ST-300A電纜故障定位儀，高壓電纜故障定位儀

一、測試儀技術(shù)指標(biāo)
使用范圍：使用于測量各種不同截面、不同介質(zhì)的各種電力電纜、高頻同軸電纜，市話電纜及兩根以上均勻鋪設(shè)的地埋電線等電纜高低阻、短路、開路、斷線以及高阻泄漏和高阻閃路性故障。
測試距離：zui長不小于40Km
zui短測試距離（盲區(qū)）：1～5m
測量誤差：粗測誤差±1% 定點誤差±0.2m
工作方式：低壓脈沖、支流高壓閃測及沖擊高壓閃測。
采樣速率：25MHz。
機(jī)內(nèi)發(fā)送脈沖寬度與幅度：0.2us, 100～120V； 2us, 150～160V。
存儲容量：8Kbyte并可分成兩個存儲區(qū)，存儲和顯示兩次采樣波形進(jìn)行比較測量。 
顯示分辨率：V/50米、V為傳播速度m/us。
顯示方式：320×240 LCD液晶帶背光顯示。
打印方式：機(jī)器主面板設(shè)微型打印機(jī)記錄測試日期及測試波形數(shù)據(jù)。
電源與功耗：AC 200V± 10%或機(jī)內(nèi)直流供電，功耗不大于10W； DC 6V（7AH）功耗不大于6W。
體積：300×400×180mm（長×寬×高）。

ST-300A電纜故障定位儀，高壓電纜故障定位儀

第二節(jié) 儀器面板及操作功能
高壓電纜故障測試儀面板及鍵盤示意如圖（2）所示：




計算機(jī)USB通信接口：現(xiàn)僅供專業(yè)生產(chǎn)技術(shù)人員調(diào)試和錄入程序使用。
儀器指示燈：分別為：充電、欠壓、脈寬（0.2/2）。
輸入輸出插座：儀器使用BNC-50KY（Q9）插座，連接電纜線用于測試信號的輸入輸出。
輸入振幅：用于調(diào)節(jié)輸入、輸出脈沖幅度大小。使用時應(yīng)根據(jù)屏幕顯示波形進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)過小時，脈沖反射很小，甚至無法采樣，如圖（3）。調(diào)節(jié)過大時，反射脈沖相連與基線無交點甚至基線會變成斜線，如圖（4）。一般采樣前，輸入振幅旋鈕旋轉(zhuǎn)1/3左右，然后根據(jù)波形大小在進(jìn)行調(diào)節(jié)，重新采樣。



對比度調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)此旋鈕，使字跡顯示清晰，無條紋和背景干凈為宜。
脈寬選擇按鈕：該鍵抬起時，儀器輸出0.2uS脈沖；該鍵按下時，一起輸出2uS。電纜實測時一般優(yōu)先用0.2uS測試，無反射后反射過小時，再用2uS測試。
電源開關(guān)：儀器使用帶指示開關(guān)。
顯示屏：儀器用320×240點陣式夜晶帶背光顯示屏，用于顯示操作菜單、測試波形、測試結(jié)果、日期等內(nèi)容。
微型打印機(jī)：本儀器采用4針24行微型打印機(jī)。用于打印測試波形，測試數(shù)據(jù)及測試日期等。
SEL鍵：自檢鍵，按下此鍵打印機(jī)打印自檢數(shù)據(jù)參數(shù)，用于檢查打印機(jī)頭及驅(qū)動電路好壞。
LP鍵：上紙鍵，按下此鍵上紙機(jī)構(gòu)動作，打印針停止工作。打印機(jī)更換打印紙時使用此鍵。
鍵盤功能介紹： 
　　本儀器使用14個輕觸按鍵作為控制功能鍵，其中有12個是雙功能鍵，鍵盤排列如圖（5）所示：




