，只是產生脈沖的方式不一樣，智能型測試儀的故障距離計算是儀器自動完成的。
（3）、二次脈沖法：二次脈沖法其基本原理還是脈沖反射法，是近幾年發展中的一種比較前沿的新的電纜故障粗測方法。其技術特點是：高阻故障呈現低壓脈沖短路故障波形特征，容易判讀。換句話講，就是在用高壓脈沖擊穿高阻故障的瞬間，給故障電纜發射低壓脈沖信號，用低壓脈沖短路故障波形測試電纜高阻故障。與傳統的測試方法相比,二次脈沖法的先進之處，是將沖擊高壓閃絡法中的復雜波形簡化為簡單的低壓脈沖短路故障波形。
二次脈沖法的關鍵是要給閃測儀加一個高頻高壓數據處理器。從測試原理講，二次脈沖法的測試原理有其先進性，但是其測試儀器相對復雜，儀器使用也較普通的閃測儀復雜。
2、電纜路徑探測方法介紹：
采用電磁波進行路徑探測，是一種很成熟的方法，實際應用效果也很好。區別在于探測的電纜長度、探測深度，信號頻率等各不相同。現在市場上大量應用的路徑探測儀器，多為探測停電電纜，探測電纜長度大于10KM，探測電纜深度大于2m，電磁波頻率1KHZ－20KHZ。如DTC系列電纜路徑探測儀，電磁波頻率為16KHZ,路徑儀信號源發射峰值功率大于100W,即使電纜埋深2m,路徑儀接收信號仍然很大。
圖2 電纜周圍磁場分布及路徑探測原理示意圖
電纜路徑探測原理簡介
電纜故障探測儀尋測電纜路徑原理為：給被測試電纜加一電磁波信號，通過定點儀磁信號接收路徑信號尋測電纜路徑。根據電纜正上方地面接收電磁信號最小的特點，可以準確地找到電纜埋設位置。電纜周圍磁場分布及路徑探測原理如圖2所示：
3、電纜故障精確定點方法概述：
電纜故障精確定點方法有以下幾種：
（1）、聲測法：采用聲測法定點，是從過去到現在普遍采用電纜故障定點的方法。而且是最為行之有效的方法。只不過采用的儀器從過去簡單的聲電放大器，發展到了現在普遍使用的聲磁同步定點儀。聲測法定點對高壓電纜、低壓電纜、直埋電纜、電纜溝電纜等等均適用。
聲測法定點，是由高壓脈沖發生器對故障電纜放電，故障點產生電弧，并產生放電聲音，在電纜直埋情況下，產生地震波，定點儀的聲測探頭（聲音傳感器）揀拾地震波信號并放大后通過耳機或表頭輸出。通過大量的現場試驗，地震波從電纜故障點傳到地面后，在2米的半徑以外很快衰減為很小，所以，用聲測法定點，我們用定點儀監聽地震波時，一般是4m距離監聽一次。當監聽到地震波時，說明故障點已經在2m以內，只要仔細找到聲音最大點即既可以精確找到故障點。
（2）、跨步電壓法：采用跨步電壓法定點，主要針對對電纜外護套絕緣有要求的外護套接地故障定點，現在對部分直埋的無鎧裝的低壓電纜、電線芯線接地故障、也可以采用跨步電壓法定點。
（3）、電磁法及音頻法：用電磁波定點或采用音頻法定點，即是利用電纜故障點前后電磁波信號或音頻信號的變化來確定故障點，從原理上講是可行的。但從目前情況看，還沒有性能可靠的，能實際應用的定點儀?；蛘哒f，采用電磁波定點的定點儀仍舊在各科研機構研發之中，還需實踐中進一步驗證提高，達到實際應用水平。
（4）、聲磁同步法：是將聲測法與電磁波法綜合應用，例如DTC系列聲磁同步定點儀，采用了聲測法定點與聲磁同步定點法相結合定點原理。聲測法定點時，定點儀聲表頭指示聲測探頭接收到的地震波，同時耳機也反映聲測探頭接收到的地震聲波。在故障點正上方，聲波信號最大，離開故障點，聲波信號減少，或者無聲波信號。聲磁同步法定點時，聲表頭反映聲測探頭接收到的地震聲波，磁表頭和耳機同時指示故障點放電時同步接收天線接收到的電磁波。當聲測探頭放置在故障點上方時，定點儀二個表頭指示及耳機聲音同步。在未接收到聲波信號時，利用聲磁同步電磁波接收功能，能夠及時掌握球間隙放電節律，有利于在噪雜的環境中分辨出故障點微弱聲波信號。另外，聲磁同步定點儀可以將故障定點和電纜路徑探測工作同步進行，大大提高故障定點效率。
采用聲磁同步技術的定點儀，是目前應用最廣的電纜故障定點儀。
（5）、磁場預定點技術：電纜故障磁場預定點技術的原理為：通過高壓直流脈沖發生器，使電纜的故障點產生電弧，在電弧存在期間，向電纜注入音頻信號。此音頻信號在電纜故障點，被電弧短路，不再繼續向電纜終端傳播。采用專用的接收機，接收電纜輻射出的音頻電磁波信號，通過比較故障點前后的音頻電磁波幅值大小的變化，判斷接收機位于故障點之前或之后，從而達到快速預定點的目的。
電纜故障磁場預定點技術，是一種較新的故障定點手段，其概念的提出時間較短，儀器的研發和儀器使用時間也較短。故障預定點后，我們仍需要進行故障點的精確定點，然后才能開挖。