電纜故障試驗分析儀

一、LYST-600電纜故障試驗分析儀主要技術指標：

1.檢測方法：低壓脈沖法、高壓閃絡法。

2.技術參數

①測試距離：低壓脈沖法時，大測試距離16Km；高壓閃絡法時，大測試距離15Km。

②系統測試精度：小于20cm。

③脈沖幅度: 負載阻抗在50Ω時不小于250Vpp。

④長度選擇: ﹤1KM、 ﹤3KM、＞3KM三種。

⑤采樣頻率: 6MHz、12 MHz、24MHz、48 MHz。

⑥讀數分辨率: 1m

⑦預置了4種電纜介質的電波傳播速度：油浸紙、不滴流：160m/μs；交聯聚乙烯：172m/μs；聚氯乙烯：184m/μs；橡套電纜：100m/μs；以及其它類型電纜的電波傳播速度自設置。

⑧對于其它類型電纜，利用本機的測速功能可以在輸入該類型電纜的已知全長后，測出電波在該電纜中的傳播速度。

3.采樣方式：電流取樣法、電壓取樣法。

4.工作條件: 溫度-20 ~ +55ºC，相對濕度 90%。

5.體積：430×300×190mm。

6.重量：約10kg。

二、LYST-600電纜故障試驗分析儀組成框圖

系統框圖見圖一。

圖一  系統框圖

選擇“低壓脈沖法”時，有250VPP的測試脈沖信號加到被測電纜上和主機的輸入電路上。測試波形通過信號及數據處理后顯示到屏幕上。

同時在狀態顯示欄中顯示電纜類型、電波傳播速度、采樣頻率、故障距離、測試日期等。

選擇“高壓閃絡法”時，內部脈沖信號斷開，儀器處在外觸發等待狀態。當加到被測電纜上的沖擊高壓使故障點閃絡放電時，單次閃絡波形經過電流取樣器輸入儀器，儀器開始采樣，并顯示出測試波形。

三、LYST-600測試原理

電纜故障一般分為兩大類：短路、開路、低阻故障和高阻閃絡、泄露故障。根據雷達測距原理，在測試端向電纜發射一個脈沖信號。在特性阻抗不匹配處，就會產生反射波，將入射波形和反射波形采集下來并顯示在屏幕上，用雙電子游標卡在波形的兩個特征拐點上。根據電波在該類型電纜中傳播速度，便可測算出故障點到測試端的距離。

S = VT / 2

S：故障點距測試端的距離。

V：電波在電纜中的傳播速度。

T：電波在電纜測試端到故障點間傳播一個來回所需的時間。

在V和T已知的情況下，就可計算出S，只需用雙電子游標卡在波形的特征拐點上，就可自動完成。

第二章 LYST-600操作界面介紹

系統的操作界面分以下幾部分:

上方為型號標識和主機與采樣單元通信狀態實時顯示。

右側為參數選擇菜單（被測電纜類型選擇、采樣頻率選擇、測試方法選擇、電纜長度選擇、兩組波形對比、波形打印、波速測量等等）。

下方為選定參數狀態顯示（顯示已經確定的采樣頻率、電纜類型、測試方法等等）。

屏幕中部為波形顯示部分。如圖二所示。波形顯示又被劃分為上下兩部分，上半部份為局部波形顯示，下半部分為全程波形顯示。如圖三所示。

    圖二 系統操作界面一

圖三 系統操作界面二

第三章  LYST-600操作方法與步驟

開機前準備工作及一般測試方法：

1．現場故障測試前應首先檢查儀器電量是否充足，若電量不足時，應外接電源，儀器方可正常使用。注意：在使用“高壓閃絡法”測試時，禁止外接220V電源工作，避免高壓信號串入儀器燒壞電路主板，應先對儀器充電，再使用“高壓閃絡法”測試。                     

2．開啟“電源開關”，待儀器進入Windows桌面系統后，自動進入電纜故障測試系統設置界面。

按下“測試電源”鍵，此時儀器面板上“閃絡、脈沖”指示燈交替閃爍，默認“低壓脈沖”狀態。（注：如果儀器退出電纜故障測試儀系統后，回到了桌面系統，需要重新進入電纜故障測試系統，可用觸摸筆雙擊桌面系統上電纜儀圖標，重新進入電纜故障測試系統設置界面）。

