ST-2000型电缆故障定点仪

*章______________电缆测试仪简介
ST-2000型高压电缆故障测试仪是我们公司根据用户要求，从现场使用考虑，精心设计和制造的全新一代便携式电缆故障测试仪器。它将原来的电缆故障测试仪故障测试部分和路径部分二合一，缩小了体积、增加了直流电源和USB通信接口，可用于检测各种电缆的低阻、高阻、短路、开路、泄漏性故障以及闪络性故障，可准确的检测地下电缆的故障点位置、电缆长度和电缆的埋设路径。它秉承我们一贯高科技、高精度、高质量的宗旨，将电缆测试水平提高到一个新境界。它具有测试准确、智能化程度高、适应面广、性能稳定以及轻巧便携等特点。
仪器采用汉字系统，高清晰度显示，界面友好。
整套仪器特点：
整套设备将故障测试和路径寻测部分二合一，锂电池供电、主机轻巧、便于携带、方便测试。
采用了新型大屏幕液晶显示屏，高亮度、抗干扰性强。
自带直流电源，方便现场对测、野外测试和矿井电缆测试。
USB通信接口：现仅供专业生产技术人员调试和升级主机程序时使用。。
自带微型打印机，可打印传真波形，为用户现场准确分析、指导波形，提供便利的技术服务。
新研制的电流取样器是一种全新的取样方法，具有接线简单，波形直观容易分析，与高压*隔离，对主机、操作人员安全的特点。
关键的是精确定点仪部分，借鉴德国技术，采用的声磁同步接收技术，*隔离外界燥音干扰，可快速确定出电缆路径及故障点的准确位置。是国内同类定点技术的又一次创新，为快速准确查找电缆故障，减少停电损失提供了有力的保障。
外形尺寸：（长×宽×高）370×180×240mm 。
本测试仪用于从电缆一端粗测故障点的地下实际距离，同时用于测量电缆长度以及测定电波在电缆中的传播速度。

测试仪方框图：_______电缆故障测试仪组成框图如图（1）所示： 



ST-2000型电缆故障定点仪主要技术性能指示
一、测试仪技术指标
使用范围：使用于测量各种不同截面、不同介质的各种电力电缆、高频同轴电缆，市话电缆及两根以上均匀铺设的地埋电线等电缆高低阻、短路、开路、断线以及高阻泄漏和高阻闪路性故障。
测试距离：zui长不小于40Km
zui短测试距离（盲区）：1～5m
测量误差：粗测误差±1% 定点误差±0.2m
工作方式：低压脉冲、支流高压闪测及冲击高压闪测。
采样速率：25MHz。
机内发送脉冲宽度与幅度：0.2us, 100～120V； 2us, 150～160V。
存储容量：8Kbyte并可分成两个存储区，存储和显示两次采样波形进行比较测量。 
显示分辨率：V/50米、V为传播速度m/us。
显示方式：320×240 LCD液晶带背光显示。
打印方式：机器主面板设微型打印机记录测试日期及测试波形数据。
电源与功耗：AC 200V± 10%或机内直流供电，功耗不大于10W； DC 6V（7AH）功耗不大于6W。
体积：300×400×180mm（长×宽×高）。
第二节 仪器面板及操作功能
高压电缆故障测试仪面板及键盘示意如图（2）所示：


计算机USB通信接口：现仅供专业生产技术人员调试和录入程序使用。
仪器指示灯：分别为：充电、欠压、脉宽（0.2/2）。
输入输出插座：仪器使用BNC-50KY（Q9）插座，连接电缆线用于测试信号的输入输出。
输入振幅：用于调节输入、输出脉冲幅度大小。使用时应根据屏幕显示波形进行调节。调节过小时，脉冲反射很小，甚至无法采样，如图（3）。调节过大时，反射脉冲相连与基线无交点甚至基线会变成斜线，如图（4）。一般采样前，输入振幅旋钮旋转1/3左右，然后根据波形大小在进行调节，重新采样。