各鍵功能如下：
0-9數(shù)字鍵：上電復(fù)位時，數(shù)字鍵可以鍵入年、月、日，在測試狀態(tài)（非菜單狀態(tài)，下同），測故障、測全長，當(dāng)屏幕左上角顯示“鍵入速度000”時，用數(shù)字鍵可以鍵入已知速度值；在脈沖速度狀態(tài)，用數(shù)字鍵可以鍵入已知電纜長度。總之，當(dāng)屏幕提示需鍵入數(shù)據(jù)時，0-9鍵就為數(shù)字鍵，否則就為其它功能鍵。
單雙波形顯示選擇鍵：按此鍵可以使屏幕由雙波形顯示轉(zhuǎn)為單波形顯示（雙波形顯示時，顯示屏上半部顯示2波形，下半部顯示1波形），并隨意轉(zhuǎn)換，本儀器上電（復(fù)位）后，默認(rèn)為上下雙波形顯示、并對存儲區(qū)1（1波形）進(jìn)行操作形式，按此鍵一次將變?yōu)槿聊粏尾ㄐ物@示方式。
該儀器有兩個存儲區(qū)，上電（復(fù)位）后，默認(rèn)存儲區(qū)1存儲數(shù)據(jù)，當(dāng)選擇對存儲區(qū)2（波形2）進(jìn)行操作時，會在第二波形顯示區(qū)（屏幕上半部）出現(xiàn)前次采樣波形，屬于正?，F(xiàn)象，重按采樣鍵，本次采樣波形將取代上次存儲波形。
1/2上下波形選擇鍵：儀器內(nèi)部有兩個波形存儲區(qū)，用此鍵可隨意選擇其中之一為主進(jìn)行操作（包括采樣、擴(kuò)展、打印等）。儀器上電復(fù)位后，自動默認(rèn)對存儲區(qū)1（1波形）進(jìn)行操作（雙屏顯示時屏幕下半部顯示存儲區(qū)1波形，波形前有“1”或“2”）。當(dāng)按動此鍵后，將對存儲區(qū)2（波形2）進(jìn)行操作，再按此鍵又變?yōu)閷Υ鎯^(qū)1波形操作，依次類推。
起點鍵：在測試狀態(tài)屏幕有波形顯示時，當(dāng)光標(biāo)移動到測試波形定標(biāo)起點時，按起點鍵確認(rèn)波形計算起點。然后移動光標(biāo)到波形終點，顯示測試數(shù)據(jù)。當(dāng)光標(biāo)前后移動時，顯示數(shù)據(jù)隨之變化。
光標(biāo)移動鍵（）（）：按此二鍵豎形光標(biāo)將下面的波形向上或向下移動，用于波形的重和合分離。（）（）光標(biāo)左右移動鍵：按此二鍵光標(biāo)將向左、向右移動。
快/慢鍵（←）（→）：按一下，波形下方出現(xiàn)1時，（）（）鍵為快動鍵，按動一次光標(biāo)移動8個點陣單位；當(dāng)波形下方出現(xiàn)2時，（）（）鍵為慢動鍵，按動一次光標(biāo)移動1個點陣單位。
采樣鍵：在測試狀態(tài)，按采樣鍵后，儀器處于等待狀態(tài)。當(dāng)?shù)蛪好}沖信號或高壓閃絡(luò)脈沖信號到來并觸發(fā)控制電路之后，儀器開始工作，記錄脈沖反射信號并處理顯示，在重新按動采樣鍵后，本次采樣波形將取代上次存儲波形。
故障測試時，應(yīng)先重新調(diào)整輸入振幅大小后再按采樣鍵。重復(fù)幾次操作，直到顯示波形標(biāo)準(zhǔn)為止。
擴(kuò)展鍵：在非鍵入數(shù)狀態(tài)，此鍵為擴(kuò)展顯示波形功能鍵。按此鍵將顯示波形橫向擴(kuò)展13倍。每按一次，波形擴(kuò)展1倍，當(dāng)顯示屏右上角顯示01時，波形已擴(kuò)展13倍。再按此鍵又恢復(fù)波形壓縮狀態(tài)。
速度鍵（）：回車與速度鍵為同一鍵。當(dāng)用數(shù)字鍵鍵入了速度值與電纜長度值時，必須按“”（回車）鍵對數(shù)據(jù)確認(rèn)，否則機(jī)器處于等待狀態(tài)無法工作（不采樣）。在測試狀態(tài)，測故障、測全長時，此鍵用于選擇存入儀器中的四種常用傳輸速度值。當(dāng)連續(xù)按此鍵，屏幕右上角提示變?yōu)殒I入速度000值時，利用數(shù)字鍵可以鍵入被測試電纜的傳輸值，鍵入完畢后按回車確認(rèn)。
閃測設(shè)定的四種電纜的波速為：
油浸紙電纜： V=160m/Us 聚氯乙烯電纜： V=184m/uS
　交聯(lián)聚乙烯電纜：V=172m/uS 不滴流電纜： V=144m/uS
如果需要重新確定起點光標(biāo)，可以用擴(kuò)展鍵將波形壓縮或擴(kuò)展，然后移動光標(biāo)到波形起點，按起點確認(rèn)，移動光標(biāo)，屏幕重新顯示測試數(shù)據(jù)。
打印鍵（←）：當(dāng)用數(shù)字鍵入年月日、速度、長度時，若鍵入數(shù)據(jù)錯誤，按此鍵可以修改錯誤數(shù)據(jù)，按一次由右向左修改一位，修改后顯示數(shù)據(jù)為“0”，可重新鍵入正確數(shù)據(jù)。打印功能：在測試狀態(tài)，按該鍵打印機(jī)工作。操作時，應(yīng)在正常測試波形顯示并確定光標(biāo)起點、光標(biāo)終點后再按打印鍵，打印機(jī)將打印主操作波形及測試數(shù)據(jù)。
復(fù)位鍵：為系統(tǒng)硬復(fù)位鍵，儀器無論在任何狀態(tài)，按此鍵將返回到主菜單。
電源輸入插座：本儀器使用50Hz、220V交流電源供電，在充電和測試路 徑時使用，插入電源即儀器處于充電狀態(tài)。充電時間根據(jù)電池剩余電量多少，充電時間不確定。電池充滿電后，儀器自動保護(hù)。
通過上面各部件及按鍵功能介紹，基本上就可掌握測試儀使用方法。

