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XD-T電力電纜故障測試系統 操作使用說明書
目    錄
1. 電力電纜故障    1
1.1 電力電纜故障    1
1.2 電力電纜故障發生的原因    1
1.3 電力電纜故障的類型    2
2. XD系列電力電纜故障測試系統的功能特點和主要技術指標    3
2.1 功能特點    3
2.2 主要技術指標    3
2.3 XD系列電力電纜故障測試系統組成    5
3. 工作原理    5
3.1 粗測原理    5
3.2 定位原理    6
4. 操作使用說明    7
4.1 電力電纜故障測試流程圖    7
4.2 電力電纜故障測試接線圖    7
4.3 操作詳細說明    10
4.3.1 儀器面板與功能鍵    10
4.3.2 低阻故障和開路故障測試方法    14
4.3.3 高阻故障測試方法    15
4.3.4 故障定位方法    16
5．常見問題解答    17

 
XD系列電力電纜故障測試系統操作使用說明書
1. 電力電纜故障
1.1 電力電纜故障
隨著我國經濟建設的高速發展，電纜供電廣泛應用于工礦企業、港口、鐵路、機場、城市、學校和國防工程等部門。但是，一旦電纜發生故障，如何快速尋找故障點位置并盡快恢復供電是供用電部門亟待解決的重要問題。XD系列電纜供電系統安全產品正是解決這一問題的必備工具。
西安電子科技大學長期從事供電系統安全問題研究和產品研發與推廣。早在1971年，成功研制出我國第一臺電力電纜故障閃測儀，達到世界先進水平，并于1978年獲全國科學大會獎。近幾年來，受國家自然科學基金（項目編號60372044）、陜西省自然科學基金（項目編號2002E235）和陜西省科技攻關（項目編號2001K5-G22）等政府資助，將最新電子信息技術應用于供電系統安全問題的研究和產品研發，推出XD系列電纜供電系統安全產品，奉獻給供用電部門。
電子信息技術日新月異，我們將不斷開發出新的產品，奉獻給供用電部門，以幫助您解決供電系統遇到的安全問題。
1.2 電力電纜故障發生的原因
導致電力電纜發生故障的原因是多方面的，常見的主要原因歸納如下：
    機械損傷：很多故障是由于電纜敷設時造成的機械損傷或敷設后靠近電纜路徑作業造成的機械損傷而直接引起的。電纜這樣“帶傷”工作一段時間后，其損傷部位會逐漸破壞以致發展到鎧裝鉛皮穿孔，潮氣侵入而導致損傷部位徹底崩潰形成故障。
    電力電纜外皮的電腐蝕：電力電纜埋設在大型行車、電力機車軌道等具有較強地下電場的環境附近的地面下時，電纜外皮常常會發生鉛包腐蝕致穿的情況，以致潮氣侵入，絕緣破壞，發生故障。
    化學腐蝕：在有酸堿作業或煤氣站環境中工作的電力電纜，往往會造成其鎧裝和鉛包大面積長距離腐蝕，以致潮氣侵入，絕緣破壞，發生故障。
    地面下沉：電力電纜穿越公路、鐵路及高大建筑物敷設時，由于地面的下沉常常會使電力電纜垂直受力發生形變，導致電力電纜鎧裝鉛包破裂甚至折斷而發生故障。
    電力電纜絕緣物的流失：電力電纜敷設在地溝、凸凹不平或處在電桿上的戶外接頭，由于電力電纜的起伏、高低落差懸殊，高處的電力電纜絕緣油流向低處而使高處電力電纜絕緣性能下降，導致故障發生。
    長期過載運行：由于過載運行，電力電纜的溫度會隨之升高，尤其在炎熱的夏季，電力電纜的溫升導致電力電纜的較薄弱處和接頭處首先被擊穿，發生故障。
    震動破壞：鐵路軌道下運行的電力電纜，由于劇烈的震動導致電力電纜的外皮產生彈性疲勞而破裂形成故障。

