HDDL-I電纜故障測(cè)試儀波形分析

波形分析
1、根據(jù)波形分析測(cè)試數(shù)據(jù)
波形測(cè)出后，如果想對(duì)測(cè)試波形進(jìn)行進(jìn)一步分析計(jì)算，可以根據(jù)波形上顯示點(diǎn)數(shù)計(jì)算出任兩點(diǎn)間代表距離，基中標(biāo)尺每格代表時(shí)間為測(cè)試儀自動(dòng)計(jì)算給定。
計(jì)算距離的方法如下：
兩點(diǎn)間距離＝兩點(diǎn)間實(shí)際格數(shù)×?xí)r間/格×速度÷2（米）
具體步驟如下：
（1）計(jì)算每點(diǎn)代表距離：每點(diǎn)代表距離計(jì)算公式為：S＝V∕2f，其中V為電波傳輸速度（根據(jù)電纜類型自定），f為采樣頻率，默認(rèn)選25MHz。例如，油浸紙電纜V＝160m∕μs，當(dāng)f=25MHz時(shí)，每點(diǎn)代表距離S＝160/2×25＝3.2（米）。
（2）計(jì)算兩點(diǎn)間總點(diǎn)數(shù)：波形上顯示出每大格多少個(gè)測(cè)試點(diǎn)，根據(jù)兩點(diǎn)間的格數(shù)，就可計(jì)算出兩點(diǎn)間總點(diǎn)數(shù)。例如測(cè)試波形顯示“每格5點(diǎn)”，所計(jì)算的兩點(diǎn)間為4.3大格，則兩點(diǎn)產(chǎn)間總點(diǎn)數(shù)為4.3×5＝21.5點(diǎn)（小數(shù)點(diǎn)為不滿一格比例長(zhǎng)度）。
（3）計(jì)算距離：分別計(jì)算出每點(diǎn)代表距離及總點(diǎn)數(shù)后，就可以計(jì)算出兩點(diǎn)間距離來。例如：前面已經(jīng)計(jì)算出每點(diǎn)代表距離為3.2米，總點(diǎn)數(shù)為21.5點(diǎn)，則計(jì)算距離為3.2×21.5＝60.8（米）。
針對(duì)疑難故障，測(cè)試完畢后，可拍照測(cè)試波形，仔細(xì)分析波形特點(diǎn)，對(duì)找出故障點(diǎn)，提高測(cè)試效率會(huì)起到事半功倍作用。
2、測(cè)試波形分析與定標(biāo)
電纜故障探測(cè)時(shí)，首先必須熟練掌握設(shè)備操作方法；其次，必須能對(duì)各種測(cè)試波形進(jìn)行分析，準(zhǔn)確確定光標(biāo)起點(diǎn)、終點(diǎn)。下面就對(duì)各種測(cè)試波形特點(diǎn)及定標(biāo)方法做簡(jiǎn)要介紹。
2.1低壓脈沖法測(cè)試開路故障（測(cè)全長(zhǎng)、測(cè)速度）波形
低壓脈沖法測(cè)開路斷線故障，或者用電纜好相測(cè)全長(zhǎng)、測(cè)速度（相線開路）時(shí)，

測(cè)試波形如圖19所示。

圖19 低壓脈沖測(cè)全長(zhǎng)波形
波形特點(diǎn)：發(fā)射脈沖與一次反射，二次反射等各反射波形都為正脈沖波形。
定光標(biāo)方法：光標(biāo)起點(diǎn)定在發(fā)射脈沖上升沿與基線交點(diǎn)處，光標(biāo)終點(diǎn)定在一次反射脈沖上升沿與基線交點(diǎn)處。
2.2 低壓脈沖法測(cè)低阻短路故障波形
脈沖法測(cè)低阻短路故障，或者將好相非測(cè)試端與鎧裝短接測(cè)全長(zhǎng)、測(cè)速度時(shí)，測(cè)試波形如圖20所示

圖20 低壓脈沖測(cè)低阻短路故障波形
波形特點(diǎn)：發(fā)射脈沖為正脈沖波形，一次反射為負(fù)脈沖波形，二次反射為正脈沖波形，三次反射又為負(fù)脈沖波形，依次類推。
定光標(biāo)方法：發(fā)射脈沖上升沿與基線交點(diǎn)定為起點(diǎn)，一次反射脈沖下降沿與基線交點(diǎn)定為終點(diǎn)。
2.3 閃絡(luò)法電流取樣測(cè)試波形
高壓閃絡(luò)法測(cè)試電纜故障時(shí)，其波形變化較大，但大部分測(cè)試波形都有共同點(diǎn)，及各類性質(zhì)的故障反射波形全為正波形，且前沿有負(fù)反沖，以電流取樣為例，閃絡(luò)法測(cè)試時(shí)其測(cè)試波形如圖21所示

