产品技术规范书

 

设备名称：电缆故障测试仪

型    号：HK-2133

数    量：1台套

生产厂家：武汉华电科仪电气有限公司

一、概述：

     有线通信的畅通和电力的输送有赖于电缆线路的正常运行。一旦线路发生障碍，不及时查出故障并迅速予以排除，就会造成很大的经济损失和不良的社会影响。因而，电缆故障测试仪是维护各种电缆的重要工具。电缆故障智能测试仪采用了多种故障探测方式，应用当代最先进的电子技术成果和器件，采用计算机技术及特殊性电子技术，结合本公司长期研制电缆测试仪的成功经验而推出的高科技，智能化，功能全的全新产品。

电缆故障智能测试仪是一套综合性的电缆故障探测仪器。能对电缆的高阻闪络故障，高低阻性的接地，短路和电缆的断线，接触不良等故障进行测试，若配备声测法定点仪，可准确测定故障点的精确位置。特别适用于测试各种型号、不同等级电压的电力电缆及通信电缆。

 

二、主要特点

¨       功能齐全

测试故障安全、迅速、准确。仪器采用低压脉冲法和高压闪络法探测，可测试电缆的各种故障，尤其对电缆的闪络及高阻故障可无需烧穿而直接测试。如配备声测法定点仪，可准确测定故障的精确位置。

¨       测试精度高

仪器采用高速数据采样技术，A/D采样速度为100MHz，使仪器读取分辨率为1m，探测盲区为1m。

¨       智能化程度高

测试结果以波形及数据自动显示在大屏幕液晶显示屏上，判断故障直观。并配有全中文菜单显示操作功能，无需对操作人员作专门的训练。

¨       具有波形及参数存储，调出功能

采用非易失性器件，关机后波形、数据不易失。

¨       具有双踪显示功能。

可将故障电缆的测试波形与正常波形进行对比，有利于对故障进一步判断。

¨       具有波形扩展比例功能。

改变波形比例，可扩展波形进行精确测试。

¨       可任意改变双光标的位置，直接显示故障点与测试点的直接距离或相对距离。

¨       具有根据不同的被测电缆随时修改传播速度功能。

¨       小体积便携式外形，内装可充电的电池供电，方便携带和使用。

 

三、主要技术参数

¨       应用范围及用途

仪器可测试各种型号的电力电缆（电压等级1KV～35KV）和市话电缆、调频通信电缆、同轴电缆及金属架空线路上发生的短路、接地、高阻泄漏，高阻闪络性故障和电缆的断线、接触不良等故障。并可测试电缆的长度和电波在电缆上的传播速度。

¨       最远测试距离：15Km (明线可达100千米)

¨       探测盲区：　　　1m

¨       读数分辨率：　　1m

¨       功耗：　　　　　5VA

¨       使用条件：环境温度　　　0℃～＋40℃

（极限温度　 　－10℃～＋50℃）

相对湿度　　　40℃（20～90）%RH

大气压强　　（86～106）Kpa

¨       体积：275×220×160mm3

¨       重量：1.8kg

 

四、探测原理

电缆故障的测试是基于电波在传输线中的传输时遇到线路阻抗不均匀而产生反向的原理。

根据传输线理论，每条线路都有其一定的特性阻抗Zc，它由线路的结构决定，而与线路的长度无关。在均匀传输线路上，任一点的输入阻抗等于特性阻抗，若终端所接负载等于特性阻抗，线路发送的电流波或电压波沿线传送，到达终端被负载全部吸收而无反向。当线路上任一点阻抗不等于Zc时，电波在该点将产生全反射或部分反射。反射的大小和极性可用反射系数P表示，其关系式如下：

 

 

 

式中：Zc为传输线的特性阻抗

　　　Zo为传输线反射点的阻抗

（1）当线路无故障时，Zo＝Zc，P＝0，无反射。

（2）当线路发生断线故障时，Zo＝∞，P＝1，线路发生全反射，且反射波与入射波极性相同。

（3）当线路发生短路时，Zo＝1，P＝－1，线路发生负的全反射，反射波与入射波相性相反。

 

1.1 低压脉冲法（简称脉冲法）

当线路输入一个脉冲电波时，该脉冲便以速度V沿线路传输，当行Lx距离遇到故障点后被反射折回输入端，其往返时间为T，则可表示为：

 

 

 

V为电波在线路中的传播速度，与线路一次参数有关，对每种线路它是一个固定值，可通过计算和仪器实测得到。将脉冲源的发射脉冲和线路故障点的反射波以一显示器实时显示，并由仪器提供的时钟信号可测得时间T。因此线路故障点的距离Lx便可由（2）式求得。不同故障时的波形图如图1所示。

对电缆的低阻性接地和短路故障及断线故障，及冲法可很方便地测出故障距离。但对高阻性故障，因在低电压的脉冲作用下仍呈现很高的阻抗，使反射波不明显甚至无反射。此种情况下需加一定的直流高压或冲击高压使其放电，利用闪络电弧形成瞬间短路产生电波反射。

 

 

 

 

1.2 电流法

当出现高阻故障但又不能使用直闪法和冲闪法时（比如在煤矿），可用电流法。电流法的原理如下：(假设BE和CF间有高阻故障)

1）用脉冲法测出无故障线的总长，若不能测出，可以输入总长L；

2）短接被测电缆的D,E端子，在A,B端加上恒流电源；

3）分别测出Uab，Ucb，由于RL1与R1或R2相比阻值足够大，可以忽略HI间的电流，从而Ucb≈Uhb；

4）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

原理图如下：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

基本工作原理与方框图

1.3 仪器的基本原理

根据故障的探测原理，当仪器处于闪络触发方式时，故障点瞬时击穿放电所形成的闪络回波是随机的单次瞬态波形，因此测试仪器应具备存储示波器的功能，可捕获和显示单次瞬态波形。本仪器采用数字存储技术，利用高速A/D转换器采样，将输入的瞬态模拟信号实时地转换成数字信号，存储在高速存储器中，经CPU微处理器处理后，送至LCD显示控制电路，变为时序点阵信息，于是在LCD屏幕上显示当前采样的波形参数。

当仪器处于脉冲触发方式时，仪器按一定周期发出探测脉冲加入被测电缆和输入电路，即时启动A/D工作，其采样、存储、处理和显示与前述过程相同。LCD显示屏上应有反射回波。

 

 

 

 

 

1.4 方框图

仪器是以微处理器为核心，控制信号的发射、接收及数字化处理过程。仪器的工作原理方框图如下图所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

微处理器完成的数字处理任务包括：数据的采集、储存、数字滤波、光标移动、距离计算、图形比较、图像的比例扩展，直到送LCD显示。也可根据需要由通讯口与PC机通讯。

脉冲发生器是根据微处理器送来的编码信号，自动形成一定宽度的逻辑脉冲。此脉冲经发射电路转换成高幅值的发射冲，送至被测电缆上。

高速A/D发生器是将被测电缆上返回的信号经输入电路送高速A/D采样电路转换成数字信号，最后送微处理器进行处理。

键盘是人机对话的窗口，操作人员可根据测试需要通过键盘将命令输入给计算机，然后由计算机控制仪器完成某一测试功能。

 

 

 

 

面板结构