3．根據被測電纜的類型、實際長度及故障性質，用觸摸筆點擊電纜儀相關觸摸鍵，進行參數初始設置。

4．參數設置完畢（默認“低壓脈沖法”），將儀器測試線紅、黑二個夾子分別接到被測故障電纜的故障相和另一好相或電纜地線上，點擊“采樣”鍵，儀器自動進入數據采集狀態，波形同時顯示在屏幕上。再次點擊“采樣”鍵，儀器便進入“連續”采樣狀態。操作者可根據屏幕上顯示的波形幅度及位置不斷調節“位置調節”和“振幅調節”旋鈕。調整到波形便于分析為止，再點擊“取消采樣”觸摸鍵停止采樣。

5．如果設置“高壓閃絡法”，點擊“采樣”鍵后，儀器進入“采樣中”的等待狀態，對故障電纜高壓沖閃時，便會自動將“采樣盒”采集的信號顯示在屏幕上。并且再次進入“采樣中”的等待狀態，準備采集下一次高壓沖閃時的信號。在不斷高壓沖閃采樣過程中調節“位移調節”“振幅調節”旋鈕，調整到波形便于分析為止，再點擊“取消采樣” 觸摸鍵停止采樣，然后進行游標操作，得到故障點距測試端電纜長度。

第四章   故障測試

一、低壓脈沖法檢測故障電纜低阻、短路、斷路及電纜全長

開啟電源開關，待儀器自動進入電纜測試系統預置界面。根據被測故障電纜的類型、實際長度，點擊屏幕右側模擬鍵中的“電纜種類”、“檢測方法”、“長度選擇”、“采樣頻率”等，進行設置。

1．“電纜類型”的選擇：依據被測電纜的類型，不斷點擊“電纜種類”模擬鍵。觀察屏幕下方的當前狀態設置欄，直到顯示的電纜種類與被測電纜的種類*為止。                                                                    

2．點擊“檢測方法” 模擬鍵，屏幕下方的當前狀態設置欄循環顯示“低壓脈沖法”和“高壓閃絡法”。選擇“低壓脈沖法”狀態時，儀器面板上的“脈沖”綠色指示燈亮；選擇“高壓閃絡法”狀態時，儀器面板上的“沖閃”紅色指示燈亮。

3．點擊“長度選擇”：模擬鍵，屏幕下方的當前狀態設置欄循環顯示“﹤1KM、 ﹤3KM、＞3KM三種”。

4．參數設置完畢（選擇“低壓脈沖法”），將儀器測試線紅、黑二個夾子分別接到被測故障電纜的故障相和另一好相或電纜地上，點擊“采樣”鍵，儀器自動進入數據采集狀態，（如圖四所示）波形同時顯示在屏幕上。再次點擊“采樣”鍵，儀器便進入“連續”采樣狀態。操作者可根據屏幕上顯示的波形幅度及位置不斷調節“位置調節”和“振幅調節”旋鈕。調整到波形便于分析為止，再點擊“取消采樣”觸摸鍵停止采樣。

5．在進行數據處理時，可根據波形的具體情況對波形進行展寬、壓縮、左右移動，再滑動雙電子游標判讀故障距離。（如圖五所示）。

6．“保存”操作步驟：

點擊 “保存”按鍵，屏幕將彈出二級菜單。（如圖六所示）。完成波形的保存。

圖四 采樣界面

                     圖五     波形、游標操作按鍵

1—波形左移按鍵 2—波形右移按鍵 3—波形低、中、高移動速度切換按鍵 4—波形壓縮按鍵 5—波形展寬按鍵 6—波形壓縮、展寬還原按鍵 7—游標微、中、粗移動速度切換按鍵 8—游標慢速左移按鍵 9—游標慢速右移按健 10—游標選擇的切換  11—游標快速左移按鍵 12—游標快速右移按健

圖六       波形保存時的提示界面

7．“打開文件”

調用以前保存的波形，用于觀察、分析。點擊屏幕右側的“打開文件”按鍵（如圖七所示），選中所需的波形文件，點擊打開即可。

                              圖七   打開文件

8．“打印波形”

需要打印時，用USB線將儀器面板右側的USB口與打印機連接，點擊“打印文件”按鍵，顯示打印界面，（如圖八所示）。此界面顯示出即將打印的測試波形和所有相關測試信息。點擊“打印機”即可進入打印機型號選擇界面，確定打印機后，點擊“參數修改”確定打印紙張類型和打印份數。點擊“開始打印”鍵即可由打印機打印出選定的測試波形。

圖八 打印輸出文件格式

注：與計算機相同，必須首先裝入與所選打印機匹配的驅動程序才可進行正常打印。

9．“波形對比”是將系統內已經保存的兩組同類型電纜波形調出進行對比分析。點擊系統操作界面二（圖三）屏幕右側“波形對比”按鍵，選擇所需對比的兩組同類型電纜，其中*組波形為主比較數據波形（當前顯示的波形），第二組波形為需要選擇的副比較波形。如圖九所示。點擊“選擇(w)”,彈出文件夾后，選擇需要比較的文件名，點擊“打開”鍵便完成了對比的準備工作。再點擊“比較”按鍵，即可進行兩組波形的同屏對比分析。

