电缆故障预定位(粗测)的原理及方法(一)


电缆故障定位仪测试的粗定位原理上主要分为:直流测距法和时域反射法。直流测距法又分为:电阻(电压)比较法和电桥法两种。时域反射法根据采样方式的不同又分为:三次脉冲法、二次脉冲法、电流取样法、电阻(电压取样法)。下面就进行一一阐述:
一、 电阻(电压)比较法:

接线图如下,在测试端的芯线和外护套上接毫伏表(万用表毫伏档),表笔直接与芯线和外护套接紧,不要接到仪器输出线的夹子上,避免接触电阻影响毫伏表的测量结果;仪器设置在连续输出档,调整输出电压,使输出电流达到A1(最好是整数如100.0mA),这时读取毫伏表上的读数V,由于电压表输入电阻很高,因此,流经项线的电流很小,可以认为毫伏表的电位测量端到故障点的电位,因此,该读数即为测量端到故障点两点的电位差V1。再将仪器移到电缆的另一侧(末端)进行测量,让输出电流值与始端测量时的数值一致,这时毫伏表的读数为V2;

故障点距离始端的距离Lx=(V1×L)/(V1+V2);
也可以用比例来表示故障点的距离(V1×100)/(V1+V2);
采用这种预定位的本公司的代表产品主要有“WHT-08电缆外护套故障测试仪”
二、电桥法测试原理:

电桥法原理:将被测电缆故障相与非故障相短接,电桥两臂分别接故障相与非故障相,调节电桥两臂上的一个可调电阻器,使电桥平衡,利用比例关系和已知的电缆长度就能得出故障距离。

直流测距法的主要缺陷有:需要电缆全长数据,通过步行估计;需要在另一端短接电缆;开路故障不能定位。多点电缆故障无法测试。

三、低压脉冲反射法原理:

适用于低阻( 低于10倍波阻抗) 、接地及开路故障,并可以测试电缆的全长和电波在电缆中的传播速度。当电缆发生低阻或接地故障时,故障点处的等效阻抗应为故障电阻与电缆特性阻抗的并联,故障电阻越小,反射波形越明显。当故障电阻为零时为全反射。由于测试端等效阻抗( 测试仪器的输入阻抗)大于电缆特性阻抗,所以在测试端产生同极性反射脉冲。而在低阻或接地故障处,由于故障电阻小于电缆特性阻抗,所以入射脉冲到达到故障点后产生反极性脉冲,并传输到测试端,接收到的反极性脉冲的下降沿就对应故障点的反射波。根据脉冲入射到返回所经过的时间ΔT和电波在电缆中的传播速度V,可以计算出传播路径的长度,进而得到测试点到故障点的距离S,具体计算公式为:

S = 1/2(ΔT ×S)

电缆故障测试仪通过反射脉冲的极性可以判断故障的性质。对于开路故障发射脉冲与反射脉冲同极性;而对于短路或低阻故障发射脉冲与反射脉冲反极性。当电缆发生开路故障时,故障等效阻抗为故障电阻与电缆特性阻抗的串联,开路即相当于故障电阻为无穷大,这种情况入射脉冲将形成全反射,在测试端产生同极性反射脉冲,接收到同极性的脉冲的上升沿与故障点的反射波形对应。电缆接头处的特性阻抗通常会变大,在此处反射波和入射波同极性。而“T型头”接头处的等效阻抗较电缆特性阻抗小,所以在此处反射波和入射波极性相反。

低压脉冲电缆故障测试仪原理图
低压脉冲电缆故障测试仪原理图