1.3 電力電纜故障的類型
造成電力電纜故障的原因多種多樣，但從根本上講，電力電纜故障是由于故障點的絕緣損壞引起的。一般來說，故障可分為三種類型，即低阻（包括短路）故障、開路（或稱斷路）故障和高阻故障。
    低阻故障
凡是由于電力電纜故障點的絕緣電阻值小于該電纜的特性阻抗或為零，而不能正常送電到用戶端的故障稱為低阻故障。
常見電力電纜的特性阻抗如下：
鋁芯240mm2截面積的電力電纜的特性阻抗約為10Ω；
鋁芯35mm2 截面積的電力電纜的特性阻抗約為40Ω；
其它截面積的鋁芯電力電纜的特性阻抗可據此估算。
    開路故障
凡是由于電力電纜故障點的絕緣電阻值為無窮大或為正常，而不能正常送電到用戶端的故障稱為開路故障。
    高阻故障
凡是由于電力電纜故障點的絕緣電阻值大于該電纜的特性阻抗或很高但并非開路故障，而不能正常送電到用戶端的故障稱為高阻故障。高阻故障包括高阻泄漏性故障和高阻閃絡性故障。
電力電纜高壓絕緣試驗時，泄漏電流隨試驗電壓的增加而增加。在試驗電壓升高到額定值時（有時遠遠不到額定值），泄漏電流超過允許值的電纜故障就是高阻泄漏性故障。
電力電纜高壓絕緣試驗時，一旦試驗電壓升到某值，泄漏電流突然升高，且呈現閃絡性擺動。而電壓下降時，此現象消失。這種故障就是高阻閃絡性故障。
2. XD系列電力電纜故障測試系統的功能特點和主要技術指標
2.1 功能特點
    用途
可測試各種型號35KV以下電壓等級的銅、鋁芯電力電纜、同軸通信電纜和市話電纜的各類故障，包括低阻故障、開路故障、高阻閃絡性故障和高阻泄漏性故障。
    測試方法
具有多種測試方法，故障信息取樣包括在低壓方式下的直接法及在高壓方式下的電流耦合法。
    測試的安全性
系統采用電流取樣技術和電池供電，真正做到操作人員及測試儀器完全與高壓隔離。確保人機安全，適應野外工作需要。
    信號處理
信號處理采用高速信號處理技術，測試波形特征清晰易辨，能放大縮小，使電纜故障波形分析更易掌握。
    服務承諾
開展網上服務業務，使您很快成為電纜故障測試專家。
只要您將測試波形通過E-mail發來，當天即可得到專家的分析和指導。我們還會定期將收集到的各類電纜故障波形及其分析結果通過E-mail發給您，供您參考
2.2 主要技術指標
2.2.1 電纜故障測試儀
    脈沖幅度： ；
    脈沖寬度： 和 兩種；
    測試盲區：在最高測試頻率50MHz測量時為20米；
    測量誤差：2%（千米以下電纜不超過10米，千米以上電纜不超過20米）；
    讀數分辨率： （其中， 為電波在電纜中的傳播速度（ ）； 為采樣頻率（ ）。如油浸紙電纜的傳播速度為 , 用 采樣，則讀數分辨率為 ）；
    采樣頻率：50 、25 、12 、6 ；
    脈沖速率：預制5種電纜介質的電波傳播速度；油浸紙 ，交聯 ，塑料電纜（市話電纜） ，不滴流 ，同軸電纜 ，此外用戶可設定自選介質的傳播速度；
    供電電源：交流或直流工作，內裝12 免維護可充電電瓶；
    工作環境：相對濕度 < 90%，環境溫度-10℃—50℃；
    體    積：300 ×210 ×240 ；
    重    量：5.5 。
2.2.2定點儀
    數顯距離：3位 00.0～99.9m（指所在位置到故障點的距離）；
    同步測量：聲波/磁場（-100Hz～1000Hz(聲波），-270Hz～1.5kHz (磁場）)
    聲通道放大： > 80dB；
    磁通道放大：采用無源放大技術；
    電      源：12V免維護可充電電瓶；
    功      耗： W；
    工作環境：相對濕度 < 90%，環境溫度-10℃—50℃

2.2.3 路徑儀
    輸出功率：30瓦；
    工作頻率：1kHz±0.5kHz；
    工作方式：連續信號輸出，具有過流保護；
    電    源：AC220V ±10%
2.3 XD系列電力電纜故障測試系統組成
2.3.1系統組成
組成方案一
●XD-T智能電纜故障測試儀  ●XD-P同步電纜故障定點儀
●XD-T電纜路徑檢測儀      ●XD-T路徑信號接收器
●XD-T電流信號傳感器
組成方案二
●XD-S電纜故障測試系統    ●XD-P同步電纜故障定點儀 
●XD-T電纜路徑檢測儀      ●XD-T路徑信號接收器
●XD-T電流信號傳感器
2.3.2 其它可選產品
●XD-T電纜識別儀          ●XD-Z10高壓電纜安全刺扎器
●XD-B10繼電保護校驗儀    ●XD-ZGF系列直流高壓發生器
●XD-2接地電阻測試儀          ●XD-Y10一體化發生器