圖20 低壓脈沖測(cè)低阻短路故障波形
波形特點(diǎn)：發(fā)射脈沖為正脈沖波形，一次反射為負(fù)脈沖波形，二次反射為正脈沖波形，三次反射又為負(fù)脈沖波形，依次類推。
定光標(biāo)方法：發(fā)射脈沖上升沿與基線交點(diǎn)定為起點(diǎn)，一次反射脈沖下降沿與基線交點(diǎn)定為終點(diǎn)。
2.3 閃絡(luò)法電流取樣測(cè)試波形
高壓閃絡(luò)法測(cè)試電纜故障時(shí)，其波形變化較大，但大部分測(cè)試波形都有共同點(diǎn)，及各類性質(zhì)的故障反射波形全為正波形，且前沿有負(fù)反沖，以電流取樣為例，閃絡(luò)法測(cè)試時(shí)其測(cè)試波形如圖21所示

圖21 閃絡(luò)法電流取樣測(cè)試波形
波形特點(diǎn)：發(fā)射波形為正脈沖波形，反射波形為正脈沖波形，但脈沖前沿有一個(gè)向下的負(fù)反沖，隨故障不同，負(fù)反沖大小有較大差別。
定光標(biāo)方法：在發(fā)射脈沖上升沿與基線交點(diǎn)處定光標(biāo)起點(diǎn)，在反射脈沖負(fù)反沖下降前沿與基線交點(diǎn)處，定光標(biāo)終點(diǎn)。若在測(cè)試時(shí)反射脈沖無前沿負(fù)反沖，終點(diǎn)光標(biāo)定在反射脈沖上升沿與基線交點(diǎn)處。
2.4 閃絡(luò)法測(cè)試時(shí)故障點(diǎn)不放電波形
對(duì)于有些高阻故障，加高壓沖擊時(shí)，雖然球間隙放電，并且有時(shí)放電聲還較大（清脆），但故障點(diǎn)實(shí)際上并未形成閃絡(luò)放電，而是將電能緩慢釋放掉，這時(shí)，顯示波形就無法確定故障點(diǎn)。故障點(diǎn)不放電時(shí)，從波形上可顯示出來，從而可以采取其它測(cè)試方法迫使故障點(diǎn)放電。閃絡(luò)測(cè)試故障點(diǎn)不放電波形如圖22所示。

圖22 閃絡(luò)測(cè)試故障點(diǎn)不放電波形
波形特點(diǎn)：故障點(diǎn)不放電波形特點(diǎn)為發(fā)射脈沖為正波形，一次反射脈沖為負(fù)波形，二次反射波形又為正波形，以此類推。同時(shí)，發(fā)射波形同反射波形間距離等于電纜全長(zhǎng)。
遇到故障點(diǎn)不放電波形時(shí)，可按以下幾種方法迫使故障點(diǎn)閃絡(luò)放電：一是加大放電球隙，提高沖擊電壓；二是加大電容容量，增加沖擊能量；對(duì)于疑難故障，可長(zhǎng)時(shí)間施加沖擊高壓，迫使故障點(diǎn)形成固定放電通道，然后進(jìn)行測(cè)試。
2.5 沖閃法測(cè)試純短路故障波形
對(duì)于純短路故障（如直接將相地短接），可用沖閃法測(cè)試（如用沖閃法測(cè)電纜全長(zhǎng)、測(cè)速度）。短路是低阻故障的一個(gè)特例，用沖閃法測(cè)試純短路故障時(shí)，波形反射有其特殊性，例如用沖閃法測(cè)相地短接電纜時(shí)測(cè)試波形如圖23所示。

