HDDL-I電纜故障測試儀波形分析

波形分析
1、根據(jù)波形分析測試數(shù)據(jù)
波形測出后，如果想對測試波形進行進一步分析計算，可以根據(jù)波形上顯示點數(shù)計算出任兩點間代表距離，基中標(biāo)尺每格代表時間為測試儀自動計算給定。
計算距離的方法如下：
兩點間距離＝兩點間實際格數(shù)×?xí)r間/格×速度÷2（米）
具體步驟如下：
（1）計算每點代表距離：每點代表距離計算公式為：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，每點代表距離S＝160/2×25＝3.2（米）。
（2）計算兩點間總點數(shù)：波形上顯示出每大格多少個測試點，根據(jù)兩點間的格數(shù)，就可計算出兩點間總點數(shù)。例如測試波形顯示“每格5點”，所計算的兩點間為4.3大格，則兩點產(chǎn)間總點數(shù)為4.3×5＝21.5點（小數(shù)點為不滿一格比例長度）。
（3）計算距離：分別計算出每點代表距離及總點數(shù)后，就可以計算出兩點間距離來。例如：前面已經(jīng)計算出每點代表距離為3.2米，總點數(shù)為21.5點，則計算距離為3.2×21.5＝60.8（米）。
針對疑難故障，測試完畢后，可拍照測試波形，仔細(xì)分析波形特點，對找出故障點，提高測試效率會起到事半功倍作用。
2、測試波形分析與定標(biāo)
電纜故障探測時，首先必須熟練掌握設(shè)備操作方法；其次，必須能對各種測試波形進行分析，準(zhǔn)確確定光標(biāo)起點、終點。下面就對各種測試波形特點及定標(biāo)方法做簡要介紹。
2.1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19所示。

圖19 低壓脈沖測全長波形
波形特點：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)起點定在發(fā)射脈沖上升沿與基線交點處，光標(biāo)終點定在一次反射脈沖上升沿與基線交點處。
2.2 低壓脈沖法測低阻短路故障波形
脈沖法測低阻短路故障，或者將好相非測試端與鎧裝短接測全長、測速度時，測試波形如圖20所示

圖20 低壓脈沖測低阻短路故障波形
波形特點：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定為起點，一次反射脈沖下降沿與基線交點定為終點。
2.3 閃絡(luò)法電流取樣測試波形
高壓閃絡(luò)法測試電纜故障時，其波形變化較大，但大部分測試波形都有共同點，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)法測試時其測試波形如圖21所示

圖20 低壓脈沖測低阻短路故障波形
波形特點：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定為起點，一次反射脈沖下降沿與基線交點定為終點。
2.3 閃絡(luò)法電流取樣測試波形
高壓閃絡(luò)法測試電纜故障時，其波形變化較大，但大部分測試波形都有共同點，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)法測試時其測試波形如圖21所示

圖21 閃絡(luò)法電流取樣測試波形
波形特點：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處定光標(biāo)起點，在反射脈沖負(fù)反沖下降前沿與基線交點處，定光標(biāo)終點。若在測試時反射脈沖無前沿負(fù)反沖，終點光標(biāo)定在反射脈沖上升沿與基線交點處。
2.4 閃絡(luò)法測試時故障點不放電波形
對于有些高阻故障，加高壓沖擊時，雖然球間隙放電，并且有時放電聲還較大（清脆），但故障點實際上并未形成閃絡(luò)放電，而是將電能緩慢釋放掉，這時，顯示波形就無法確定故障點。故障點不放電時，從波形上可顯示出來，從而可以采取其它測試方法迫使故障點放電。閃絡(luò)測試故障點不放電波形如圖22所示。

圖22 閃絡(luò)測試故障點不放電波形
波形特點：故障點不放電波形特點為發(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，發(fā)射波形同反射波形間距離等于電纜全長。
遇到故障點不放電波形時，可按以下幾種方法迫使故障點閃絡(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；對于疑難故障，可長時間施加沖擊高壓，迫使故障點形成固定放電通道，然后進行測試。
2.5 沖閃法測試純短路故障波形
對于純短路故障（如直接將相地短接），可用沖閃法測試（如用沖閃法測電纜全長、測速度）。短路是低阻故障的一個特例，用沖閃法測試純短路故障時，波形反射有其特殊性，例如用沖閃法測相地短接電纜時測試波形如圖23所示。