3. 工作原理
電力電纜故障測試分為故障粗測和故障定位兩個步驟。
3.1 粗測原理
電力電纜故障包括：低阻故障、開路故障和高阻故障，所有故障的電特性都表現為電纜故障點特性阻抗的不匹配。
如圖3-1所示，根據雷達測距原理，沿電纜發射一束電磁波，當電磁波遇到特性阻抗不匹配的地方時，就會產生反射波，將發射波和反射波采集處理并顯示在屏幕上，根據電波在電纜中已知的傳播速度，即可計算出故障點到測試點的距離。
 
圖3-1 脈沖反射法工作原理
 
式中：S 為故障點距測試點的距離；
V 為電波在電纜中的傳播速度；
T 為電波在電纜中一個來回傳播所需的時間。
這樣，在V和T已經測出的情況下，就可計算出S，即故障點距測試點的距離。
3.2 定位原理
一般來說，在故障粗測之后，還必須進行電力電纜的故障定位。故障單位分為加高壓定位和加路徑信號定位。
對高阻故障而言，在電纜一端加入高壓信號，使電纜的故障點擊穿或閃絡放電，此時故障點會產生較強的電磁波，并伴隨“爆炸”聲。在地面沿電纜路徑可以通過拾音器檢測到低音噪聲，根據聲音的強弱判斷故障點的位置。需要注意的是，通常故障點定位需要進行幾次低音噪聲沖擊，但重復的高電壓脈沖可能損壞電纜。
聲磁同步法是近年來在國際上發展起來的一種新型高阻故障定位方法，用故障點放電產生的磁場信號觸發計數器，用聲波信號來終止計數器，計數器的計數值表示測量點與故障點的距離遠近，反復測量，尋找與故障點距離最近的點，即為故障點的正上方。
本設備同時使用聲測法和聲磁同步法進行故障定位，由用戶自行選擇。
加路徑信號定位和加高壓定位原理相同。
 
4. 操作使用說明
4.1 電力電纜故障測試流程圖
 
圖4-1 電力電纜故障測試流程圖
4.2 電力電纜故障測試接線圖
使用電纜故障測試系統時，根據故障類型的不同，可以使用多種不同的測量方式來對故障進行判斷和定位，下面列出的是常用的幾種測試方法的接線示意圖。
 
圖4-2  低壓脈沖法接線圖

     
圖4-3  高壓沖閃法接線圖
 
圖4-4  路徑儀接線圖 
  
圖4-5  加高壓聲測法接線圖
 
4.3 操作詳細說明
4.3.1 儀器面板與功能鍵
1）電纜故障測試儀
 
圖4-6 XD-T電纜故障測試儀面板示意圖
如圖4-6所示，測試儀前面板大致分為三個區域：中間液晶顯示屏提供所有的操作功能選項和測試波形的顯示。顯示屏的左下方是電源開關旋鈕，可以進行直流和交流供電方式的切換。顯示屏的左上方提供了采樣脈沖回波的幅度調節旋鈕，方便用戶調節顯示波形的大小。顯示屏的右方擺放的雙排共12個功能鍵，組合完成了所有的測試功能（其中10個鍵是雙功能鍵），每個功能鍵的具體操作說明如下：

鍵：該鍵可以改變采樣的頻率，左上方循環顯示頻率50MHz、25MHz、12MHz和6MHz。故障點在20m到1000m范圍內，可選用50MHz；在20m到2500m范圍內，可選擇25MHz；在30m到4000m 
 范圍內，用12MHz;在60m到8000m范圍內，可選用6MHz。
鍵：該鍵的作用是改變電纜的介質，不同介質電纜電波傳播速度不同。

鍵：該鍵的作用是采集波形。每按一次鍵，便采集采集波形。

鍵：該鍵的作用是改變游標的移動快慢，“快”是“慢”的8倍。

鍵：該鍵的作用是改變波形的顯示倍數的，1倍、2倍、4倍、8倍和16倍。
            
鍵：該鍵的作用是確定故障距離的啟始位置。

                
鍵：該鍵的作用是游標回到起始位置。

鍵：移位鍵：這兩個鍵用于控制游標的左右位移。當最初按動它們時，每按一次，移動一個亮點。當按奇次        游標將變快，在快移時，若要變慢游標移動，再按動一次       可變慢移動 。