圖23 沖閃法測(cè)試純短路故障波形
波形特點(diǎn)：純短路故障測(cè)試時(shí)，其波形特點(diǎn)為發(fā)射波形和反射波形都為正脈沖波形，這與低壓脈沖測(cè)試終端開路故障波形相似。
定標(biāo)方法：分別用發(fā)射脈沖波形及反射脈沖波形上升沿與基線交點(diǎn)定光標(biāo)起點(diǎn)、終點(diǎn)。若是測(cè)故障，其測(cè)試距離就為故障距離；若是用好相終端短接測(cè)全長(zhǎng)，則二波形間距離就為電纜全長(zhǎng)。
了解純短路故障測(cè)試波形特點(diǎn)，有助于我們分析理解各種故障實(shí)測(cè)波形。在特殊情況下，也可用此種方法測(cè)電纜全長(zhǎng)或者測(cè)電波傳輸速度。
2.6 沖閃測(cè)試時(shí)故障點(diǎn)二次擊穿放電波形
對(duì)于個(gè)別阻值較高的高阻故障，不是一下子故障點(diǎn)擊穿閃絡(luò)放電，而是沖擊電壓越過故障點(diǎn)，先傳到終端，再?gòu)慕K端返回過程中、電壓疊加，然后故障點(diǎn)才閃絡(luò)放電，此后在測(cè)試端和故障點(diǎn)之間來回反射，顯示故障點(diǎn)二次擊穿放電波形。沖閃法電流取樣測(cè)試時(shí)，故障點(diǎn)二次擊穿放電波形如圖24所示。圖24 故障點(diǎn)二次擊穿測(cè)試波形
波形特點(diǎn)：二次擊穿波形特點(diǎn)為發(fā)射脈沖為正脈沖波形，一次反射為負(fù)脈沖波形，并且二次波形間距離為電纜全長(zhǎng)（同故障點(diǎn)不放電波形）。從第三個(gè)波形開始，測(cè)試波形與沖閃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)波形一致，其間距代表故障距離。
定光標(biāo)方法：二次擊穿波形同時(shí)具有故障點(diǎn)不放電波形及正常放電波形特點(diǎn)。定光標(biāo)時(shí)，先定前面二波形，看是否與電纜全長(zhǎng)一致，然后再觀察后面幾個(gè)反射波形，看是否具有前面講的沖閃波形特點(diǎn)（正脈沖前沿有負(fù)反沖，且各反射波形間距一致）。若具有二次擊穿波形特點(diǎn)，則按后面具有故障點(diǎn)閃絡(luò)擊穿特點(diǎn)的二波形分別定光標(biāo)起點(diǎn)、終點(diǎn)，就可確定故障點(diǎn)距離。
實(shí)際測(cè)試時(shí)須注意，由于故障性質(zhì)及測(cè)試條件不同，二次擊穿波形也變化較大，有時(shí)第二個(gè)波形（終端不放電反射波形）與第三個(gè)波形間距較大（延時(shí)擊穿時(shí)間較長(zhǎng)），有時(shí)間距小，甚至合二為一（延時(shí)較?。６ü鈽?biāo)時(shí)，不管前面幾個(gè)波形多么復(fù)雜，只要后面有正常放電波形，就按后面波形定光標(biāo)起點(diǎn)、終點(diǎn)，確定故障距離。
對(duì)于故障點(diǎn)二次擊穿波形，測(cè)試時(shí)可以加大球間隙，增加電容容量，提高沖擊電壓，一般就可以測(cè)出正常閃絡(luò)放電波形。
2.7 沖閃測(cè)試時(shí)近端故障測(cè)試波形
若故障點(diǎn)距測(cè)試端很近（15－20米以下），沖閃測(cè)試時(shí)，測(cè)試波形如圖25所示。

圖25 近端故障沖閃測(cè)試波形
波形特點(diǎn)：近端故障用閃絡(luò)法測(cè)試時(shí)，其波形特點(diǎn)為；測(cè)試波形為正負(fù)交替的余弦大振蕩波形，并且二波形間距離大于電纜全長(zhǎng)，為電纜全長(zhǎng)數(shù)倍。
遇到近端反射波形時(shí)，說明故障點(diǎn)離測(cè)試端不遠(yuǎn)。要精確測(cè)試，有以下幾種方法：一是到另一端測(cè)試；二是用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度電纜（如50米或100米）與被測(cè)電纜相連接測(cè)試，在測(cè)試距離后，測(cè)試距離減去所加電纜長(zhǎng)度，即為故障點(diǎn)至測(cè)試端距離；三是用好相與故障相在遠(yuǎn)端相接，將測(cè)試信號(hào)加在好相進(jìn)行測(cè)試。
總之，對(duì)各種電纜故障測(cè)試過程中，正確地分析波形，是快速完成出測(cè)定點(diǎn)的關(guān)鍵。不論故障波形多么復(fù)雜，歸納起來，不外乎上面講到的各種測(cè)試波形的變形。
3、高壓發(fā)生器及測(cè)試附件說明