開機(jī)，上電復(fù)位后顯示*畫面為版權(quán)標(biāo)志，如圖（6）
開機(jī)狀態(tài)示意圖。



當(dāng)依次鍵入年月日自動進(jìn)入第二畫面，或者按“復(fù)位”直接進(jìn)入工作選擇菜單。
“工作選擇”菜單
“脈沖”方式菜單，由主菜單選1則進(jìn)入脈沖菜單。
根據(jù)實際測試需要原則按鍵選擇。

ST-300A電纜故障定位儀，高壓電纜故障定位儀
三、測試顯示主界面介紹
主界面分三個區(qū)，上方為計算參數(shù)與結(jié)果區(qū)，如圖（7）所示。
中間為波形顯示（采樣前為接線圖）區(qū)，根據(jù)需要可顯示一條或兩條波形。同時顯示豎線光標(biāo)和時間刻度。
下方為狀態(tài)和日期顯示區(qū)，狀態(tài)顯示分別為脈沖直閃、沖1、沖2，在脈沖測全長和測故障時則提示要選擇速度，測速度則提示鍵入全長值。閃測狀態(tài)只提出速度選擇。




第三節(jié) 電纜故障測試步驟及測試方式選擇
　　在測定電纜故障之間，測試人員除掌握本機(jī)性能與操作方法之外，必須首先確定電纜故障的性質(zhì)，以便采用適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣椒ㄅc測試方法。
首先用兆歐或萬用表在電纜一端測量各相對地及相之間的絕緣電阻，根據(jù)阻值高低確定是低阻短路或斷線開路，或者是高阻閃絡(luò)性故障。
當(dāng)阻值低于200～300歐姆為低阻故障，0～幾十歐為短路故障，阻值*到無限大為開路或斷線故障。是否斷線，還可以將電纜終端相連*用表在始端測量被短路接兩相的阻值加以確認(rèn)。此類故障可用低脈沖法直接測定。
當(dāng)阻值很高（數(shù)百兆和千兆）且在作高壓實驗時有瞬間放電現(xiàn)象，此類故障一般稱為閃絡(luò)性故障，可采用直流高壓閃測法確定。
高阻故障：阻值高于低阻故障，且在作高壓試驗時直流高壓閃測法確定。
按一定方式粗略測試之后再進(jìn)行確定點，必要時需找電纜路徑，丈量電纜長度或距離。
第二章 低壓脈沖測試法
　　低壓脈沖測試法具有操作簡單、波形易于識別、準(zhǔn)確度高等特點。對于短路、低阻、斷線故障用此法測試，可直接確定故障距離。即使無此類故障，一般高壓閃絡(luò)測試前，也可以低壓脈沖法測電纜全長或速度，與閃絡(luò)測試波形比較，通常會利于波形分析，達(dá)到快速確定故障點目的。
*節(jié) 低壓脈沖測試基本原理
　　測量電纜故障時，電纜可視為一條均勻分布的傳輸線理論，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(zhì)電常數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù)）沿線傳輸，當(dāng)脈沖遇到故障點（或阻抗不均勻點）就會發(fā)生反射，用閃測儀記錄下發(fā)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來計算出故障的距離Lx，Lx=V·△T/2，例圖（8）所示：