圖23 沖閃法測試純短路故障波形
波形特點：純短路故障測試時，其波形特點為發(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定光標(biāo)起點、終點。若是測故障，其測試距離就為故障距離；若是用好相終端短接測全長，則二波形間距離就為電纜全長。
了解純短路故障測試波形特點，有助于我們分析理解各種故障實測波形。在特殊情況下，也可用此種方法測電纜全長或者測電波傳輸速度。
2.6 沖閃測試時故障點二次擊穿放電波形
對于個別阻值較高的高阻故障，不是一下子故障點擊穿閃絡(luò)放電，而是沖擊電壓越過故障點，先傳到終端，再從終端返回過程中、電壓疊加，然后故障點才閃絡(luò)放電，此后在測試端和故障點之間來回反射，顯示故障點二次擊穿放電波形。沖閃法電流取樣測試時，故障點二次擊穿放電波形如圖24所示。圖24 故障點二次擊穿測試波形
波形特點：二次擊穿波形特點為發(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（同故障點不放電波形）。從第三個波形開始，測試波形與沖閃測試標(biāo)準(zhǔn)波形一致，其間距代表故障距離。
定光標(biāo)方法：二次擊穿波形同時具有故障點不放電波形及正常放電波形特點。定光標(biāo)時，先定前面二波形，看是否與電纜全長一致，然后再觀察后面幾個反射波形，看是否具有前面講的沖閃波形特點（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，則按后面具有故障點閃絡(luò)擊穿特點的二波形分別定光標(biāo)起點、終點，就可確定故障點距離。
實際測試時須注意，由于故障性質(zhì)及測試條件不同，二次擊穿波形也變化較大，有時第二個波形（終端不放電反射波形）與第三個波形間距較大（延時擊穿時間較長），有時間距小，甚至合二為一（延時較?。?。定光標(biāo)時，不管前面幾個波形多么復(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、終點，確定故障距離。
對于故障點二次擊穿波形，測試時可以加大球間隙，增加電容容量，提高沖擊電壓，一般就可以測出正常閃絡(luò)放電波形。
2.7 沖閃測試時近端故障測試波形
若故障點距測試端很近（15－20米以下），沖閃測試時，測試波形如圖25所示。

圖25 近端故障沖閃測試波形
波形特點：近端故障用閃絡(luò)法測試時，其波形特點為；測試波形為正負(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，為電纜全長數(shù)倍。
遇到近端反射波形時，說明故障點離測試端不遠(yuǎn)。要精確測試，有以下幾種方法：一是到另一端測試；二是用標(biāo)準(zhǔn)長度電纜（如50米或100米）與被測電纜相連接測試，在測試距離后，測試距離減去所加電纜長度，即為故障點至測試端距離；三是用好相與故障相在遠(yuǎn)端相接，將測試信號加在好相進行測試。
總之，對各種電纜故障測試過程中，正確地分析波形，是快速完成出測定點的關(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試波形的變形。
3、高壓發(fā)生器及測試附件說明

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直流給脈沖電容充電，當(dāng)脈沖電容的電壓足夠高時擊穿球隙同時擊穿故障點，電容放電。然后電容繼續(xù)充電，如此循環(huán)……
圖26 沖閃法測試高壓發(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、測試說明
（1）電力電纜的高阻故障（高阻故障：故障點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試。
（2）沖閃方式測試故障，采用電流取樣法，電流取樣接線簡單，安全性高，波形易于識別。
（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，請重新調(diào)整球隙，提高沖閃電壓），電壓升到一定值，故障點發(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，直到采到相對標(biāo)準(zhǔn)的波
形。
（4）調(diào)整球隙一般1mm大約代表3kV，請根據(jù)被測電纜電壓等級適當(dāng)調(diào)整。高壓閃絡(luò)測試時，由于工作電壓極高，稍有不慎就會對人身及設(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，不同耐壓等級的電纜則有不同的耐壓要求，而被測試電纜的接頭位置及最近是否在電纜上方進行施工
作業(yè)，這些在測試前都最好做到心中有數(shù)。
（6）用測試主機的低壓脈沖法測試電纜長度，校對電纜的電波傳輸速度。
（7）測試電纜全長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試精度的保證，當(dāng)速度不準(zhǔn)確時，可反算速度）。這些都可以用低壓脈沖測試方法來解決。
（8）對不同電纜故障要用不同的方法，低阻故障（開路、短路等）要用低壓脈沖法測試；而高阻故障（泄漏、閃絡(luò)等）則要用閃絡(luò)法方法測試。選擇合適的測試方法，用測試儀主機對電纜進行故障距離粗測。低阻故障用低壓脈沖法測量，高阻故障用高壓閃絡(luò)法測量。
（9）電纜儀（又稱閃測儀）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。
低壓脈沖法測試比較簡單，直接測試。而高壓閃絡(luò)法測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電纜的鉛包接地良好連接。
（10）精確定點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)及電纜的耐壓等級來決定升壓程度，保證故障點充分擊穿。然后用定點儀對電纜故障點進行精確定位，最后確定在1米范圍內(nèi)。