電力電纜故障預(yù)定位（粗測(cè)）測(cè)試方法及工作原理
電纜故障測(cè)試的粗定位原理上主要分為：直流測(cè)距法和時(shí)域反射法。
直流測(cè)距法又分為：電阻（電壓）比較法和電橋法兩種。
時(shí)域反射法根據(jù)采樣方式的不同又分為：三次脈沖法、二次脈沖法、電流取樣法、電阻（電壓取樣法）。
一、 電阻（電壓）比較法：
接線(xiàn)圖如下，在測(cè)試端的芯線(xiàn)和外護(hù)套上接毫伏表（萬(wàn)用表毫伏檔），表筆直接與芯線(xiàn)和外護(hù)套接緊，不要接到儀器輸出線(xiàn)的夾子上，避免接觸電阻影響毫伏表的測(cè)量結(jié)果；儀器設(shè)置在連續(xù)輸出檔，調(diào)整輸出電壓，使輸出電流達(dá)到A1（整數(shù)如100.0mA），這時(shí)讀取毫伏表上的讀數(shù)V，由于電壓表輸入電阻很高，因此，流經(jīng)項(xiàng)線(xiàn)的電流很小，可以認(rèn)為毫伏表的電位測(cè)量端到故障點(diǎn)的電位，因此，該讀數(shù)即為測(cè)量端到故障點(diǎn)兩點(diǎn)的電位差V1。再將儀器移到電纜的另一側(cè)（末端）進(jìn)行測(cè)量，讓輸出電流值與始端測(cè)量時(shí)的數(shù)值一致，這時(shí)毫伏表的讀數(shù)為V2；
故障點(diǎn)距離始端的距離Lx=（V1×L）/（V1＋V2）；
也可以用比例來(lái)表示故障點(diǎn)的距離（V1×100）/（V1＋V2）；
采用這種預(yù)定位的本公司的代表產(chǎn)品主要有“電纜外護(hù)套故障測(cè)試儀”
電橋法原理如下:將被測(cè)電纜故障相與非故障相短接,電橋兩臂分別接故障相與非故障相,調(diào)節(jié)電橋兩臂上的一個(gè)可調(diào)電阻器,使電橋平衡,利用比例關(guān)系和已知的電纜長(zhǎng)度就能得出故障距離。
顯然 L1/L2=R1/R2
接入電橋后構(gòu)成如下電路 r1/r2=R1/R2 L1/L2
平衡后有 L1/L=r1/r0=P‰（千分之P）P為刻度盤(pán)讀數(shù)。
因此L1=P‰·L
采用這種預(yù)定位的本公司的代表產(chǎn)品主要有“電線(xiàn)電纜高阻故障定位儀（高壓電橋法）”
直流測(cè)距法的主要缺陷有：需要電纜全長(zhǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)步行估計(jì)；需要在另一端短接電纜；開(kāi)路故障不能定位。多點(diǎn)故障的無(wú)法測(cè)試。
三、低壓脈沖反射法原理：
適用于低阻( 低于10倍波阻抗) 、接地及開(kāi)路故障，并可以測(cè)試電纜的全長(zhǎng)和電波在電纜中的傳播速度。當(dāng)電纜發(fā)生低阻或接地故障時(shí)，故障點(diǎn)處的等效阻抗應(yīng)為故障電阻與電纜特性阻抗的并聯(lián)，故障電阻越小，反射波形越明顯。當(dāng)故障電阻為零時(shí)為全反射。由于測(cè)試端等效阻抗( 測(cè)試儀器的輸入阻抗) 大于電纜特性阻抗，所以在測(cè)試端產(chǎn)生同極性反射脈沖。而在低阻或接地故障處，由于故障電阻小于電纜特性阻抗，所以入射脈沖到達(dá)到故障點(diǎn)后產(chǎn)生反極性脈沖，并傳輸?shù)綔y(cè)試端，接收到的反極性脈沖的下降沿就對(duì)應(yīng)故障點(diǎn)的反射波。根據(jù)脈沖入射到返回所經(jīng)過(guò)的時(shí)間ΔT和電波在電纜中的傳播速度V，可以計(jì)算出傳播路徑的長(zhǎng)度，進(jìn)而得到測(cè)試點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離S，具體計(jì)算公式為：S = 1/2(ΔT ×S)