沖閃法接線如圖26所示，原理是將220V的市電通過操作箱調(diào)壓為0-220V，經(jīng)過直流升壓變壓器輸出高壓脈動(dòng)直流給脈沖電容充電，當(dāng)脈沖電容的電壓足夠高時(shí)擊穿球隙同時(shí)擊穿故障點(diǎn)，電容放電。然后電容繼續(xù)充電，如此循環(huán)……
圖26 沖閃法測(cè)試高壓發(fā)生器接線圖
圖26示意說明：T1.3kVA/0.22kV調(diào)壓器
T2.3kVA/50kV交直流高壓變壓器
D.高壓整流硅堆，大于150kV/0.2A
C.高壓脈沖電容，容量1～8μF，耐壓大于10kV
V.電壓表
B.電流采樣盒
J.高壓球隙（選配附件）

4、測(cè)試說明
（1）電力電纜的高阻故障（高阻故障：故障點(diǎn)的直流電阻大于該電纜的特性阻抗的故障為高阻故障）幾乎占全部故障率的90%以上。沖閃方式用于測(cè)試高阻泄漏性故障及高阻閃絡(luò)性故障，大部分電纜高阻故障都可以使用沖閃方式測(cè)試。
（2）沖閃方式測(cè)試故障，采用電流取樣法，電流取樣接線簡(jiǎn)單，安全性高，波形易于識(shí)別。
（3）調(diào)整球隙（若放電，放電球隙清脆響亮，操作箱電流大于10A-15A，否則視為未放電，請(qǐng)重新調(diào)整球隙，提高沖閃電壓），電壓升到一定值，故障點(diǎn)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，直到采到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的波
形。
（4）調(diào)整球隙一般1mm大約代表3kV，請(qǐng)根據(jù)被測(cè)電纜電壓等級(jí)適當(dāng)調(diào)整。高壓閃絡(luò)測(cè)試時(shí)，由于工作電壓極高，稍有不慎就會(huì)對(duì)人身及設(shè)備造成損失。
（5）不同性質(zhì)的電纜故障要用不同的測(cè)試方法，不同介質(zhì)的電纜有不同的電波傳播速度，不同耐壓等級(jí)的電纜則有不同的耐壓要求，而被測(cè)試電纜的接頭位置及最近是否在電纜上方進(jìn)行施工
作業(yè)，這些在測(cè)試前都最好做到心中有數(shù)。
（6）用測(cè)試主機(jī)的低壓脈沖法測(cè)試電纜長(zhǎng)度，校對(duì)電纜的電波傳輸速度。
（7）測(cè)試電纜全長(zhǎng)可以讓我們更加了解故障電纜的具體情況，判斷是高阻還是低阻故障，判斷電波速度的準(zhǔn)確性（準(zhǔn)確的電波傳輸速度是提高測(cè)試精度的保證，當(dāng)速度不準(zhǔn)確時(shí)，可反算速度）。這些都可以用低壓脈沖測(cè)試方法來解決。
（8）對(duì)不同電纜故障要用不同的方法，低阻故障（開路、短路等）要用低壓脈沖法測(cè)試；而高阻故障（泄漏、閃絡(luò)等）則要用閃絡(luò)法方法測(cè)試。選擇合適的測(cè)試方法，用測(cè)試儀主機(jī)對(duì)電纜進(jìn)行故障距離粗測(cè)。低阻故障用低壓脈沖法測(cè)量，高阻故障用高壓閃絡(luò)法測(cè)量。
（9）電纜儀（又稱閃測(cè)儀）設(shè)定的四種電纜的波速為：
油浸紙電纜：V=160m/μs
不滴流電纜：V=144m/μs
聚氯乙烯電纜：V=184m/μs
交聯(lián)聚乙烯電纜：V=172m/μs

注意：電力電纜的特性阻抗一般為10—40?之間。是由電纜的單位長(zhǎng)度的電阻，電感，電容決定的特性參數(shù)，不要將特性阻抗與絕緣電阻，以及電纜的直流電阻混淆。
低壓脈沖法測(cè)試比較簡(jiǎn)單，直接測(cè)試。而高壓閃絡(luò)法測(cè)量則需要注意接線及所加直流電壓的高低。10kV油浸紙電纜和交聯(lián)乙烯電纜的最高耐壓分別為50kV和35kV，一般不得超過電纜的最高耐壓，高壓設(shè)備的地線必須與被測(cè)電纜的鉛包接地良好連接。
（10）精確定點(diǎn)前首先必須知道電纜的路徑，若已知路徑可省去此步驟。
（11）接好高壓設(shè)備，根據(jù)電纜的性質(zhì)及電纜的耐壓等級(jí)來決定升壓程度，保證故障點(diǎn)充分擊穿。然后用定點(diǎn)儀對(duì)電纜故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位，最后確定在1米范圍內(nèi)。