对比度调节旋钮：调节此旋钮，使字迹显示清晰，无条纹和背景干净为宜。
脉宽选择按钮：该键抬起时，仪器输出0.2uS脉冲；该键按下时，一起输出2uS。电缆实测时一般优先用0.2uS测试，无反射后反射过小时，再用2uS测试。
电源开关：仪器使用带指示开关。
显示屏：仪器用320×240点阵式夜晶带背光显示屏，用于显示操作菜单、测试波形、测试结果、日期等内容。
微型打印机：本仪器采用4针24行微型打印机。用于打印测试波形，测试数据及测试日期等。
SEL键：自检键，按下此键打印机打印自检数据参数，用于检查打印机头及驱动电路好坏。
LP键：上纸键，按下此键上纸机构动作，打印针停止工作。打印机更换打印纸时使用此键。
键盘功能介绍： 
本仪器使用14个轻触按键作为控制功能键，其中有12个是双功能键，键盘排列如图（5）所示：


各键功能如下：
0-9数字键：上电复位时，数字键可以键入年、月、日，在测试状态（非菜单状态，下同），测故障、测全长，当屏幕左上角显示“键入速度000”时，用数字键可以键入已知速度值；在脉冲速度状态，用数字键可以键入已知电缆长度。总之，当屏幕提示需键入数据时，0-9键就为数字键，否则就为其它功能键。
单双波形显示选择键：按此键可以使屏幕由双波形显示转为单波形显示（双波形显示时，显示屏上半部显示2波形，下半部显示1波形），并随意转换，本仪器上电（复位）后，默认为上下双波形显示、并对存储区1（1波形）进行操作形式，按此键一次将变为全屏幕单波形显示方式。
该仪器有两个存储区，上电（复位）后，默认存储区1存储数据，当选择对存储区2（波形2）进行操作时，会在第二波形显示区（屏幕上半部）出现前次采样波形，属于正常现象，重按采样键，本次采样波形将取代上次存储波形。
1/2上下波形选择键：仪器内部有两个波形存储区，用此键可随意选择其中之一为主进行操作（包括采样、扩展、打印等）。仪器上电复位后，自动默认对存储区1（1波形）进行操作（双屏显示时屏幕下半部显示存储区1波形，波形前有“1”或“2”）。当按动此键后，将对存储区2（波形2）进行操作，再按此键又变为对存储区1波形操作，依次类推。
起点键：在测试状态屏幕有波形显示时，当光标移动到测试波形定标起点时，按起点键确认波形计算起点。然后移动光标到波形终点，显示测试数据。当光标前后移动时，显示数据随之变化。
光标移动键（）（）：按此二键竖形光标将下面的波形向上或向下移动，用于波形的重和合分离。（）（）光标左右移动键：按此二键光标将向左、向右移动。
快/慢键（←）（→）：按一下，波形下方出现1时，（）（）键为快动键，按动一次光标移动8个点阵单位；当波形下方出现2时，（）（）键为慢动键，按动一次光标移动1个点阵单位。
采样键：在测试状态，按采样键后，仪器处于等待状态。当低压脉冲信号或高压闪络脉冲信号到来并触发控制电路之后，仪器开始工作，记录脉冲反射信号并处理显示，在重新按动采样键后，本次采样波形将取代上次存储波形。
故障测试时，应先重新调整输入振幅大小后再按采样键。重复几次操作，直到显示波形标准为止。
扩展键：在非键入数状态，此键为扩展显示波形功能键。按此键将显示波形横向扩展13倍。每按一次，波形扩展1倍，当显示屏右上角显示01时，波形已扩展13倍。再按此键又恢复波形压缩状态。
速度键（）：回车与速度键为同一键。当用数字键键入了速度值与电缆长度值时，必须按“”（回车）键对数据确认，否则机器处于等待状态无法工作（不采样）。在测试状态，测故障、测全长时，此键用于选择存入仪器中的四种常用传输速度值。当连续按此键，屏幕右上角提示变为键入速度000值时，利用数字键可以键入被测试电缆的传输值，键入完毕后按回车确认。
闪测设定的四种电缆的波速为：
油浸纸电缆： V=160m/Us 聚氯乙烯电缆： V=184m/uS
交联聚乙烯电缆：V=172m/uS 不滴流电缆： V=144m/uS
如果需要重新确定起点光标，可以用扩展键将波形压缩或扩展，然后移动光标到波形起点，按起点确认，移动光标，屏幕重新显示测试数据。
打印键（←）：当用数字键入年月日、速度、长度时，若键入数据错误，按此键可以修改错误数据，按一次由右向左修改一位，修改后显示数据为“0”，可重新键入正确数据。打印功能：在测试状态，按该键打印机工作。操作时，应在正常测试波形显示并确定光标起点、光标终点后再按打印键，打印机将打印主操作波形及测试数据。
复位键：为系统硬复位键，仪器无论在任何状态，按此键将返回到主菜单。
电源输入插座：本仪器使用50Hz、220V交流电源供电，在充电和测试路 径时使用，插入电源即仪器处于充电状态。充电时间根据电池剩余电量多少，充电时间不确定。电池充满电后，仪器自动保护。
通过上面各部件及按键功能介绍，基本上就可掌握测试仪使用方法。