通過(guò)反射脈沖的極性可以判斷故障的性質(zhì)。對(duì)于開(kāi)路故障發(fā)射脈沖與反射脈沖同極性；而對(duì)于短路或低阻故障發(fā)射脈沖與反射脈沖反極性。當(dāng)電纜發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，故障等效阻抗為故障電阻與電纜特性阻抗的串聯(lián)，開(kāi)路即相當(dāng)于故障電阻為無(wú)窮大，這種情況入射脈沖將形成全反射，在測(cè)試端產(chǎn)生同極性反射脈沖，接收到同極性的脈沖的上升沿與故障點(diǎn)的反射波形對(duì)應(yīng)。電纜接頭處的特性阻抗通常會(huì)變大，在此處反射波和入射波同極性。而“T型頭”接頭處的等效阻抗較電纜特性阻抗小，所以在此處反射波和入射波極性相反。
電纜的高阻故障由于故障點(diǎn)的電阻較大（大于10倍的電纜波阻抗），低壓脈沖在故障點(diǎn)沒(méi)有明顯的反射。故不能用低壓脈沖法來(lái)測(cè)量，而只能由高壓設(shè)備發(fā)出高壓信號(hào)（沖閃時(shí)發(fā)出脈沖高壓），使故障點(diǎn)產(chǎn)生閃絡(luò)性放電，從而發(fā)生電壓突跳。這個(gè)突跳電壓在故障點(diǎn)和測(cè)試端之間來(lái)回反射，根據(jù)每一次往返所經(jīng)歷的時(shí)間和電波傳播速度，同樣用上面的公式計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。低壓脈沖法由儀器內(nèi)部產(chǎn)生觸發(fā)，而閃絡(luò)法則由外部高壓產(chǎn)生觸發(fā)。此現(xiàn)象可以在不同情況下按采樣鍵得到反映，在低壓脈沖時(shí)按采樣波形馬上顯示出來(lái)，而高壓閃絡(luò)時(shí)按采樣鍵波形并不馬上反映出來(lái)，而是等外部高壓觸發(fā)打火后才顯示出來(lái)。此種代表性?xún)x器為本公司生產(chǎn)的：電纜故障測(cè)試儀。
五、二次脈沖法：
二次脈沖法在電纜故障定位中的應(yīng)用的工作原理如下圖所示。首先使用一定電壓等級(jí)、一定能量的高壓脈沖在電纜的測(cè)試端施加給故障電纜，讓電纜的高阻故障點(diǎn)發(fā)生擊穿燃弧。同時(shí)，在測(cè)試端加入測(cè)量用的低壓脈沖，測(cè)量脈沖到達(dá)電纜的高阻故障點(diǎn)時(shí)，遇到電弧，在電弧的表面發(fā)生反射。由于燃弧時(shí)，高阻故障變成了瞬間的短路故障，低壓測(cè)量脈沖將發(fā)生明顯的阻抗特征變化，使得閃絡(luò)測(cè)量的波形變?yōu)榈蛪好}沖短路波形，使得波形判別特別簡(jiǎn)單清晰。這就是我們稱(chēng)之為的“二次脈沖法”。接收到的低壓脈沖反射波形相當(dāng)于一個(gè)線(xiàn)芯對(duì)地完全短路的波形。將釋放高壓脈沖時(shí)與未釋放高壓脈沖時(shí)所得到的低壓脈沖波形進(jìn)行疊加，2個(gè)波形會(huì)有一個(gè)發(fā)散點(diǎn)，這發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)的反射波形點(diǎn)。這種方法把低壓脈沖法和高壓閃絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，使測(cè)試人員更容易判斷出故障點(diǎn)的位置。與傳統(tǒng)的測(cè)試方法相比,二次脈沖法的先進(jìn)之處，是將沖擊高壓閃絡(luò)法中的復(fù)雜波形簡(jiǎn)化為最簡(jiǎn)單的低壓脈沖短路故障波形，所以判讀極為簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確標(biāo)定故障距離。
由于二次脈沖法固有的弊?。喝蓟r(shí)間短、燃弧不容易穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)要通過(guò)多次實(shí)測(cè)波形的觀察，選擇合適的遲延時(shí)間，選出最適合判讀的測(cè)試波形，故障點(diǎn)發(fā)生在電纜始端或近始端，波形稍復(fù)雜一些，精確讀數(shù)會(huì)引入一定誤差。由于故障電纜的故障點(diǎn)被電弧回路，使芯線(xiàn)上存在幅度很大的衰減余弦振蕩波和故障點(diǎn)擊穿時(shí)在故障點(diǎn)和測(cè)試端來(lái)回反射的脈沖波。在余弦振蕩期間所有的脈沖波形均視為干擾信號(hào)，無(wú)法實(shí)施低壓脈沖法測(cè)試。