測全長則可利用終端反射脈沖：L=V·T/2
同樣已知全長可測出傳輸速度：V=2L/T
低壓脈沖測試法測全長
測全長操作步驟如下：開機(jī)（上電復(fù)位）一復(fù)位（主菜單）一鍵1（工作選擇菜單）一鍵1（脈沖菜單）一鍵1（測全長），然后根據(jù)屏幕顯示接線圖接線，如圖（9）所示：



使用脈沖法測試時，按圖連接后，根據(jù)所測電纜類型，選擇合適傳輸速度和脈寬，調(diào)節(jié)輸入振幅電位器1/3位置，按采樣鍵即可。
根據(jù)顯示波形大小，調(diào)節(jié)幅度電位器，重新采樣。當(dāng)0.2us脈寬輸入振幅zui大還反射波時，選用2us脈沖測試。為了便于比較可分別接故障相與另一好相作兩次采樣，如前圖六所示。按（）（）鍵可選單波形或雙波形顯示，用1/2鍵改變操作區(qū)，選擇當(dāng)前波形1或2。完成采樣后，移動光標(biāo)定起點，再移動光標(biāo)到波形反射點，此時屏幕所顯示的長度就是電纜全長值。對于短電纜將終端短路測全長，終端反射改為負(fù)脈沖，定光標(biāo)時，對終端開路電纜以發(fā)射正脈沖上升沿與基線交點為準(zhǔn)定光標(biāo)起點，以反射正脈沖上升沿與基線交點定光標(biāo)終點。
第三節(jié) 低壓脈沖測試法測故障
　 脈沖法測故障與測全長的測試原理相同，操作方法也基本相同。當(dāng)脈沖菜單出現(xiàn)時，可選鍵1（沒全長），也可選鍵2（測故障）。接線圖與圖（9）相同，連接電纜接被測電纜故障相同，其它操作方法也與測全長相同。
如果是低阻、斷路故障，測試波形如圖（10）所示：




定光標(biāo)時，發(fā)射正脈沖上升沿與基線交點定為起點，反射負(fù)脈沖下降沿與基線交瞇定為終點。如果是短線故障，測試波形，定光標(biāo)方法與測全長時相同。
　 第四節(jié) 低壓脈沖測試法測速度
　　測電波在電纜中傳輸速度時，必須知道電纜全長。操作方法如下：開機(jī)（上電復(fù)位）——復(fù)位（主菜單）—一鍵1（工作選擇菜單）—一鍵1（脈沖菜單）—一鍵3（測速度）,然后按圖（9）接線，鍵入全長值并回車。采樣波形、定光標(biāo)方法與測全長時相同，當(dāng)分別定光標(biāo)起點、終點后，屏幕左上角將顯示測試速度值。
　　 第三章 沖擊高壓閃測法（沖閃法）
沖閃法基本原理
沖閃法適用于測試高阻泄漏性故障。對其他類型高低阻故障也可用沖閃法測試。
　　　測試方法與直閃法相同，只不過給電纜不是加直流高壓而是通過球間隙施加沖擊電壓，使故障點擊穿放電，而產(chǎn)生反射電壓（或者電流），由儀器記錄這一瞬間狀態(tài)的過程，通過波形分析來測定故障點的位置。它是測高阻及閃絡(luò)性故障的主要方法。同樣取樣方式也分電壓取樣和電流取樣，當(dāng)然細(xì)分還可分為和低端電壓取樣，電感與電阻取樣，始端與終端取樣等。由于低端電流取樣接線簡便、可靠安全、波形易于識別，所以推薦電流取樣法。
　 第二節(jié) 電流取樣沖閃法
　　　閃沖法操作方法如下：開機(jī)（上電復(fù)位）——復(fù)位（主菜單）——鍵1（工作選擇菜單）——鍵3（沖閃1）.根據(jù)工作選擇菜單提示，沖閃分為：沖閃1和沖閃2兩種方式。其中閃沖1是正脈觸發(fā)方式（如電流取樣），沖閃2是負(fù)脈沖觸發(fā)方式（如電壓取樣）。按推薦選用電流取樣方式，所以按鍵3進(jìn)入沖閃1工作模式。
進(jìn)入沖閃后，按屏幕提示接線圖連接接線和取樣器如圖（11）所示：