鍵：按此鍵存儲并發送波形。 
 
鍵：該鍵只使用在低壓脈沖測量方式。按下此鍵，可以切換輸出的脈沖寬度為2微秒或是0.2微秒；故障點在1千米以內用0.2微秒。

鍵：按動此鍵后，系統退出該功能，返回頂級菜單。


 
2）數顯同步定點儀
 
圖4-7 XD系列電纜故障定點儀前面板示意圖
 
圖4-8 XD系列電纜故障定點儀后面板示意圖
A:  電源開關，用于打開/關閉工作電源。
B:  數顯窗口，該窗口顯示的數據就是故障點與定點儀所在位置的距離。該數字越大，說明距故障點越遠，該數字越小，說明距故障點越近，當定點儀處于故障點正上方時該數字為最小，一般為0.7～1m，這是一般電纜埋設深度。如果該數據偏大，說明電纜埋設的較深。
C:  耳機插孔，用于使用耳機監聽電纜故障放電的聲音。
D:  音量調節，在定點測試時，該調節電位器實際上是調節接收到的聲音信號大小。 
E:  充電接口，可以給定點儀內部自帶的電瓶充電。
F:  輸入接口，閃絡后接受到的故障點的爆炸聲信號接入。
    G： 接收天線，可以檢測閃絡后故障點產生的電磁波信號。

 
3）電纜路徑信號發生器
 
圖4-9 XD系列電纜路徑信號發生器前面板示意圖
 
圖4-10 XD系列電纜路徑信號發生器后面板示意圖
A:  顯示表頭，顯示輸出路徑信號的電壓大小。
B:  電源開關，用于打開/關閉工作電源。
C:  報警指示燈，路徑信號輸出過流報警顯示。
D:  工作指示，顯示工作電源加載情況。
E： 復位按鈕，用于清除輸出信號過流狀態。
F： 電平調節旋鈕，調節輸出路徑信號的電壓大小。
G： 輸出接線柱，用來連接輸出的路徑信號。
I： 電源插座：交流電源連線接口。
 
4.3.2 低阻故障和開路故障測試方法
 
圖4-7 低阻故障和開路故障測試流程圖
4.3.3 高阻故障測試方法
 
圖4-8 高阻故障測試流程圖
4.3.4 故障定位方法
A）接地故障尋測定位                B）低阻、高阻和開路故障尋測定位

              
圖4-9路徑儀尋測流程圖                  圖4-10 加高壓尋測流程圖


5．常見問題解答
1、什么是高阻故障、低阻故障 ?
一般來說，電纜相間或相于地間的絕緣阻值低于電纜的特性阻抗（10 ～ 40歐姆）的電纜故障，稱為低阻故障；反之，高于特性阻抗（10 ～ 40歐姆）的電纜故障，稱為高阻故障。
2、低壓脈沖法可測故障類型有哪些? 
使用低壓脈沖法可以測試高低壓電纜的短路故障、開路（斷線）故障、低阻接地故障。

3、高壓沖閃法可測故障的類型有哪些? 
使用高壓沖閃法可以測試高低壓電纜的各類故障如短路故障、開路（斷線）故障、低阻接地故障、高阻接地故障、閃烙性故障、泄漏性故障等。

4、高壓打火時如何判斷故障點已被擊穿？
高壓打火時，所加沖擊高壓必須能保證使故障點芯線與外皮（或相－相之間）發生電離閃絡放電。故障點是否閃絡放電，可從球隙放電聲音大小、清脆程度來判斷。球隙放電聲大且脆，一次電流應擺動到20A-30A以上。屏幕的波形如沒有呈衰減的大振蕩波形，相鄰兩拐點間的游標指示距離為電纜全長，說明故障點未放電，須提高沖擊電壓或增大電容容量，直至故障點放電，方可測量故障距離。

5、沖擊高壓閃絡測量故障時，如所測波形密集、且有規律的衰減，如何判斷故障距離？
這是近距離故障波形的特征，說明故障距離大概在30米以內。測量時游標卡在波形的一個上拐點和相鄰的一個下拐點上，便可讀出故障距離。如讀不清楚，可直接在20米以內定點。也可將高壓設備移至終端，用同樣的方法測試。使近距離故障為遠距離故障，這樣定點是還可避免球隙放電聲對定點儀測試的干擾。