只有在余弦振蕩結(jié)束后芯線(xiàn)上電壓趨于平穩(wěn)，而且在故障點(diǎn)電弧仍然存在期間才能進(jìn)行低壓脈沖測(cè)量。也就是說(shuō)要避開(kāi)大振蕩周期?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)要通過(guò)多次實(shí)測(cè)波形的觀察，選擇合適的遲延時(shí)間，選出最適合判讀的測(cè)試波形。所以，研制二次脈沖法的科研人員在此基礎(chǔ)上又在采樣軟件上進(jìn)行了改進(jìn)，再同一燃弧期間發(fā)送多個(gè)低壓脈沖，同時(shí)采集出多個(gè)二次脈沖波形同時(shí)顯示在屏幕上，以供操作人員進(jìn)行選擇，試圖解決二次脈沖法固有的操作復(fù)雜、難以同步等問(wèn)題。但由于其原理的局限性，只是對(duì)其“二次脈沖法”有所改進(jìn)，無(wú)法從根本上解決二次脈沖法的局限性的問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步造成了操作人員使用儀器的復(fù)雜性。
七、三次脈沖法：
三次脈沖法是二次脈沖法的升級(jí)。其方法是首先在不擊穿被測(cè)電纜故障點(diǎn)的情況下，測(cè)得低壓脈沖的反射波形，緊接著用高壓脈沖擊穿電纜的故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，在電弧電壓降到一定值時(shí)觸發(fā)中壓脈沖來(lái)穩(wěn)定和延長(zhǎng)電弧時(shí)間。之后再發(fā)出低壓脈沖，從而得到故障點(diǎn)的反射波形，兩條波形疊加后同樣可以發(fā)現(xiàn)發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。由于采用了中壓脈沖來(lái)穩(wěn)定和延長(zhǎng)電弧時(shí)間，它比二次脈沖法更容易得到故障點(diǎn)波形。相對(duì)于二次脈沖法由于三次脈沖法不用選擇燃弧的同步時(shí)長(zhǎng)，操作起來(lái)也更加簡(jiǎn)便。三次脈沖代表性?xún)x器為：三級(jí)多次電纜故障測(cè)試儀。
直流測(cè)距法又分為：電阻（電壓）比較法和電橋法兩種。
時(shí)域反射法根據(jù)采樣方式的不同又分為：三次脈沖法、二次脈沖法、電流取樣法、電阻（電壓取樣法）。
一、 電阻（電壓）比較法：
接線(xiàn)圖如下，在測(cè)試端的芯線(xiàn)和外護(hù)套上接毫伏表（萬(wàn)用表毫伏檔），表筆直接與芯線(xiàn)和外護(hù)套接緊，不要接到儀器輸出線(xiàn)的夾子上，避免接觸電阻影響毫伏表的測(cè)量結(jié)果；儀器設(shè)置在連續(xù)輸出檔，調(diào)整輸出電壓，使輸出電流達(dá)到A1（整數(shù)如100.0mA），這時(shí)讀取毫伏表上的讀數(shù)V，由于電壓表輸入電阻很高，因此，流經(jīng)項(xiàng)線(xiàn)的電流很小，可以認(rèn)為毫伏表的電位測(cè)量端到故障點(diǎn)的電位，因此，該讀數(shù)即為測(cè)量端到故障點(diǎn)兩點(diǎn)的電位差V1。再將儀器移到電纜的另一側(cè)（末端）進(jìn)行測(cè)量，讓輸出電流值與始端測(cè)量時(shí)的數(shù)值一致，這時(shí)毫伏表的讀數(shù)為V2；
故障點(diǎn)距離始端的距離Lx=（V1×L）/（V1＋V2）；
也可以用比例來(lái)表示故障點(diǎn)的距離（V1×100）/（V1＋V2）；
采用這種預(yù)定位的本公司的代表產(chǎn)品主要有“電纜外護(hù)套故障測(cè)試儀”
電橋法原理如下:將被測(cè)電纜故障相與非故障相短接,電橋兩臂分別接故障相與非故障相,調(diào)節(jié)電橋兩臂上的一個(gè)可調(diào)電阻器,使電橋平衡,利用比例關(guān)系和已知的電纜長(zhǎng)度就能得出故障距離。
顯然 L1/L2=R1/R2
接入電橋后構(gòu)成如下電路 r1/r2=R1/R2 L1/L2
平衡后有 L1/L=r1/r0=P‰（千分之P）P為刻度盤(pán)讀數(shù)。
因此L1=P‰·L
采用這種預(yù)定位的本公司的代表產(chǎn)品主要有“電線(xiàn)電纜高阻故障定位儀（高壓電橋法）”
