技術(shù)支持

摘要: 介紹了二次脈沖法、三次脈沖法的基本原理，對二者的區(qū)別進行了對比，以及應(yīng)用了三次脈沖法技術(shù)的電纜故障測試儀的系統(tǒng)組成。最后對電纜故障測試的一般步驟和在該領(lǐng)域的最新情況以及今后的發(fā)展方向進行了展望，從而為生產(chǎn)及供電企業(yè)快速準(zhǔn)確地查找電纜故障點提供了可以借鑒的方法。

關(guān)鍵詞：電力電纜故障測試儀、二次脈沖法、三次脈沖法

    電力電纜的大量使用在我國已經(jīng)有幾十年的歷史，前期使用運行的電纜現(xiàn)在已經(jīng)進入了衰老期，因此，電纜的故障發(fā)生率在近幾年呈明顯的上升趨勢，尋找一種快速而行之有效的電力電纜故障測試方法十分緊迫和必要。
    現(xiàn)在國外內(nèi)普遍采用的電纜故障方法有行波法、電橋法、跨步電壓法等等。國內(nèi)大量采用的低壓脈沖法、高壓沖閃法都是行波法，這些方法基本能應(yīng)付電纜的低阻、開路和短路故障，針對這些類型的電纜故障，國外內(nèi)大都采用也是低壓脈沖法。但實際工作中遇到的電纜故障以高阻故障居多，而各廠家生產(chǎn)的電纜故障測試儀全都沿用傳統(tǒng)的沖擊閃絡(luò)法和電流取樣技術(shù)。由于其測試波形較為復(fù)雜，要求操作使用人員必須訓(xùn)練有素，而且要有較豐富的電纜故障現(xiàn)場測試經(jīng)驗。多數(shù)人掌握不了電纜故障波形分析的要領(lǐng)，難以在現(xiàn)場分析波形和快速準(zhǔn)確地排除電纜故障。
    歐美國家在電力電纜的高阻故障定位上的研究比較早，20世紀(jì)60 年代就發(fā)明了弧反射法，并在電力電纜高阻故障定位上得到了成功的應(yīng)用，80～90 年代相繼推出了較為成熟的電力電纜故障定位系統(tǒng)。目前國外只有三家公司擁有這樣的弧反射法技術(shù)，分別在英國、德國和奧地利。
    可喜的是，經(jīng)過我國電纜故障儀的使用單位和研制單位的共同努力下，國產(chǎn)的二次脈沖法、三次脈沖法電纜故障測試儀相繼問世，技術(shù)達到國際先進水平，打破了國外公司在此領(lǐng)域的壟斷。從綜合對比和實測效果來看，三次脈沖法電纜故障測試儀與國內(nèi)外同類型的先進儀器在測試方法上無明顯差異甚至優(yōu)于某些國外品牌的電纜測試儀，而且其操作的簡便程度、測試速度、準(zhǔn)確程度、機動性和性能價格比要優(yōu)于國外產(chǎn)品。

kc-900三級多次脈沖法電纜故障測試儀

3 弧反射法成功應(yīng)用的幾大要素
電纜故障預(yù)定位儀要成功的運用弧反射的方法，除了要求研制者熟悉弧反射的原理外，其儀器的硬件性能必須滿足如下幾大要素：
    一、采樣頻率要高。由于測量脈沖在電纜中的傳播速度極快，一般在150～250 m/µs 之間；測量脈沖的寬度很窄，一般在10 ns～10 µs 之間；穩(wěn)定的高壓燃弧的時間很短，所以要求波形記錄分析儀的采樣頻率很高。故障測試的分辨率除了與脈沖傳播的速度、脈沖寬度有關(guān)外，與采樣頻率的高低關(guān)系最緊密。高頻采樣才能保證對測量脈沖充分、準(zhǔn)時地采集，只要有信號丟失，測量就會失敗。
    二、燃弧要穩(wěn)定。高壓脈沖加到故障電纜的測試端后，要在高阻故障點形成穩(wěn)定的燃弧，這是弧反射法應(yīng)用成功的前提。要形成穩(wěn)定的燃弧，不僅僅需要很高的電壓和很大的輸出電流，而是需要高壓脈沖有一定大的能量，即是電壓、電流和時間的乘積：Q = U•I•t。不同電壓等級的電纜，其電纜的耐壓能力不同，再者，電纜故障點絕緣情況不同，產(chǎn)生燃弧所需的電壓、電流、能量都不同。還有一點，輸入給電纜的高壓脈沖本身如果已經(jīng)經(jīng)過濾波等處理后，其高壓脈沖信號本身就很理想，這也將促成燃弧的穩(wěn)定。
    三、觸發(fā)測量脈沖要適時。在高阻故障點能產(chǎn)生高壓燃弧后，向電纜測試端加入測量脈沖的時間要適時。測量脈沖加入得太早，測量脈沖波頭到達故障點時，燃弧還未產(chǎn)生，測量脈沖會直接行進到電纜終點端頭，波形記錄儀可能接收到來自終點端頭的反射波，甚至接收不到任何反射波；測量脈沖加入得太晚，測量脈沖波頭到達故障點時，燃弧已經(jīng)結(jié)束，波形記錄儀可能接收到來自終點端頭的反射波。這樣，波形記錄儀無法接收到來自故障點的反射波，導(dǎo)致故障定位失敗。這要求儀器的程序處理中心能良好的協(xié)調(diào)各部件的工作。
    四、信號取樣要準(zhǔn)確。在測量脈沖發(fā)送適時的前提下，還要保證波形記錄分析儀記錄的是正確的信號。因為電容分壓后的信號是高壓脈沖、測量脈沖以及雜波的混合信號，要從其中提取有用的測量脈沖信號，去掉所有的干擾信號。這就要求弧反射濾波儀的處理能力優(yōu)越。
    五、CPU 運算速度要快。由于波形的行進速度極快，采樣頻率極高，要處理的數(shù)據(jù)量極大，現(xiàn)場操作人員需要盡快地得到測量波形圖，因此，與之配合的CPU 的存儲、運算速度就相應(yīng)的要求很高。否則，采樣到的信號就會有丟失，送給波形記錄分析儀的信號數(shù)據(jù)將不真實、不正確，分析的結(jié)果肯定不正確，最后呈現(xiàn)給操作者的波形就會是雜亂的波形，故障的定位就會失敗。
    六、波形記錄儀的抗干擾能力要強。由于電力電纜的故障測試都是在強磁場、高電壓的環(huán)境下進行的，對儀器的抗干擾能力要求比較高，不能出現(xiàn)死機、花屏等現(xiàn)象。

KC-900三級多次脈沖電纜故障測試儀測試現(xiàn)場