圖（11）中：T1、為0～250V1-2KVA調(diào)壓器
T2、 為高壓變壓器，功率1-3KVA
D、 為高壓整流硅堆，大于150KV/0.2A（高壓實驗變壓器已內(nèi)置）
R 、 為限流電阻（可不要）
　　　C 、 為高壓脈沖電容，容量1∽8μF，耐壓大于10KV
　　　V 、 為直流電壓表
　　　B、 為電流取樣器（配套附件）
以上設(shè)備除電流取樣器B之外，其余為外配設(shè)備，可用圖（11）分體高壓試驗設(shè)備，也可用一體化高壓電源（注意必須將高壓放電棒與高壓地線連接好方可試驗）。
　　根據(jù)接線圖連接完畢后，再用速度鍵選擇傳輸速度或重新鍵入速度值。將輸入振幅旋鈕旋至1/3左右，然后按采樣鍵，儀器進(jìn)入等待采樣狀態(tài)。
　　　調(diào)整球隙、輸入振幅旋鈕后，然后通電對故障電纜升壓。電壓升到一定值，故障點發(fā)生閃絡(luò)放電。儀器記錄下波形。根據(jù)波形大小可重新調(diào)整輸入振幅，重復(fù)采樣。沖閃測試波形如圖（12）所示： 



　　　波形特點分析如下：*個小正脈沖為球間隙擊穿而故障點沒有放電時電容器對電纜放電的電流脈沖（輸入幅度小或者儀器的靈敏度低時*個小脈沖可能不出現(xiàn)，第二個大的正脈沖為故障點擊穿之后形成的短路電流脈沖，其次為由該放電電流脈沖形成的一次、二次等多次反射電流脈沖，由于衰減而幅度逐漸減小。由于故障特性的差異和電容電壓與引線電感的存在而在反射正脈沖的前沿出現(xiàn)負(fù)反沖，計算故障距離時起點為*個放電正脈沖的前沿，終點為*次反射正脈沖之前的負(fù)脈沖前沿。（發(fā)射脈沖為正脈沖，反射脈沖也為正脈沖但前沿有負(fù)反沖。因故障性質(zhì)等原因，負(fù)反沖大小有差別，但遠(yuǎn)小于正脈沖的幅值）
　　　定光標(biāo)時，起點光標(biāo)選擇在正脈沖上升沿與基線交點處，終點光標(biāo)選擇在負(fù)反沖下降沿與基線交點處。如無負(fù)脈沖出現(xiàn)，就將終點光標(biāo)定在反射脈沖的上升沿與基線的交點處，故障顯示距離因此將增大10%左右。定點時，應(yīng)將粗測距離壓縮后確定參考點位置。）
第四章 直流高壓測試法（直閃法）
直閃法適用于測量高阻閃絡(luò)性故障。實際測試時，其操作方法和接線圖與沖閃法基本相同（無球隙）。直閃法也分：電壓取樣和電流取樣兩種方式。我們推薦使用電流取樣方式。
　　當(dāng)故障相施加直流高壓到一定值后，故障點則被擊穿而短路放電，此時由故障點產(chǎn)生一反相躍變電壓V10該電壓沿電纜傳輸，當(dāng)傳到始端后，始端的阻抗大于電纜特性阻抗，所以發(fā)生下反射2V10，此電壓又繼續(xù)向后傳輸，到故障點后被短路，所以反射電壓-2V1,經(jīng)過一段時間負(fù)反射電壓又傳一始端，這樣往返數(shù)次，直到閃絡(luò)放電結(jié)束而中止。
*節(jié) 直閃法測試連線與操作步驟
依據(jù)下圖（13）將高壓設(shè)備測試儀與被測電纜相連。



