電力電纜故障測試技術(shù)系列講座（9）

電纜故障定點儀的使用技巧

數(shù)顯同步定點技巧：

任何一種儀器設(shè)備，在充分了解性能、特點后，方能事半功倍地發(fā)揮其功能。

前述介紹的電纜故障定點儀原理知道，此電纜故障定點儀靠儀器中的電磁傳感器接收到故障電纜在沖擊放電時產(chǎn)生的輻射電磁波后開始計數(shù)，而在聲音傳感器接收到故障點放電時產(chǎn)生的地震波時停止計數(shù)。電磁波與聲音震動波之間的時間差乘以地下聲波傳播的速度，便是探頭至故障點的直線距離（即數(shù)字屏顯示的數(shù)值）。也就是說，只有在沖擊閃絡(luò)之后，探頭測聽到故障點傳來的地震波使計數(shù)器停止計數(shù)，所顯示的數(shù)值才是有效而可信賴的。

但是，在現(xiàn)場進行故障點定位時有可能出現(xiàn)兩種情況：一是探頭距故障點太遠，定點儀只是在電磁傳感器接收到輻射電磁波后計數(shù)器開始計數(shù)，而沒有地震波來使計數(shù)器停止計數(shù)，耳機也聽不到地震波。所以此時計數(shù)器將一直計到原設(shè)定數(shù)22.7（22.6）米。而且每沖擊放電一次，計數(shù)器將重新刷新一次，但仍顯示22.7（22.6）米。屏幕信息僅告訴操作者高壓設(shè)備的沖擊閃絡(luò)功能正常，可放心沿電纜路徑繼續(xù)測聽。第二種情況是沖擊閃絡(luò)時，耳機已能聽到足夠強的地震波聲，計數(shù)器不再顯示滿量程22.7（22.6）米。而是顯示某一固定數(shù)值（有可能末尾兩位數(shù)有跳動），此固定數(shù)值重復(fù)顯示的機率相當(dāng)高。此時操作者可以斷定：數(shù)顯距離即為探頭到故障點的直線距離。

當(dāng)現(xiàn)場聽到電纜故障點地震波，能確定故障距離后，下一步是沿電纜路徑，任意移動探頭一米左右，以判斷方向。如果讀數(shù)減小，證明移動方向正確。若讀數(shù)增加，說明遠離故障點。便可按屏顯距離直接移動探頭至故障點附近。此時，地震波強度加大，屏顯數(shù)明顯減小。此時，只要在該處仔細緩慢地移動探頭，總會發(fā)現(xiàn)某點的讀數(shù)最小。無論探頭往任何方向移動，讀數(shù)將會增大。那么該點恰好是電纜故障點的正上方。此刻的屏顯數(shù)即為該點的電纜埋設(shè)深度。而且此時用耳機監(jiān)聽的話，會發(fā)現(xiàn)此點正是地震波的最大點。

在實際的電纜故障定位現(xiàn)場，情況往往非常復(fù)雜。 有四點是應(yīng)注意的：

若現(xiàn)場環(huán)境噪聲很大（如車輛流量大的公路旁、走的人多的街道或在工地附近等）。閃絡(luò)沖擊放電時，除故障點傳來的振動波外，還有汽車引擎聲、喇叭聲、腳步聲、說話聲、機器轟鳴聲……。這些噪聲將嚴重地影響電纜故障定點儀計數(shù)屏的讀數(shù)穩(wěn)定性。讀數(shù)似乎雜亂無章。其實，還是有其規(guī)律性的。仔細觀察讀數(shù)便可發(fā)現(xiàn)，計數(shù)屏的讀數(shù)總有一個相對穩(wěn)定的最大讀數(shù)，無論噪聲干擾如何變化，只要噪聲不是連續(xù)的，最大讀數(shù)的出現(xiàn)率非常高。此讀數(shù)即是故障點的距離。對計數(shù)屏上經(jīng)常出現(xiàn)的無規(guī)律小讀數(shù)（環(huán)境噪聲干擾），不必理會。隨著探頭接近故障點，其最大讀數(shù)會逐漸減小。當(dāng)穩(wěn)定的最大讀數(shù)變到最小時，此處即為故障點精確位置。

如果電纜故障定點現(xiàn)場有連續(xù)的較大噪聲，如電動機、鼓風(fēng)機、排風(fēng)扇、發(fā)電機、真空泵等發(fā)出的聲音，將會導(dǎo)致數(shù)顯失效，無論探頭放置何處，數(shù)顯屏總是出現(xiàn)零點幾米（甚至0.1米）小數(shù)值。此時只能利用定點儀的聲、磁同步探測功能聽測與數(shù)字屏刷新計數(shù)同步的地震波，用人的判斷力去區(qū)分環(huán)境干擾噪聲，以振動波的最大點去確定故障位置，不必去關(guān)心數(shù)顯屏的讀數(shù)。

