电缆故障测试仪选购使用保养综述

一、前言：

随着近几年来电缆在各行各业的大量应用。用于检测电缆故障的仪器种类、仪器型号大量增加，现在国内电缆故障测试仪器市场上，供应的仪器种类、仪器名称种类繁多，除了我们常见的 电缆故障测试仪 以外，市场上陆续出现了直埋电缆故障测试仪、路灯电缆故障测试仪、中低压电缆检测仪、电缆接地故障测试仪、矿井电缆故障测试仪等等。对于没有用过电缆故障测试仪的用户来说，面对众多的电缆测试仪器名称、仪器型号，选用什么样的仪器，确实是一个难题。本文主要从仪器的选购使用角度出发，以国产主流仪器为重点，介绍各种电缆故障测试仪器的测试原理，各种电缆故障的测试方法及测试步骤。并且以电缆故障测试仪器用户的需要为出发点，对电缆故障测试仪器的一些概念、名词进行了简单介绍，对各种电缆故障测试仪器的应用范围、各自优缺点及维修保养常识也加以简单阐述、供电力用户参考。

二、电缆故障的测试方法及测试原理简介

任何电缆故障的测试，均以找到故障发生点为最终目的，但就其测试过程来说，一般分为三个步骤：一为故障距离粗测；二是寻找故障电缆埋设路径；三是精确定位故障点。当然，实际测试中，三个步骤是根据现场情况灵活运用的。

1、电缆故障粗测方法及发展历史概述

（1）、电桥法：自从有了地埋电缆以后，电缆故障的检测工作就成了必须解决的问题。最初的电缆故障粗测工作，是用电桥平衡测试原理进行的，当时曾用过电阻电桥、电容电桥、低压电桥、高压电桥等。用电桥原理测试电缆故障距离，曾是上世纪六七十年代普遍采用的方法。到了2000年以后，使用电桥法测试原理的仪器还继续使用并且有所发展，使用计算机技术后，现在也出现了具有更高智能化的电桥测试仪（如高压数字电桥）。

（2）、脉冲反射法：到了上世纪七八十年代，电缆故障测试普遍采用了闪测法测试，原理为脉冲反射法（也叫雷达法）。所用的仪器以电子管、晶体管电路为主，体积庞大。采用的显示器先后有示波管型闪测仪、存贮示波管型闪测仪等等。到了上世纪九十年代以后，随着计算机技术的普遍应用，智能型电缆故障闪络测试仪（闪测仪）开始投入使用，采用的测试原理依旧是脉冲反射法。采用的闪测仪从显像管显示到液晶显示，普遍应用单片机电路进行控制，使电缆故障的粗测工作进入到一个新境界。

应用脉冲反射法（也有叫冲闪法）的智能型闪测仪，是目前应用范围最广，市场保有量最大的电缆故障粗测仪器。例如北京供电系统，由于地埋电缆使用时间长，电缆铺设量大，应用电缆故障测试仪的历史也较长，从1993年后10年间，购买的单片机控制的、DTC系列探测仪的早期产品、TC系列大屏幕液晶显示的电缆故障测试仪有50余套，几乎每个供电部门都使用。并且在有些供电部门，把该类电缆故障测试仪的使用，作为电缆测试工种高级工考试必须掌握的技能，笔者曾多次对北京供电系统进行过脉冲反射法电缆故障测试仪的技术培训。由于该类仪器应用时间长，对该类型的闪测仪的使用知识和使用经验的培训资料及专著种类较多，有利于用户及时掌握仪器的使用技巧。

脉冲反射法闪测仪的测试原理为：

测量电缆故障时，电缆可视为一条均匀分布的传输线，根据传输线（长线）理论，在电缆一端加脉冲电压，则此脉冲按一定的速度 (决定于电缆介质的介电常数和导磁系数)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来计算出故障点的距离Lx，Lx=V·△T/2。

脉冲法测试原理

测全长则可利用终端反射脉冲：L=V·T/2

同样已知电缆全长，可测出脉冲传输速度：V=2L/T

脉冲法测试分为低压脉冲法和高压脉冲法，二者测试原理是一样的，只是产生脉冲的方式不一样，智能型测试仪的故障距离计算是仪器自动完成的。

（3）、二次脉冲法：二次脉冲法其基本原理还是脉冲反射法，是近几年发展中的一种比较前沿的新的电缆故障粗测方法。其技术特点是：高阻故障呈现低压脉冲短路故障波形特征，容易判读。换句话讲，就是在用高压脉冲击穿高阻故障的瞬间，给故障电缆发射低压脉冲信号，用低压脉冲短路故障波形测试电缆高阻故障。与传统的测试方法相比,二次脉冲法的先进之处，是将冲击高压闪络法中的复杂波形简化为简单的低压脉冲短路故障波形。