操作菜单介绍
开机，上电复位后显示*画面为版权标志，如图（6）
开机状态示意图。

当依次键入年月日自动进入第二画面，或者按“复位”直接进入工作选择菜单。
“工作选择”菜单
“脉冲”方式菜单，由主菜单选1则进入脉冲菜单。
根据实际测试需要原则按键选择。
三、测试显示主界面介绍
主界面分三个区，上方为计算参数与结果区，如图（7）所示。
中间为波形显示（采样前为接线图）区，根据需要可显示一条或两条波形。同时显示竖线光标和时间刻度。
下方为状态和日期显示区，状态显示分别为脉冲直闪、冲1、冲2，在脉冲测全长和测故障时则提示要选择速度，测速度则提示键入全长值。闪测状态只提出速度选择。


第三节 电缆故障测试步骤及测试方式选择
在测定电缆故障之间，测试人员除掌握本机性能与操作方法之外，必须首先确定电缆故障的性质，以便采用适当的工作方法与测试方法。
首先用兆欧或万用表在电缆一端测量各相对地及相之间的绝缘电阻，根据阻值高低确定是低阻短路或断线开路，或者是高阻闪络性故障。
当阻值低于200～300欧姆为低阻故障，0～几十欧为短路故障，阻值*到无限大为开路或断线故障。是否断线，还可以将电缆终端相连万能用表在始端测量被短路接两相的阻值加以确认。此类故障可用低脉冲法直接测定。
当阻值很高（数百兆和千兆）且在作高压实验时有瞬间放电现象，此类故障一般称为闪络性故障，可采用直流高压闪测法确定。
高阻故障：阻值高于低阻故障，且在作高压试验时直流高压闪测法确定。
按一定方式粗略测试之后再进行确定点，必要时需找电缆路径，丈量电缆长度或距离。
第二章 低压脉冲测试法
低压脉冲测试法具有操作简单、波形易于识别、准确度高等特点。对于短路、低阻、断线故障用此法测试，可直接确定故障距离。即使无此类故障，一般高压闪络测试前，也可以低压脉冲法测电缆全长或速度，与闪络测试波形比较，通常会利于波形分析，达到快速确定故障点目的。
*节 低压脉冲测试基本原理
测量电缆故障时，电缆可视为一条均匀分布的传输线理论，在电缆一端加脉冲电压，则此脉冲按一定的速度（决定于电缆介质电常数和导磁系数）沿线传输，当脉冲遇到故障点（或阻抗不均匀点）就会发生反射，用闪测仪记录下发送脉冲和反射脉冲之间的传输时间△T，则可按已知的传输速度V来计算出故障的距离Lx，Lx=V·△T/2，例图（8）所示：

测全长则可利用终端反射脉冲：L=V·T/2
同样已知全长可测出传输速度：V=2L/T
低压脉冲测试法测全长
测全长操作步骤如下：开机（上电复位）一复位（主菜单）一键1（工作选择菜单）一键1（脉冲菜单）一键1（测全长），然后根据屏幕显示接线图接线，如图（9）所示：