圖九 波形對比設置界面

10．“波速測量”：

為了地測量電纜的長度或故障距離，需要對被測電纜的電波傳播速度進行重新測量。

圖十   波速測量過渡界面1

“波速測量”方法如下：

首先選一段和被測電纜相同類型的已知長度電纜（或已知長度的被測電纜）。將儀器檢測方法預置在低壓脈沖法測試狀態，選擇適當的“電纜長度”按鍵，“電纜類型”預置在“其它類型電纜 速度未知”。點擊“波速測量”，屏幕將彈出 “請選擇計算方式”的提示菜單（如圖十所示）。點擊菜單中的“用實時通訊數據計算速度”和“測量吧”按鍵后，儀器開始輸出測試脈沖，并在屏幕上顯示出發射脈沖與回波脈沖波形。將波形適當展寬，并用雙電子游標分別卡住發射脈沖和回波脈沖的前沿拐點。兩游標間顯示的數字為兩脈沖間的間隔時間（如圖十一所示）。

圖十一   波速測量過渡界面2

此時，點擊“計算速度”按鍵，界面又彈出提示“請輸入已知電纜長度”的子菜單。如圖十二所示。

圖十二   輸入電纜長度界面

用數字鍵輸入已知電纜的準確長度后，點擊菜單中的“確定”鍵。屏幕馬上顯示波速測量結果。在子菜單和“當前參數設置”欄中顯示出該電纜中的電波傳播速度數值（如圖十三所示）。此數值作為今后測試該類型電纜故障時的波速值。點擊子菜單中的“離開”按鍵，屏幕回到初始界面，此時“電纜類型”顯示為“其它類型電纜”。

圖十三   波速測量結果顯示界面

點擊“采樣”鍵，儀器將進入傳播速度輸入界面。（如圖十四所示）。點擊“確定”鍵，儀器便自動進行數據采集。測試結果界面（如圖十五所示）。此時移動游標對波形進行距離標定。

圖十四 電纜波速輸入界面

圖十五    測試結果界面

11．“返回”

“返回”按鍵是在需要將當前界面返回到初始設置界面時使用。

13．“退出”

測試完畢，點擊“退出”按鍵，儀器退出測試系統。

二、高壓閃絡法檢測故障電纜的高阻故障

高壓閃絡法測試故障電纜的高阻故障，儀器進入預置界面，按被測電纜的類型和實際長度，點擊“測試方法”和“長度選擇”按鍵，“當前參數設置”界面將用紅色顯示“高壓閃絡法”。面板上的紅色“閃絡”指示燈亮。其界面如（圖十六所示）。 點擊“采樣”鍵后，儀器進入“采樣中”的等待狀態，對故障電纜高壓沖閃時，便會自動將“采樣盒”采集的信號顯示在屏幕上。并且再次進入“采樣中”的等待狀態，準備采集下一次高壓沖閃時的信號。在不斷高壓沖閃采樣過程中調節“位移調節”“振幅調節”旋鈕，調整到波形便于分析為止，再點擊“取消采樣” 按鍵停止采樣，然后進行游標操作，得到故障點距測試端電纜長度。

高壓閃絡法測試結果界面如（圖17所示）。

圖十六 高壓閃絡法預置界面

圖17 高壓閃絡法測試結果界面

沖擊高壓閃絡法接線原理圖，如圖十八所示。用散裝高壓設備進行沖擊高壓閃絡法時的接線示意圖，如圖十九所示。

圖十八 沖擊高壓閃絡法接線原理圖

圖十九 散裝高壓設備采用高壓閃絡法時接線示意圖

采用電流取樣法,在儀器輸出端接電流取樣器，將電流取樣器放在電纜地線與電容地線之間的附近。測試線路經檢查無誤即可進行高壓閃絡測試。只要沖擊電壓足夠高，故障點將被電弧擊穿。電流取樣器將采集電纜中的反射脈沖波傳送到電纜儀，并觸發儀器進行數據采集，在屏幕上顯示出電纜的測試波形。