直流測(cè)距法的主要缺陷有：需要電纜全長(zhǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)步行估計(jì)；需要在另一端短接電纜；開(kāi)路故障不能定位。多點(diǎn)故障的無(wú)法測(cè)試。
三、低壓脈沖反射法原理：
適用于低阻( 低于10倍波阻抗) 、接地及開(kāi)路故障，并可以測(cè)試電纜的全長(zhǎng)和電波在電纜中的傳播速度。當(dāng)電纜發(fā)生低阻或接地故障時(shí)，故障點(diǎn)處的等效阻抗應(yīng)為故障電阻與電纜特性阻抗的并聯(lián)，故障電阻越小，反射波形越明顯。當(dāng)故障電阻為零時(shí)為全反射。由于測(cè)試端等效阻抗( 測(cè)試儀器的輸入阻抗) 大于電纜特性阻抗，所以在測(cè)試端產(chǎn)生同極性反射脈沖。而在低阻或接地故障處，由于故障電阻小于電纜特性阻抗，所以入射脈沖到達(dá)到故障點(diǎn)后產(chǎn)生反極性脈沖，并傳輸?shù)綔y(cè)試端，接收到的反極性脈沖的下降沿就對(duì)應(yīng)故障點(diǎn)的反射波。根據(jù)脈沖入射到返回所經(jīng)過(guò)的時(shí)間ΔT和電波在電纜中的傳播速度V，可以計(jì)算出傳播路徑的長(zhǎng)度，進(jìn)而得到測(cè)試點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離S，具體計(jì)算公式為：S = 1/2(ΔT ×S)
通過(guò)反射脈沖的極性可以判斷故障的性質(zhì)。對(duì)于開(kāi)路故障發(fā)射脈沖與反射脈沖同極性；而對(duì)于短路或低阻故障發(fā)射脈沖與反射脈沖反極性。當(dāng)電纜發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，故障等效阻抗為故障電阻與電纜特性阻抗的串聯(lián)，開(kāi)路即相當(dāng)于故障電阻為無(wú)窮大，這種情況入射脈沖將形成全反射，在測(cè)試端產(chǎn)生同極性反射脈沖，接收到同極性的脈沖的上升沿與故障點(diǎn)的反射波形對(duì)應(yīng)。電纜接頭處的特性阻抗通常會(huì)變大，在此處反射波和入射波同極性。而“T型頭”接頭處的等效阻抗較電纜特性阻抗小，所以在此處反射波和入射波極性相反。
電纜的高阻故障由于故障點(diǎn)的電阻較大（大于10倍的電纜波阻抗），低壓脈沖在故障點(diǎn)沒(méi)有明顯的反射。故不能用低壓脈沖法來(lái)測(cè)量，而只能由高壓設(shè)備發(fā)出高壓信號(hào)（沖閃時(shí)發(fā)出脈沖高壓），使故障點(diǎn)產(chǎn)生閃絡(luò)性放電，從而發(fā)生電壓突跳。這個(gè)突跳電壓在故障點(diǎn)和測(cè)試端之間來(lái)回反射，根據(jù)每一次往返所經(jīng)歷的時(shí)間和電波傳播速度，同樣用上面的公式計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。低壓脈沖法由儀器內(nèi)部產(chǎn)生觸發(fā)，而閃絡(luò)法則由外部高壓產(chǎn)生觸發(fā)。此現(xiàn)象可以在不同情況下按采樣鍵得到反映，在低壓脈沖時(shí)按采樣波形馬上顯示出來(lái)，而高壓閃絡(luò)時(shí)按采樣鍵波形并不馬上反映出來(lái)，而是等外部高壓觸發(fā)打火后才顯示出來(lái)。此種代表性?xún)x器為本公司生產(chǎn)的：電纜故障測(cè)試儀。
五、二次脈沖法：