使用脉冲法测试时，按图连接后，根据所测电缆类型，选择合适传输速度和脉宽，调节输入振幅电位器1/3位置，按采样键即可。
根据显示波形大小，调节幅度电位器，重新采样。当0.2us脉宽输入振幅zui大还反射波时，选用2us脉冲测试。为了便于比较可分别接故障相与另一好相作两次采样，如前图六所示。按（）（）键可选单波形或双波形显示，用1/2键改变操作区，选择当前波形1或2。完成采样后，移动光标定起点，再移动光标到波形反射点，此时屏幕所显示的长度就是电缆全长值。对于短电缆将终端短路测全长，终端反射改为负脉冲，定光标时，对终端开路电缆以发射正脉冲上升沿与基线交点为准定光标起点，以反射正脉冲上升沿与基线交点定光标终点。
第三节 低压脉冲测试法测故障
脉冲法测故障与测全长的测试原理相同，操作方法也基本相同。当脉冲菜单出现时，可选键1（没全长），也可选键2（测故障）。接线图与图（9）相同，连接电缆接被测电缆故障相同，其它操作方法也与测全长相同。
如果是低阻、断路故障，测试波形如图（10）所示：


定光标时，发射正脉冲上升沿与基线交点定为起点，反射负脉冲下降沿与基线交眯定为终点。如果是短线故障，测试波形，定光标方法与测全长时相同。
第四节 低压脉冲测试法测速度
测电波在电缆中传输速度时，必须知道电缆全长。操作方法如下：开机（上电复位）——复位（主菜单）—一键1（工作选择菜单）—一键1（脉冲菜单）—一键3（测速度）,然后按图（9）接线，键入全长值并回车。采样波形、定光标方法与测全长时相同，当分别定光标起点、终点后，屏幕左上角将显示测试速度值。
第三章 冲击高压闪测法（冲闪法）
冲闪法基本原理
冲闪法适用于测试高阻泄漏性故障。对其他类型高低阻故障也可用冲闪法测试。
测试方法与直闪法相同，只不过给电缆不是加直流高压而是通过球间隙施加冲击电压，使故障点击穿放电，而产生反射电压（或者电流），由仪器记录这一瞬间状态的过程，通过波形分析来测定故障点的位置。它是测高阻及闪络性故障的主要方法。同样取样方式也分电压取样和电流取样，当然细分还可分为和低端电压取样，电感与电阻取样，始端与终端取样等。由于低端电流取样接线简便、可靠安全、波形易于识别，所以推荐电流取样法。
第二节 电流取样冲闪法
闪冲法操作方法如下：开机（上电复位）——复位（主菜单）——键1（工作选择菜单）——键3（冲闪1）.根据工作选择菜单提示，冲闪分为：冲闪1和冲闪2两种方式。其中闪冲1是正脉触发方式（如电流取样），冲闪2是负脉冲触发方式（如电压取样）。按推荐选用电流取样方式，所以按键3进入冲闪1工作模式。
进入冲闪后，按屏幕提示接线图连接接线和取样器如图（11）所示：

图（11）中：T1、为0～250V1-2KVA调压器
T2、 为高压变压器，功率1-3KVA
D、 为高压整流硅堆，大于150KV/0.2A（高压实验变压器已内置）
R 、 为限流电阻（可不要）
C 、 为高压脉冲电容，容量1∽8μF，耐压大于10KV
V 、 为直流电压表
B、 为电流取样器（配套附件）
以上设备除电流取样器B之外，其余为外配设备，可用图（11）分体高压试验设备，也可用一体化高压电源（注意必须将高压放与高压地线连接好方可试验）。
根据接线图连接完毕后，再用速度键选择传输速度或重新键入速度值。将输入振幅旋钮旋至1/3左右，然后按采样键，仪器进入等待采样状态。
调整球隙、输入振幅旋钮后，然后通电对故障电缆升压。电压升到一定值，故障点发生闪络放电。仪器记录下波形。根据波形大小可重新调整输入振幅，重复采样。冲闪测试波形如图（12）所示： 