二次脉冲法的关键是要给闪测仪加一个高频高压数据处理器。从测试原理讲，二次脉冲法的测试原理有其先进性，但是其测试仪器相对复杂，仪器使用也较普通的闪测仪复杂。

2、电缆路径探测方法介绍：

采用电磁波进行路径探测，是一种很成熟的方法，实际应用效果也很好。区别在于探测的电缆长度、探测深度，信号频率等各不相同。现在市场上大量应用的路径探测仪器，多为探测停电电缆，探测电缆长度大于10KM，探测电缆深度大于2m，电磁波频率1KHZ－20KHZ。如DTC系列电缆路径探测仪，电磁波频率为16KHZ,路径仪信号源发射峰值功率大于100W,即使电缆埋深2m,路径仪接收信号仍然很大。

电缆周围磁场分布及路径探测原理

电缆路径探测原理简介

电缆故障探测仪寻测电缆路径原理为：给被测试电缆加一电磁波信号，通过定点仪磁信号接收路径信号寻测电缆路径。根据电缆正上方地面接收电磁信号最小的特点，可以准确地找到电缆埋设位置。

3、电缆故障精确定点方法概述：

电缆故障精确定点方法有以下几种：

（1）、声测法：采用声测法定点，是从过去到现在普遍采用电缆故障定点的方法。而且是最为行之有效的方法。只不过采用的仪器从过去简单的声电放大器，发展到了现在普遍使用的声磁同步定点仪。声测法定点对高压电缆、低压电缆、直埋电缆、电缆沟电缆等等均适用。

声测法定点，是由高压脉冲发生器对故障电缆放电，故障点产生电弧，并产生放电声音，在电缆直埋情况下，产生地震波，定点仪的声测探头（声音传感器）拣拾地震波信号并放大后通过耳机或表头输出。通过大量的现场试验，地震波从电缆故障点传到地面后，在2米的半径以外很快衰减为很小，所以，用声测法定点，我们用定点仪监听地震波时，一般是4m距离监听一次。当监听到地震波时，说明故障点已经在2m以内，只要仔细找到声音最大点即既可以精确找到故障点。

（2）、跨步电压法：采用跨步电压法定点，主要针对对电缆外护套绝缘有要求的外护套接地故障定点，现在对部分直埋的无铠装的低压电缆、电线芯线接地故障、也可以采用跨步电压法定点。

（3）、电磁法及音频法：用电磁波定点或采用音频法定点，即是利用电缆故障点前后电磁波信号或音频信号的变化来确定故障点，从原理上讲是可行的。但从目前情况看，还没有性能可靠的，能实际应用的定点仪。或者说，采用电磁波定点的定点仪仍旧在各科研机构研发之中，还需实践中进一步验证提高，达到实际应用水平。

（4）、声磁同步法：是将声测法与电磁波法综合应用，例如DTC系列声磁同步定点仪，采用了声测法定点与声磁同步定点法相结合定点原理。声测法定点时，定点仪声表头指示声测探头接收到的地震波，同时耳机也反映声测探头接收到的地震声波。在故障点正上方，声波信号最大，离开故障点，声波信号减少，或者无声波信号。声磁同步法定点时，声表头反映声测探头接收到的地震声波，磁表头和耳机同时指示故障点放电时同步接收天线接收到的电磁波。当声测探头放置在故障点上方时，定点仪二个表头指示及耳机声音同步。在未接收到声波信号时，利用声磁同步电磁波接收功能，能够及时掌握球间隙放电节律，有利于在噪杂的环境中分辨出故障点微弱声波信号。另外，声磁同步定点仪可以将故障定点和电缆路径探测工作同步进行，大大提高故障定点效率。

采用声磁同步技术的定点仪，是目前应用最广的电缆故障定点仪。

（5）、磁场预定点技术：电缆故障磁场预定点技术的原理为：通过高压直流脉冲发生器，使电缆的故障点产生电弧，在电弧存在期间，向电缆注入音频信号。此音频信号在电缆故障点，被电弧短路，不再继续向电缆终端传播。采用专用的接收机，接收电缆辐射出的音频电磁波信号，通过比较故障点前后的音频电磁波幅值大小的变化，判断接收机位于故障点之前或之后，从而达到快速预定点的目的。