電纜故障定位現(xiàn)場的電纜故障點位于埋地穿管之中。沖擊放電時，在穿管的兩個端口處聲音最大，而在管子中央部位可能聽不到聲音，便有可能出現(xiàn)兩管口有固定讀數(shù)，而在其余地方（如管子中央部位或遠離管口）僅顯示滿亮200.0米，此時便可根據(jù)兩個穩(wěn)定讀數(shù)點的數(shù)值變化規(guī)律判斷管中故障位置。只要挖出穿管，便可以用探頭在管子上實施精確定位。此時的誤差一般不會超過10％。

若故障電纜位于電纜溝的排架上（或電纜架上），且是封閉性故障（即電纜外皮未破，沖擊放電時，故障點的閃絡(luò)僅在芯線與外皮之間，外面看不到火花）。沖擊放電時，在電纜本體上有長距離的較強振動，用聲測法和同步定點法都無法確定振動的最大位置。此時常規(guī)定點儀將完全失效，而數(shù)顯同步電纜故障定點儀便可發(fā)揮其特長了。只要將探頭放置在具有強烈振動電纜本體附近（千萬不能放在電纜本體上），數(shù)顯屏將會在沖擊閃絡(luò)的同時記錄下探頭距故障點的距離，操作者便可很快根據(jù)距離指示數(shù)，將探頭放置在故障點附近，尋找數(shù)顯屏最小讀數(shù)所對應(yīng)的位置，此位置便是精確的故障點。注意，有時會出現(xiàn)沖閃時電纜全線都有微小振動的現(xiàn)象，各處強度幾乎一樣，只是接頭處可能聲音稍大些。這是進行沖擊放電時電纜出現(xiàn)所謂的“電動機”效應(yīng)，千萬不要被此聲音迷惑。故障點的振動聲應(yīng)該很大，與全線“電動機”效應(yīng)振動的微小振動聲音有明顯差別�？梢圆槐乩頃�此種微小振動，徑直去找明顯的較大的振動波（電纜故障點發(fā)出的）。值得注意的是由于電纜故障定點儀電磁傳感器靈敏度較高，定點儀主機過分靠近運行電纜時，附近電纜的工頻輻射會嚴重干擾計數(shù)器，其現(xiàn)象是計數(shù)器的后兩、三位數(shù)碼管會不停地閃動，無法正常計數(shù)。此時，只要將主機旋轉(zhuǎn)90度，用主機側(cè)面對準電纜，且遠離運行電纜，便可減少工頻輻射干擾，使計數(shù)屏正常讀數(shù)。在進行電纜故障的精確定點時，首先應(yīng)保證沖擊高壓產(chǎn)生設(shè)備的沖擊電壓應(yīng)足夠高，使故障點充分擊穿放電（可從球隙放電的聲音大小及清脆響亮程度判斷，也可從電纜儀屏幕上的波形有無大振蕩波形判斷）。為促使故障電纜的故障點放電聲足夠大，可以加大沖擊閃絡(luò)電壓的能量。其方法是適當(dāng)提高沖擊電壓，并且盡可能加大儲能電容的容量，如加大到2∼5μF。這樣可以使故障點放電時產(chǎn)生更大的聲波振動，增大定點儀探頭探測的距離。加快定點速度及提高準確性。對于低壓動力電纜。粗測與定點方法完全與高壓動力電纜相同。所不同的只是所加沖擊電壓較高壓電纜低得多。據(jù)經(jīng)驗，一般沖擊電壓最高可以加到10KV以上，只要保證電纜端頭三叉處不被擊穿放電即可。

由于所加的是脈沖沖擊高壓，其持續(xù)時間一般僅有1∼3mS。盡管瞬時功率較大但平均功率卻很小。10KV的沖擊高壓對低壓電纜一般情況下是完全無損傷的。據(jù)全國各地對于低壓動力電纜的故障檢測成功實例說明，低壓動力電纜在故障定位時，沖擊高壓加到10KV左右是沒有什么問題的，定點安全、準確而快速。

最后要說明一點的是，無論高壓動力電纜還是低壓動力電纜，在故障點破裂受潮和故障點金屬性接地情況下，沖擊高壓閃絡(luò)時，故障點一般不會產(chǎn)生閃絡(luò)性放電。所以，一般定點儀聽不到放電聲，造成定點失敗。此時應(yīng)換用別的方法（跨步電壓法）實施定點，不要輕易懷疑。

