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國家電網：電力電纜故障探測培訓教程市低壓脈沖法
三、 低壓脈沖法測試電纜故障使用比較測量法 熟悉我們電纜故障測試儀培訓教程的用戶應該知道，我們對閃測儀的操作流程是這樣描述的：做好故障電纜有關現場工作后，按電纜故障測試儀現場測試報告（樣表）所列據的步驟進行，先對故障電纜，用低壓脈沖法進行全長測試，例如，對三相帶凱裝電纜，分別進行0A/0B/0C/AB/AC/BC間的全長測試，測試6次，正常情況下，六次測試的波形及結果一致。要是有低阻故障、斷相故障，六次測試波形及結果會不一樣。 為什么一定要測試6次？6次測試的結果進行比較分析 ，我們可以提前了解電纜大概情況，發現低阻斷線故障，發現接頭點，為下面的測試提供有價值的參考數據。 實際測試的電纜結構，可能比較復雜，比如存在分支點，脈沖反射波形不容易理解。如圖1.a所示，一中間帶接頭的電纜發生單相接地故障，首先在良好的芯線上測得一波形，如圖1.b所示，然后在故障芯線上測量波形如圖1.c所示，把二者進行比較，在波形上F處二波形明顯出現差異，這是由于故障點反射脈沖所造成的，如圖1.d所示，該點所代表的距離即是故障點位置。 圖1 低壓脈沖比較法測量單相對地故障 現代單片機低壓脈沖反射法儀器具有波形記憶功能，即以數字的形式把波形保存起來，同時，可以把測量波形與記憶波形同時顯示。利用這一特點，操作人員可以通過比較電纜良好線芯與故障線芯脈沖反射波形的差異處，來尋找故障點，避免了理解復雜的脈沖反射波形的困難，故障點容易識別，靈敏度高。 實際現場測試過程中，電力電纜三相均有故障的可能性很小，絕大部分情況下有性能良好的線芯存在，可方便地利用波形比較法，測量故障點。 利用波形比較法，可地測定電纜長度或校正電磁波在電纜中傳輸速度。由于脈沖在傳播過程中存在損耗，電纜終端的反射脈沖傳回到測量點后，波形上升沿比較圓滑，不好地標定出反射脈沖到達時間，特別當電纜距離較長時，這一現象更突出。而把端點開路與短路的波形同時顯示時，二者的分叉點比較明顯，容易識別，如圖2所示。 圖2 電纜終端開路與短路脈沖反射波形比較 四、閃測儀內部阻抗平衡技術 1.為什么使用內部阻抗平衡技術? 脈沖反射儀器發送的脈沖有一定的寬度，由于儀器的輸出阻抗與電纜波阻抗不匹配，電纜上得到的或者是儀器接收電路感受到的發送脈沖拖了一個尾巴，故障點反射脈沖與發射脈沖重疊，會造成顯著的測量盲區；儀器同時接收并在顯示器上顯示發送脈沖與反射脈沖，當故障點距離較遠時，發送脈沖的幅值遠大于故障點反射脈沖，如通過提高放大器增益，來達到提高故障點反射脈沖幅值的目的，將造成信號放大電路的飽和，出現所謂的“阻塞”現象。 使用內部阻抗平衡技術的目的，在于壓縮甚至消除掉儀器接收（并顯示）的發送脈沖，從而減少或消除掉測量盲區，并且可以較大限度地增加放大電路增益，提高故障點反射脈沖的幅值，而不會使放大電路“阻塞”造成脈沖反射波形失真。 2. 內部阻抗平衡技術 如圖3所示，儀器同時向被測電纜與內部平衡網絡發射脈沖，而儀器接收到的信號是被測電纜與內部平衡網絡上信號的差值，調節內部平衡網絡參數，使其與電纜的波阻抗一致，則發送脈沖在電纜與內部平衡網絡上產生的信號相同，儀器接收到的信號為零，而當反射脈沖到來時，內部平衡網絡上無信號出現，反射脈沖全部送到儀器接收電路上去。有無內部平衡作用的儀器測量波形如圖4所示。 圖3 內部平衡網絡的作用 圖4 有無內部平衡網絡的脈沖反射波形比較 圖4.b中的使用內部平衡網絡的脈沖反射波形，是從波形上消除了發送脈沖后，提高儀器增益測得的。而從圖4.a看出，當發送脈沖在波形上同時出現時，因發送脈沖幅值遠大于故障點反射脈沖，如提高儀器放大增益，來達到提高故障點反射脈沖幅值的目的，將導致儀器輸入信號過大，造成信號放大電路飽和，出現所謂的“阻塞”現象，波形如圖4.c所示。 為了簡化操作，實際的低壓脈沖反射儀器往往采用固定的平衡網絡，而不是由操作人員調節。 儀器采用內部平衡技術壓縮顯示波形的發送脈沖后，利用波形比較法，可很方便地測出電纜出頭故障。 首先測得一完好電纜芯線的脈沖反射波形，儲存起來，然后再測量故障芯線，把先后兩次測量波形比較，在波形起始處，二者有明顯的差別，說明是電纜出頭故障。 五、低壓脈沖波形分析方法 低壓脈沖測試，原理上面講的已經很清楚，可能理論性過強，讀者不容易理解。其實，簡單來講，脈沖法就2種測試波形，多么復雜的測試波形，都是2種測試波形的變異而來，看的多了，自然就理解了。下面是我們智能型閃測儀說明書給出的脈沖法波形分析要點： 1、低壓脈沖法測低阻短路故障波形 脈沖法測低阻短路故障，或者將*相非測試端與鎧裝短接、或者將兩根*相終端短接，用低壓脈沖法測全長、測速度時，測試波形如圖5所示： 波形特點：發射脈沖為正脈沖波形，一次反射為負脈沖波形，二次反射為正脈沖波形，三次反射又為負脈沖波形，以次類推。定光標方法：發射脈沖上升沿與基線交點（波形拐點處）定為起點，一次反射脈沖下降沿與基線交點（波形拐點處）定為終點。需要說明的是：當故障距離或電纜長度較短時，反射脈沖可能與基線沒有交點，這時，光標起點、光標終點就以波形上升或者波形下降的拐點來確定。 2、低壓脈沖法測試開路故障（測全長、測速度）波形 低壓脈沖法測開路斷線故障，或者用電纜好相測全長、測速度（相線開路）時，測試波形如圖6所示。 圖6 低壓脈沖測全長波形 波形特點：發射脈沖與一次反射，二次反射等各反射波形都為正脈沖波形。 定光標方法：光標起點定在發射脈沖上升沿與基線交點處（波形拐點處），光標終點定在一次反射脈沖上升沿與基線交點處（波形拐點處）。