电缆故障磁场预定点技术，是一种较新的故障定点手段，其概念的提出时间较短，仪器的研发和仪器使用时间也较短。故障预定点后，我们仍需要进行故障点的精确定点，然后才能开挖。

三、各类电缆故障测试仪的组成、测试原理及特点简介

1、单片机控制的电缆故障测试仪

传统的电缆故障测试仪，有的厂家叫电缆故障探测仪，或者叫电缆故障检测仪，其实都是同一类仪器，其一般的组成为：

①、传统形式：采用闪测仪、路径仪、定点仪三件分立的形式。其装箱方式一般为：电缆故障闪络测试仪独立装箱，电缆故障定点仪、电缆路径探测信号源及其它附件一块装箱，即二箱三件式。由于故障测试时，闪测仪、定点仪使用频率髙，路径仪使用频率低，所以，三件独立配置有其合理性，功能分解清晰，结构简单、维修使用方便。

②、采用闪测仪、路径仪合二为一组合、定点仪独立配置形式。这种配置一般是两箱两件式，功能与第一种配置基本相同。其优点为少了一个部件，某种程度上可以说使用方便。其缺点为，由于路径仪信号源使用功率较大的器件，其使用频率并不髙，所以，这种配置增加了闪测仪的复杂性，使闪测仪的故障率提高，维修相对变的复杂。

其测试原理为：闪测仪为脉冲反射法，路径仪采用电磁波测试最小点方法，定点仪用声测法定点。另外，大部分厂家的定点仪采用声磁同步方式，定点仪既能进行故障声测定点，也能用于电缆路径测试时做为路径信号接收机使用。例如DTC系列电缆故障测试仪，其配套的定点仪，采用声磁同步方式，可以用声测法进行故障定点，其故障定点时采用表头、耳机同时接收显示方式，极为方便。也可以作路径信号接收机使用，可以接收路径仪信号源发出的路径信号，也可以接收电缆故障定点时的高压脉冲电磁波信号，是真正的一机多用。

单片机控制的大屏幕液晶显示电缆故障测试仪特点：

(1)、可靠性髙：因为闪测仪软件固化，不会存在软件故障，操作失误时，可以复位重来，整个过程只需几秒钟时间。

(2)、测试快速：带直流电源供电的单片机控制的闪测仪，到现场几分钟内就能完成测试电缆全长及传输速度、电缆短路故障、电缆断线故障任务。

(3)、故障率低：因为是专用测试仪器，不会用作为其他用途，所以单片机控制闪测仪就不容易出故障，这一点对电缆维修用户是十分必要的。

单片机控制的闪测仪其缺点为数据存贮量小。一般只存贮两组波形，但是对仪器使用者来说，一般用同屏幕两组波形对比（即用好相的低压脉冲法全长测试波形及故障相的高压冲闪法测试波形进行对比）已经足够了。

2、笔记本型电缆故障测试仪：

笔记本型电缆故障测试仪，作为计算机领域的一个典型应用，在技术上无疑是进步。计算机的大容量数据存贮处理功能，网络的数据传输功能，方便的信息管理功能，给电缆故障测试仪仪器提供了一个更好的平台，使用好了，无疑是会对提高测试水平起到一个事半功倍的推动作用。但是，任何事情都有两个方面，笔记本电缆故障测试仪也有它的固有缺点，在某些环境、某些场合下、它的使用确实不如用单片机控制的液晶显示的电缆故障测试仪来得方便。

(1)、笔记本电脑电缆故障测试仪的组成形式：

目前市场上流行的笔记本电缆故障测试仪，其核心是闪测仪不同，定点仪、路径仪与一般的电缆故障测试仪相同，测试原理也相同，它有以下几种形式：

①、闪测仪采用一个笔记本数据采集器，定点仪、路径仪独立装箱使用，即两箱一包式、或一箱一包式，这种形式的闪测仪，完全靠笔记本电脑进行数据采集和操作，对电脑依赖性最髙，电脑出了任何问题，都会直接影响测试仪使用。

②、闪测仪采用将笔记本数据采集器及路径仪信号源合二为一的形式。定点仪独立装箱。一般为两箱一包式。这种配置，与第一种配置一样，故障粗测完全依赖于笔记本电脑。

③、闪测仪有独立的操作和显示系统，闪测仪上面有笔记本电脑接口。路径仪、定点仪独立装箱。这种配置，笔记本作为辅助测试仪器，可有可无。一般情况下，用户很少使用笔记本来测试，因为用单片机系统来测试故障方便快捷，所以这种配置只增加了仪器的复杂性和成本，实际意义不大。