現(xiàn)場無法定點的情況還很多，如故障點位于大量堆積物下；在高速公路車流量較大的地方；反常的埋設(shè)深度；人無法到達的禁區(qū)；江河海湖的水下等等。具體情況具體對待，無法定點不等于儀器有問題，要相信儀器的正確讀數(shù)。

（三） 電磁波法

電磁法定點是一種特定情況下的定點方式，此種方法特別適合開路及對地短路故障。

將一定頻率的信號信號加入故障相，由于信號電流在故障點處有泄漏（短路）或阻斷（開路），則在故障點處的信號會發(fā)生變化，根據(jù)故障點的信號變化來確定故障點。此測試方法適用于電纜的開路故障及對地泄漏的短路故障，將發(fā)射機信號加至電纜故障相，將接收機選至“波峰法”，沿電纜前行追蹤，當(dāng)信號有急劇減小或嗄然消失（突跳點）地段時，即可確定為故障點位置。

所加信號頻率最好為音頻。

此種定點方法簡單易行，測試過程不需加高壓。

（四） 跨步電壓法

跨步電壓法特別適合特別適用于路燈電纜、直埋電力電纜、直埋通訊電纜、直埋光纜對地絕緣故障的快速準確定位。尤其對直埋電纜的死接地故障十分有用，因為單相金屬性接地故障點的放電能量與放電電流的平方和接地電阻成正比，由于接地電阻很小，故電纜故障點擊穿間隙放電時聲音較輕，用聲測法及聲磁同步法無法精確定點，甚至無法定點。

跨步電壓法使用簡單，不用傳統(tǒng)的高壓設(shè)備，儀器一般不需市電，而由充電電池工作，使用特別方便可靠。一人即可完成全部操作。如華傲公司生產(chǎn)的直埋電纜故障測試儀。

1、測試原理

電纜破損后，破損點與地相接，該接地點可以看成是一個深埋地下的球型接地體，同時由于電纜的電阻值比接地電阻值小得多，因此可以忽略不計，此時試驗時加在電纜上的電壓可近似地看成全部加在接地點上，在假設(shè)接地點一定范圍內(nèi)土壤的電阻率是均勻的，在離接地點越遠的地方電流強度也越弱，故我們可以把電纜金屬接地點在故障范圍內(nèi)看成一個導(dǎo)體，電流呈輻射狀向各個方向流散。

由右圖中不難看出，在A點電勢最強，越往外電勢強度逐漸減落，在故障點前后跨步電壓的極性是相反的，其電勢強度E與距離L關(guān)系如下圖所示。

正是根據(jù)故障接地點的這種電位變化，使我們得以判斷出故障點的準確位置。具體方法如下：

在電纜故障相上加入一定頻率電流信號，然后用定點儀中的兩根金屬探針沿電纜路徑在故障點附近取地面跨步壓降，探針將跨步電壓信號傳遞給定點儀，當(dāng)探針正好插在故障點兩側(cè)時，此時定點儀的強度信號指向“0”，兩探針之間的中點即為故障點。見下圖所示。

2、跨步電壓法的應(yīng)用技巧：

1）當(dāng)知道電纜的路徑走向時，可用兩指針沿電纜路徑進行探測，從信號的大小及方向可定出故障點的粗略位置，然后用兩指針逐點移動，最后定出故障點位置。

2）當(dāng)受電纜走廊地面情況限制不易于測量時，也可以先定出故障點粗略位置后，在電纜路徑周圍定出電位相等的兩點(如圖中的點A和B)，作兩點的垂直平分線，然后在附近再定出兩電位相等點,(如圖中的點C和D)，作垂直平分線，兩垂直平分線相交處即為故障點的位置（0）。

3）遇到探針不能插入的路面上測量時，可采用濕毛巾包圍住探針尖端放在路面上進行測試。確認發(fā)射機已經(jīng)開機并連接好了接地棒。從大約離接地棒2米的地方開始將A字架的腳釘插入地面，讀取信號值并將其作為參考。如果電纜只有一個單一的故障點，故障點的信號值將大致與參考讀數(shù)相同。如有多個故障點其每一讀數(shù)將少于參考讀數(shù)，當(dāng)電纜經(jīng)探測后找出所有的故障點，所有故障點的信號值的總和將與參考讀數(shù)大致相同。

采用此種測試方法的代表儀器有：ZMY-2000直埋電纜故障測試儀、ZMY-3000直埋電纜故障測試儀