二次脈沖法在電纜故障定位中的應(yīng)用的工作原理如下圖所示。首先使用一定電壓等級(jí)、一定能量的高壓脈沖在電纜的測(cè)試端施加給故障電纜，讓電纜的高阻故障點(diǎn)發(fā)生擊穿燃弧。同時(shí)，在測(cè)試端加入測(cè)量用的低壓脈沖，測(cè)量脈沖到達(dá)電纜的高阻故障點(diǎn)時(shí)，遇到電弧，在電弧的表面發(fā)生反射。由于燃弧時(shí)，高阻故障變成了瞬間的短路故障，低壓測(cè)量脈沖將發(fā)生明顯的阻抗特征變化，使得閃絡(luò)測(cè)量的波形變?yōu)榈蛪好}沖短路波形，使得波形判別特別簡(jiǎn)單清晰。這就是我們稱(chēng)之為的“二次脈沖法”。接收到的低壓脈沖反射波形相當(dāng)于一個(gè)線(xiàn)芯對(duì)地完全短路的波形。將釋放高壓脈沖時(shí)與未釋放高壓脈沖時(shí)所得到的低壓脈沖波形進(jìn)行疊加，2個(gè)波形會(huì)有一個(gè)發(fā)散點(diǎn)，這發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)的反射波形點(diǎn)。這種方法把低壓脈沖法和高壓閃絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，使測(cè)試人員更容易判斷出故障點(diǎn)的位置。與傳統(tǒng)的測(cè)試方法相比,二次脈沖法的先進(jìn)之處，是將沖擊高壓閃絡(luò)法中的復(fù)雜波形簡(jiǎn)化為最簡(jiǎn)單的低壓脈沖短路故障波形，所以判讀極為簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確標(biāo)定故障距離。
由于二次脈沖法固有的弊?。喝蓟r(shí)間短、燃弧不容易穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)要通過(guò)多次實(shí)測(cè)波形的觀察，選擇合適的遲延時(shí)間，選出最適合判讀的測(cè)試波形，故障點(diǎn)發(fā)生在電纜始端或近始端，波形稍復(fù)雜一些，精確讀數(shù)會(huì)引入一定誤差。由于故障電纜的故障點(diǎn)被電弧回路，使芯線(xiàn)上存在幅度很大的衰減余弦振蕩波和故障點(diǎn)擊穿時(shí)在故障點(diǎn)和測(cè)試端來(lái)回反射的脈沖波。在余弦振蕩期間所有的脈沖波形均視為干擾信號(hào)，無(wú)法實(shí)施低壓脈沖法測(cè)試。只有在余弦振蕩結(jié)束后芯線(xiàn)上電壓趨于平穩(wěn)，而且在故障點(diǎn)電弧仍然存在期間才能進(jìn)行低壓脈沖測(cè)量。也就是說(shuō)要避開(kāi)大振蕩周期?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)要通過(guò)多次實(shí)測(cè)波形的觀察，選擇合適的遲延時(shí)間，選出最適合判讀的測(cè)試波形。所以，研制二次脈沖法的科研人員在此基礎(chǔ)上又在采樣軟件上進(jìn)行了改進(jìn)，再同一燃弧期間發(fā)送多個(gè)低壓脈沖，同時(shí)采集出多個(gè)二次脈沖波形同時(shí)顯示在屏幕上，以供操作人員進(jìn)行選擇，試圖解決二次脈沖法固有的操作復(fù)雜、難以同步等問(wèn)題。但由于其原理的局限性，只是對(duì)其“二次脈沖法”有所改進(jìn)，無(wú)法從根本上解決二次脈沖法的局限性的問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步造成了操作人員使用儀器的復(fù)雜性。
七、三次脈沖法：
三次脈沖法是二次脈沖法的升級(jí)。其方法是首先在不擊穿被測(cè)電纜故障點(diǎn)的情況下，測(cè)得低壓脈沖的反射波形，緊接著用高壓脈沖擊穿電纜的故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，在電弧電壓降到一定值時(shí)觸發(fā)中壓脈沖來(lái)穩(wěn)定和延長(zhǎng)電弧時(shí)間。之后再發(fā)出低壓脈沖，從而得到故障點(diǎn)的反射波形，兩條波形疊加后同樣可以發(fā)現(xiàn)發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。由于采用了中壓脈沖來(lái)穩(wěn)定和延長(zhǎng)電弧時(shí)間，它比二次脈沖法更容易得到故障點(diǎn)波形。相對(duì)于二次脈沖法由于三次脈沖法不用選擇燃弧的同步時(shí)長(zhǎng)，操作起來(lái)也更加簡(jiǎn)便。三次脈沖代表性?xún)x器為：三級(jí)多次電纜故障測(cè)試儀。
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