④、闪测仪采用电脑主板，显示器用液晶显示器，这种闪测仪，实质上与单片机控制的闪测仪性能基本相似。由于使用电脑主板，其数据存贮容量比使用单片机的闪测仪大。另外，有的闪测仪可以带软驱，USB接口等等，与笔记本电脑通信比较方便。但是这种闪测仪，也有与笔记本闪测仪同样有的缺点，使用相对变的复杂一些。

(2)、笔记本电脑故障测试仪使用中的问题：

笔记本闪测仪，从其设计的技术角度说，应该说是比较先进的，使用也不会存在大的问题，但针对不同使用单位和使用现场，其缺点也十分明显：

①、现场使用不够快捷：现场测试时，闪测仪一般只用短短几分钟时间就结束。但使用用笔记本电脑，从电脑开机到运行程序、本身的过程就比较长，加上笔记本电源问题、闪测仪数据采集器电源问题、电脑死机问题、耗用的时间就更长。

②、电脑的可靠性问题：由于笔记本本身是通用的办公设备，所以用户购买后，一般会将配用的笔记本电脑用作其他用途，这样，我们使用电脑时遇到的问题，在故障测试时都会遇到。例如：病毒感染问题、操作系统及软件问题。不管是什么问题，都会影响用户进行故障测试，让用户以为仪器有故障（其实大多时间是因为笔记本电脑有问题）。

③、软件可靠性问题：应该说，大部分厂家的笔记本软件，软件本身没有多大问题。但是也有部分厂家，软件设计不够完善，结果为闪测仪前端（数据采集器）要挑选电脑（通用性不好），这个电脑能用，换个电脑又不能用。有些厂家的闪测仪软件只能在笔记本系统盘（C盘）安装，这样，当电脑被用户使用一段时间后，操作系统出了问题，笔记本程序就无法正常使用，只有重新安装操作系统及软件才行。

④、显示问题：笔记本电脑闪测仪还有一个较大的缺陷就是，在室外工作时，尤其是有日光时，笔记本的显示成为很大问题，这给用户会带来极大不便。

总之，用笔记本电脑闪测仪，对于大部分供电维修使用人员而言，是不太适应的。因为我们现在还不能做到所有电缆故障维修人员都是电脑方面的专家，可以自己安装操作系统和软件、自己解决电脑所有故障。用户使用仪器时，电脑出了故障，仪器就不能正常使用，会给用户解决电缆故障造成很大问题。

另外，针对厂家宣传的电缆测试管理功能，从实际使用情况看，用户很少使用。现在县一级以上的供电局，都有自己的内部管理网络，所以笔记本电脑设计的管理功能，实际很少发挥作用。用户购买仪器、主要是为了解决电缆故障。

3、中低压电缆故障测试仪

中低压电缆故障测试，按测试原理的不同分为三种：一是用脉冲反射法测试原理进行故障粗测，采用比较特殊的高压附件配套进行故障定点，例如用专用的电压等级较低的高压测试电源，采用大容量的脉冲电容器等等，这与传统的电缆故障测试仪基本一样；二是用跨步电压测试法进行故障测试；三是用电桥测试原理进行测试。现在市场上流通的中低压电缆检测仪，大部分是完成电缆故障粗测功能。其原理一般是采用电桥法，只不过是现在已经采用了计算机技术，采用的是智能电桥。有低压电桥、高压电桥等等。有些仪器还采用了超高压数字电桥原理。给故障点加的电压一般为200V以上，最高可以加到20KV。对于故障电阻较低的(电阻小于600MΩ) 电缆故障。用中低压电缆检测仪可以粗测故障距离。

应用范围：适用于故障电阻值不高的泄漏性故障测试。一般用于6000V以下等级的电缆故障测试<故障距离粗测>。

优点：对于适应测试的电缆故障，其使用简单，对使用人员的技术要求不高。即“傻瓜”式测试。另外，对于有些故障点，如有些电缆接头故障，由于故障点爬电距离长，不能形成“闪络”放电的故障，由于无法用脉冲反射法（闪测法）进行故障 距离粗测，采用电桥法测试就有其优越性。

缺点：只能测中低压电缆的泄漏性故障，对于高压电缆的大部分高电阻故障、闪络性故障、断线故障、以及不知道电缆全长的故障无法直接进行测试。