第五章 使用注意事項

1．故障測試前應仔細閱讀使用說明書，掌握好操作步驟。

2．在使用時，可接交流電源進行浮充。但在進行高壓閃絡測試時，必須與外部交流市電*斷開。

3. 屏幕如出現閃爍時，代表儀器電量不足，應停止使用，立即外接220V電源充電。

4．儀器屬高度精密的電子設備。非專業人員不要拆卸。儀器有問題，請及時與經銷商或本公司。

5. 要退出測試狀態并關機時，應按“返回”鍵和“退出”鍵逐步退到桌面系統，再按正常程序關閉。

第六章 工作原理

6.1定點原理

在地埋動力電纜的一端施加脈沖高壓，使地埋動力電纜的故障點產生放電電弧，放電電弧產生電磁波和振動聲波——聲磁信號，數顯同步定點儀同步接收放電電弧的聲磁信號，根據接收的電磁波和聲波時間差，用數字方式顯示接收機定點探頭到故障點的直線距離，接收機把接收的聲波經放大后送到耳機，用戶依據耳機聽到的放電振動聲音的大小差別，準確判斷出故障點的位置。

定點示意圖：定點過程操作示意如圖二十所示，沖擊高壓加在電纜的一端上，使故障點產生放電，操作者手持（聲磁）數顯同步定點儀接收機及定點探頭，在經過電纜故障測試儀初測距離的故障點附近，接收故障電纜放電點的電弧放電振動聲音，確定出電纜故障點的位置。

圖二十  定點過程操作示意圖

6.2定點靜噪原理

由于定點儀的接收靈敏度很高，在環境噪聲比較大情況下定點時，耳機中的環境噪聲也比較大。在定點接收機中利用放電電弧的電磁波啟動電子開關，當電磁波到達接收機時接通耳機。幾秒鐘后關斷耳機。在放電電弧產生的間歇時間內耳機被關斷――實現了放電電弧產生的間歇時間內的靜噪。

6.3路徑探測原理

在電纜上施加經過音頻調制的15KHz電流信號，在電纜上方用數顯同步定點儀接收機接收15KHz電流輻射的電磁波。經放大、解調后還原出音頻信號送到耳機，用戶依據耳機聽到的聲音變化，可以準確判斷出電纜的埋設路徑。路徑信號產生器與電纜連線示意圖如圖二十一所示。

圖二十一 路徑信號產生器連線示意圖

6.4數顯同步定點儀儀器介紹

數顯同步定點儀具有電磁和聲音同步接收；尋測電纜路徑和同步定點功能。

6.5 數顯同步定點儀的面板

數顯同步定點儀面板如圖二十二所示.

圖二十二 數顯同步定點儀面板

前面板:

定點/路徑:  定點接收機（配合振動傳感探頭）/ 路徑接收機選擇開關。

開關:置于開時，儀器開機，置于關時，儀器關機。

耳機：接耳機插孔。

音量:音量調節，順時針旋轉，音量增大；逆時針旋轉，音量減小。

欠壓：電池欠壓時LED閃爍；充電時LED亮。

數顯同步定點儀后面板如圖二十三所示.

圖二十三數顯同步定點儀后面板

后面板:

輸入: 連接振動傳感器插孔。

充電: 連接充電器插孔。

6.6 數顯同步定點儀的振動傳感器

數顯同步定點儀內置接收電磁波的電磁傳感器，外配振動傳感器，電磁傳感器和振動傳感器如圖二十四所示。

電磁傳感器：電磁傳感器（探測磁棒）的軸線是平行于定點儀面板的。

振動傳感器：振動傳感器的Q9電纜連接到數顯同步定點儀后面板的輸入插孔。

圖二十四 定點儀內置的電磁傳感器和外配的振動傳感器

1.4 路徑信號產生器

路徑信號產生器用于在地埋電纜路徑探測中，在電纜上產生15KHz的電流信號。路徑信號產生器面板如圖二十五所示。

路徑信號產生器面板說明：

電壓表: 輸出電壓指示。

輸出調節: 輸出電壓調節。

選擇: 工作方式選擇，按鍵壓下為連續方式，按鍵彈起為調制方式。

輸出: 信號輸出Q9 插座。

電源開關: 電源開關。

AC220V : 電源輸入插座。

 圖二十六 路徑信號產生器面板

第七章 操作方法

7.1地埋電纜故障的定點

地埋電纜的故障點的測定，需要兩個步驟：首先，用電纜故障測試儀測量電纜的測量端到故障點的長度；然后，再利用定點儀確定故障點準確的地面位置，簡稱定點。定點需要在電纜端點外加沖擊高壓，用數顯同步定點儀探測電纜故障點火花放電時發出的的電磁波及聲波，放電聲波的大點的地面下方就是電纜故障的位置。