波形特点分析如下：*个小正脉冲为球间隙击穿而故障点没有放电时电容器对电缆放电的电流脉冲（输入幅度小或者仪器的灵敏度低时*个小脉冲可能不出现，第二个大的正脉冲为故障点击穿之后形成的短路电流脉冲，其次为由该放电电流脉冲形成的一次、二次等多次反射电流脉冲，由于衰减而幅度逐渐减小。由于故障特性的差异和电容电压与引线电感的存在而在反射正脉冲的前沿出现负反冲，计算故障距离时起点为*个放电正脉冲的前沿，终点为*次反射正脉冲之前的负脉冲前沿。（发射脉冲为正脉冲，反射脉冲也为正脉冲但前沿有负反冲。因故障性质等原因，负反冲大小有差别，但远小于正脉冲的幅值）
定光标时，起点光标选择在正脉冲上升沿与基线交点处，终点光标选择在负反冲下降沿与基线交点处。如无负脉冲出现，就将终点光标定在反射脉冲的上升沿与基线的交点处，故障显示距离因此将增大10%左右。定点时，应将粗测距离压缩后确定参考点位置。）
第四章 直流高压测试法（直闪法）
直闪法适用于测量高阻闪络性故障。实际测试时，其操作方法和接线图与冲闪法基本相同（无球隙）。直闪法也分：电压取样和电流取样两种方式。我们推荐使用电流取样方式。
当故障相施加直流高压到一定值后，故障点则被击穿而短路放电，此时由故障点产生一反相跃变电压V10该电压沿电缆传输，当传到始端后，始端的阻抗大于电缆特性阻抗，所以发生下反射2V10，此电压又继续向后传输，到故障点后被短路，所以反射电压-2V1,经过一段时间负反射电压又传一始端，这样往返数次，直到闪络放电结束而中止。
*节 直闪法测试连线与操作步骤
依据下图（13）将高压设备测试仪与被测电缆相连。

图中： T1、为3KVA/0.22KV调压器
T2、为3KVA/50KV交直流高压变压器
D、为高压整流硅堆，大于150KV/0.2A
C 、为高压脉冲电容，容量1∽2μF，耐压小于40KV
V 、为电压表、 R1和R2为分压器
B、为电流取样器（配套附件）
以上设备除电流取样器B之外，其余为外配设备。（注意必须将高压放与高压地线连接好方可试验）
接好线路后，开机使仪器处于等待状态（采样）此前操作与脉冲法相同。
调（T1）档位，逐渐升高直流电压，当发现电压或电流表摆动时则说明故障点闪络放电，仪器会显示出波形，调入幅度反复多次采样，直到收到的波形为止。
采用直闪法测试时，将操作箱电流继电器倍率放在×1或×2档，保证放电一次即保护，采样波形即可，定点时要连续的放电，再将电流继电器倍率放在OFF档。
第二节 高压闪络测试波形
1.故障在测试始端的波形 详见下图（14）所示：


2.故障在中间段的波形

3.故障在测试终端的波形


图（14）故障在测试始端的波形

4.闪络法测试波形的变化规律
下图（15）是我们根据闪络测试法的波形而绘制的变化规律图，只要仔细观查分析就可看出它们中的变化规律。希望使用者一定要掌握标准波形以及它们在不同区间的变化规律。


图（15）闪络法测试波形的变化规律图
第三节 高压闪络测试注意事项
高压闪络测试时电压高达数万伏，因此操作中必须按高压操作规程进行。还要特别注意以下几项： 
高压闪络测试时，高压试验设备应由专业人员操作，仪器接线，测试中在改变接线、调整球隙间距时务必断电，并对电容器和电缆充分放电，再与地线搭接。
测试前，应先对故障电缆加压放电，确保各连接线点无放电现象，所加电压已使故障点发生闪络放电，然后开始投入仪器测试。
用闪测法测高阻故障时，使用者且勿对计算机进行其它操作，避免选在“低压脉冲”状态进行高压闪络测试。测试仪连线应远离高压线。
正确接地，即将高压变压器（T2）高压尾、操作箱（T1）地线、电流取样器（JS）地线端分别与被测电缆铠装连在同一点上（同一点接地）。所有连接点不能出现打火现象，以确保测试成功及设备、人身安全。
从测试仪安全考虑，闪络测试时工作菜单一定要选择在冲闪或直闪状态，如果错误选择脉冲状态进行高压闪络测试，将可能损坏测试仪内部的低压脉冲电路。
测试中避免使用交流电源对前端（闪测仪）和计算机充电，使其与被测交流电源*脱离。
高压闪络法测试完毕后，必须反复对电容器及电缆放电，方可用低压脉冲法重新对电缆进行测试操作。