6、故障電纜絕緣阻值在幾十千歐或幾兆歐，沖擊高壓超過35kV仍不能擊穿故障點，是什么問題？
出現這種情況一般是電纜出現故障時電纜外皮有穿孔，放置時間長久，潮氣、水氣從穿孔外侵入電纜，引起長距離受潮所致。這是典型的電纜受潮故障。解決方法是施加高壓大電流，連續長時間“燒”故障相，利用故障點產生的熱量驅趕潮氣，待潮氣驅趕盡后，便可加足夠高的沖擊電壓獲得故障反射波形，測出故障距離。 

7、故障點金屬接地（0歐），如何定點？
這種情況非常罕見。如果出現這種情況，可用電焊機對芯－地“燒”，或用380V母線經200A保險絲和閘刀夾在故障相上，閘刀合上瞬間，保險絲被燒斷，故障點可能會變成高阻型故障。實在“燒”不成高阻，只能在主機測量的位置開挖，觀察電纜外皮是否破損。如無破損，只好鋸斷電纜，用脈沖法測斷點距離，與前面所測短路點距離比較，計算斷開點距離與短路點距離之差，找到故障點。

8、有時用沖擊高壓電流取樣時，波形不好判讀，不夠典型，不容易判斷故障距離，怎么辦？
常見現象，往往是所加沖擊能量不夠高，或故障點的特殊性，如輕微受潮，中間接頭的接線接觸電阻太大等。解決的辦法是用多種方法（高壓沖擊、低壓脈沖、始端、終端等）各相線（A、B、C相分別對地測量和A、B、C相與相之間測量）分別測試，然后對比分析。即“一個故障、多法測量、相互印證、再下決心”。

9、電纜溝敷設與直埋電纜故障測試有何差異？
粗測即高壓打火和低壓脈沖波形上無任何差異。定點上會有些差異，直埋電纜定點時，探頭能聽測得范圍一般在2－3米。溝道電纜可聽測到的范圍要大得多（幾十米），多數情況人耳都能聽到。
另外，沖擊閃絡時，電纜上產生的瞬時大電流會引起“電動機效應”，它會使電纜全線產生微震，在電纜全線上都能聽到很小的清脆震動聲，而且這種震動無強弱之分，易造成誤判。探頭不能直接放在電纜本體上。注意故障點發出的震動波要明顯的大于別處。

10、電纜故障經常會發生在電纜的什么部位？
電纜本體故障僅占20%左右，端頭和中間接頭故障大約占80%。本體故障一般是由于外力損傷所致，定點時，可觀察沿電纜路徑在主機粗測范圍內是否有施工的痕跡，或電纜溝蓋板斷裂的現象。
電纜接頭的制作工藝不過關，選材不當，做頭時氣候條件太差，密封不嚴，接管的接觸電阻太大等等。這都會引起電纜運行時過熱和接頭處電場應力不均，導致絕緣下降，日積月累，出現故障。定點時應將電纜頭和中間接頭作為重點聽測的對象。

11、高壓測試和低壓脈沖測試有時波形前邊會產生震蕩，有點象近距離故障波形怎么辦？
先將波形壓縮，觀察后面的波形反射，如果后面的波形特征很明顯，則用后面的波形進行判讀。
如果看不到清晰的波形，高壓測試時，可先斷開高壓設備，和測試設備，充分放電，再將電纜兩端的外皮與大地斷開，使電纜懸置起來，避免雜波干擾。低壓測試時直接將大地與電纜兩端分開。

12、高壓測試時，有時讀第一個反射波，其距離與電纜的全長相當，為什么？
高壓閃絡測試法是借用高壓直流設備產生一種具有足夠能量的脈沖信號，這個脈沖信號可使電纜故障瞬時擊穿，并產生回波，儀器記錄發生的這一過程，并進行分析。
當高壓脈沖的前沿還不足以擊穿電纜故障處時，它會到達電纜終端，就回形成一個全長反射波。讀波形時一定要注意多讀幾個波形反射，并與低壓脈沖所測電纜的好相波形進行對比分析。

13、采集波形時電纜儀外置的電位器應旋到什么位置波形容易判讀？
開始時，電纜儀外置的電位器應旋到中間位置，待取到故障波形后，逐漸逆時針旋小電位器，可以見到波形幅度逐漸趨小，直至波形雜波最少或拐點最清晰時停止。

14、正確的開機和關機順序是什么？
XD-T型電纜故障檢測儀支持即插即用，無需特定的連接順序。您可以以隨心所欲順序的啟動系統。

15、故障檢測儀可能出現的問題？
1）電腦電量不足，需充電。
2）檢測儀停止響應，這是由于高壓設備的干擾，出現這種情況的時候很少，解決方法：按下設備上的“重置”按鈕。


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