7.2電纜故障定點時外加沖擊高壓接線圖

地埋電纜故障定點時，在電纜端點外加沖擊高壓接線圖如圖1所示。

7.3定點接收機接線

將耳機連接到數顯同步定點儀面板的輸出插孔，再將振動傳感器連接到數顯同步定點儀后面板的輸入插孔。數顯同步定點儀的“定點/路徑”開關設置在“定點”。順時針旋轉數顯同步定點儀面板的音量旋鈕。

7.4定點方法和技巧

接入沖擊高壓發生器對故障電纜作高壓沖擊 (沖擊高壓幅度要足以保證故障點充分擊穿放電)， 將聲音振動傳感器探頭放置在預測量故障電纜故障點距測試端數據對應的大約地面距離的電纜正上方，接通電源，定點/路徑置于“定點”檔。通過耳機監聽振動波，同時觀察距離顯示屏。在未聽到振動波時，每沖擊放電一次，距離顯示屏計數并刷新一次，每次顯示大數字99.0，在大約地面距離的電纜上方沿路徑每間隔三十公分不斷移動探頭，直至聽到故障點的振動波聲音。當聽到的振動波聲音足夠強時，顯示屏將顯示故障點距振動傳感器直線距離數。此時可將振動傳感器前后左右移動，找到數顯值小振動聲音大處，即為故障位置。在環境噪聲大，故障點的振動波聲音較小時，很難區分噪聲和故障點振動波時，可將靜噪開關打開。沖擊高壓發生器不放電時，數顯同步定點儀接收不到沖擊電磁波，聲音通道處于關閉狀態，實現靜噪。一旦沖擊高壓發生器放電，電磁波同時打開計數和聲音通道，直至聽到故障點的振動波聲音，將振動傳感器前后左右移動，找到數顯值小振動聲音大處，即為故障位置。大大提高定點效率。

7.5電纜埋設路徑測量

尋找地埋電纜的埋設路徑，是電纜故障測試中的一個重要環節。在電纜端點外加15KHz調制的電流信號，在電纜上方用數顯同步定點儀接收機接收15KHz電流信號輻射的電磁波。經放大、解調后還原出音頻信號送到耳機，操作者依據耳機聽到的聲音，確定電纜的埋設路徑。

7.6路徑信號產生器與電纜連線示意圖

路徑信號產生器與電纜連線示意圖如圖二十六所示，在電纜接信號源端，斷開電纜鋼鎧和系統地，路徑信號產生器 Q9連接線的紅色夾子接鋼鎧；黑色夾子接系統地，或者接在接地電阻良好的地樁上，電纜的另一端的鋼凱應良好接地。

圖二十六路徑信號產生器與電纜連線示意圖

7.7路徑探測接收機連接方式

在路徑探測中，數顯同步定點儀的功能為路徑探測接收機，其面板的“定點/路徑”開關設置在“路徑”。路徑探測接收機的電磁傳感器（探測磁棒）設置在接收機內部。耳機插在數顯同步定點儀的耳機插孔上。

7.8峰值法探測路徑的方法和技巧

在地埋電纜一端加入15KHz的電流信號，工作方式設置為“調制”。 用路徑探測接收機在電纜上方探測電纜上的電流信號，耳機監聽到調制的斷續聲波。

峰值法探測路徑時，接收機的探測磁棒軸線平行于大地，且探測磁棒軸線和電纜埋設方向正交，探測磁棒接收電纜發出的水平電流磁場（磁力線）分量。如圖27所示，當探測磁棒偏離電纜正上方時，電纜發出的環狀磁力線的水平分量減小，并且隨探測磁棒逐漸遠離被測電纜，聽到的聲音也逐漸變小。探測磁棒位于電纜正上方時，聽到的聲音大，向被測電纜兩邊移動聲音逐漸減小。大聲音點的下方為電纜的埋設路徑。此方法沒有谷值法精度高。

圖 27 峰值法路徑探測原理圖

7.9谷值法探測路徑的方法和技巧

在地埋電纜一端加入15KHz路徑信號，工作方式設置為調制。定點/路徑儀置于“路徑”檔，用耳機監聽15KHz調制的斷續聲波。

谷值法探測路徑時，接收機的探測磁棒軸線垂直于大地，探測磁棒接收電纜發出的垂直電流磁場（磁力線）分量。如圖二十八所示，當探測磁棒在電纜正上方，電纜發出的環狀磁力線的垂直分量為0，聽到的聲音小。隨著探測磁棒偏離電纜正上方，電纜發出的磁力線的垂直分量增加，探測磁棒接收到磁力線的垂直分量增大，聽到的聲音變大。隨著偏離電纜的距離的增加，磁力線變弱，聲音又變小。小聲音點的下方即為電纜的埋設路徑。

圖二十八谷值法路徑探測原理圖