圖中： T1、為3KVA/0.22KV調(diào)壓器
　　　 T2、為3KVA/50KV交直流高壓變壓器
　　　 D、為高壓整流硅堆，大于150KV/0.2A
　 　 C 、為高壓脈沖電容，容量1∽2μF，耐壓小于40KV
　　　　V 、為電壓表、 R1和R2為分壓器
　　　　B、為電流取樣器（配套附件）
　　　以上設(shè)備除電流取樣器B之外，其余為外配設(shè)備。（注意必須將高壓放電棒與高壓地線連接好方可試驗）
接好線路后，開機(jī)使儀器處于等待狀態(tài)（采樣）此前操作與脈沖法相同。
調(diào)（T1）檔位，逐漸升高直流電壓，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓或電流表擺動時則說明故障點閃絡(luò)放電，儀器會顯示出波形，調(diào)入幅度反復(fù)多次采樣，直到收到的波形*為止。
采用直閃法測試時，將操作箱電流繼電器倍率放在×1或×2檔，保證放電一次即保護(hù)，采樣波形即可，定點時要連續(xù)的放電，再將電流繼電器倍率放在OFF檔。
　　　　　　　　　　　　　第二節(jié) 高壓閃絡(luò)測試波形
1.故障在測試始端的波形 詳見下圖（14）所示：




2.故障在中間段的波形



3.故障在測試終端的波形




圖（14）故障在測試始端的波形

4.閃絡(luò)法測試波形的變化規(guī)律
下圖（15）是我們根據(jù)閃絡(luò)測試法的波形而繪制的變化規(guī)律圖，只要仔細(xì)觀查分析就可看出它們中的變化規(guī)律。希望使用者一定要掌握標(biāo)準(zhǔn)波形以及它們在不同區(qū)間的變化規(guī)律。




圖（15）閃絡(luò)法測試波形的變化規(guī)律圖
　　 第三節(jié) 高壓閃絡(luò)測試注意事項
　　高壓閃絡(luò)測試時電壓高達(dá)數(shù)萬伏，因此操作中必須按高壓操作規(guī)程進(jìn)行。還要特別注意以下幾項： 
高壓閃絡(luò)測試時，高壓試驗設(shè)備應(yīng)由專業(yè)人員操作，儀器接線，測試中在改變接線、調(diào)整球隙間距時務(wù)必斷電，并對電容器和電纜充分放電，再與地線搭接。
測試前，應(yīng)先對故障電纜加壓放電，確保各連接線點無放電現(xiàn)象，所加電壓已使故障點發(fā)生閃絡(luò)放電，然后開始投入儀器測試。
用閃測法測高阻故障時，使用者且勿對計算機(jī)進(jìn)行其它操作，*避免選在“低壓脈沖”狀態(tài)進(jìn)行高壓閃絡(luò)測試。測試儀連線應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線。
正確接地，即將高壓變壓器（T2）高壓尾、操作箱（T1）地線、電流取樣器（JS）地線端分別與被測電纜鎧裝連在同一點上（同一點接地）。所有連接點不能出現(xiàn)打火現(xiàn)象，以確保測試成功及設(shè)備、人身安全。
從測試儀安全考慮，閃絡(luò)測試時工作菜單一定要選擇在沖閃或直閃狀態(tài)，如果錯誤選擇脈沖狀態(tài)進(jìn)行高壓閃絡(luò)測試，將可能損壞測試儀內(nèi)部的低壓脈沖電路。
測試中避免使用交流電源對前端（閃測儀）和計算機(jī)充電，使其與被測交流電源*脫離。
高壓閃絡(luò)法測試完畢后，必須反復(fù)對電容器及電纜放電，方可用低壓脈沖法重新對電纜進(jìn)行測試操作。