電纜故障測(cè)試儀特點(diǎn)用途知識(shí)講座

一．概述：
    電力傳輸是電力供應(yīng)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，近年來由于城市建設(shè)的加快和安全供電的需要，地埋電纜和溝道電纜越來越多的在廣大城鄉(xiāng)電力設(shè)施中得到廣泛的應(yīng)用。電纜與架空線相比有下列優(yōu)點(diǎn)：
    1．占地面積小，地下敷設(shè)不占地面空間，可避免在地面設(shè)電桿、導(dǎo)線，有利于安全和市容美觀。
    2．運(yùn)行可靠，不受外界環(huán)境的影響，可避免風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、風(fēng)箏、鳥類等造成的短路與接地故障。
    3．人身安全可靠，地下敷設(shè)可有效的避免線路斷線造成的人身觸電事故。
    4．電纜的電容量大，有利于提高電網(wǎng)的功率因素。
    正是由于以上原因，使得電纜在現(xiàn)代城市建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。但是由于電纜埋入地下，而且有些傳輸電纜還比較長(zhǎng)（幾公里），所以當(dāng)電力電纜發(fā)生故障而影響正常供電時(shí)也給查找電纜故障點(diǎn)帶來一定的困難。其主要原因在于電纜埋入地下，看不見，摸不著，有時(shí)在電纜敷設(shè)位置不清時(shí)將更難處理。過去在沒有先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備的情況下，查找一個(gè)電纜故障點(diǎn)往往需要幾天或十幾天時(shí)間。并會(huì)造成難以估量的停電損失。因此電纜故障的查找是多年來捆擾供電部門的重要問題之一。

二．電纜故障的原因分析：
    電力電纜發(fā)生故障的原因是多方面的，但常見的故障原因主要有以下幾種：
    1．機(jī)械損傷：很多故障是由于電纜安裝時(shí)不小心造成的、或靠近電纜附近施工作業(yè)造成的。有時(shí)如果損傷不嚴(yán)重，要到幾個(gè)月甚至幾年后損傷部位的破壞才發(fā)展到鎧裝鉛皮穿孔，潮氣侵入而導(dǎo)致?lián)p傷部位*崩潰形成故障。
    2．電纜外皮的電腐蝕：如果電力電纜埋設(shè)在有強(qiáng)力地下電場(chǎng)的地面下（如大型航車，電力機(jī)車軌道附近），往往出現(xiàn)電纜的鉛包外皮腐蝕致穿，導(dǎo)致潮氣侵入，絕緣破壞。
    3．化學(xué)腐蝕：如電纜路徑穿過酸、堿性的地區(qū)，煤氣站的苯蒸氣往往造成電纜的鎧裝和鉛皮大面積和長(zhǎng)距離的被腐蝕。
    4．地面下沉：此現(xiàn)象往往發(fā)生在電纜穿越公路、鐵路、林區(qū)及建筑群時(shí)，由于地面的下沉、樹根的生長(zhǎng)而造成電纜垂直受力變形。導(dǎo)致電纜鎧裝、 鉛皮破壞甚至折斷而造成各種類型的故障。
    5．電纜絕緣物的流失：電纜敷設(shè)時(shí)地溝凹凸不平，或處在電桿上的戶外頭，由于電纜的起伏、高低落差懸殊，高處電纜的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。
    6．長(zhǎng)期過荷運(yùn)行：由于過荷運(yùn)行，電纜的溫度會(huì)隨之上升，尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導(dǎo)致電纜薄弱處首先被擊穿，在夏季，電纜故障多的原因正是如此。
    7．震動(dòng)破壞：鐵路軌道下運(yùn)行的電纜，由于劇烈規(guī)律的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致電纜外皮產(chǎn)生彈性疲勞而破裂，形成故障。
    8．拙劣的技工：拙劣的接頭與不按技術(shù)要求敷設(shè)電纜往往是形成電纜故障的主要原因。
    9．在潮濕的氣候條件下作接頭，使接頭的封裝物內(nèi)混人水蒸氣而耐不住試驗(yàn)電壓，往往形成閃絡(luò)性故障。
    10．外力損傷：近年來由于城市建設(shè)施工，大型施工機(jī)械的使用，而施工人員又不了解施工現(xiàn)場(chǎng)的地下情況而造成的電力電纜被鏟斷或挖壞。
    在對(duì)電纜故障發(fā)生原因的分析中，極重要的是要特別注意了解電纜敷設(shè)中的情況，如電纜外表發(fā)現(xiàn)可疑之點(diǎn)，則應(yīng)查閱電纜安裝敷設(shè)工作完成后的正確記錄，這些記錄應(yīng)包括這樣的細(xì)節(jié)：銅芯或鋁芯電纜的截面積、絕緣方式、各接頭的位置、電纜路徑的走向、在地下關(guān)系中，某一電纜到別的電纜或接頭的情況（這一點(diǎn)應(yīng)特別注意），以及兩種不同截面積的電纜對(duì)接頭的位置：有無反常的敷設(shè)深度或者有特別的保護(hù)措施，如鋼板、穿管、和排管等；電纜敷設(shè)中的技術(shù)人員的姓名（這些人是提供重要原始資料的來源之一）；以及電纜歷次發(fā)生故障的詳細(xì)記錄（地點(diǎn)及排除經(jīng)過）。
    當(dāng)欲快速定位故障時(shí)，所有的這些資料都是重要的。由于制造缺陷而造成的電纜故障是不多見的。因而，對(duì)電纜故障的分析，如果考慮到上述的情況和細(xì)節(jié)，將使電纜維修技術(shù)人員得到巨大的好處。

三．脈沖法測(cè)試原理：
    幾個(gè)基本的概念：
    動(dòng)力電纜在高頻運(yùn)用狀態(tài)下的傳輸特性：
    高頻電波在電纜傳輸過程中，其幅度、相位和速度等參數(shù)將有規(guī)律的發(fā)生變化，而非我們正常所想象中的情況。所以我們將利用電波在電纜中傳播的微觀變化規(guī)律，利用雷達(dá)測(cè)距原理來確定電纜故障點(diǎn)的距離。因此我們必須樹立起長(zhǎng)線理論、阻抗概念與反射系數(shù)的概念。
    長(zhǎng)線概念：
    長(zhǎng)線是指導(dǎo)線的幾何長(zhǎng)度比其所傳輸?shù)碾姶挪ǖ牟ㄩL(zhǎng)還長(zhǎng)或者與之相近似的傳輸線。一般認(rèn)為線長(zhǎng) L>λ/10 既可認(rèn)為是長(zhǎng)線。
    例如：對(duì)于1000米電纜而言，交流市電的頻率為50Hz，其波長(zhǎng)為6000公里，1000米電纜可視為短線。而對(duì)于5MHz信號(hào)，其波長(zhǎng)為60米，1000米電纜可視為長(zhǎng)線。
    電波在長(zhǎng)線上傳播時(shí)，長(zhǎng)線上沿線各點(diǎn)的電流、電壓在一般情況下是不相同的，而在短線中沿線各點(diǎn)的電流、電壓是相同的。
    長(zhǎng)線的特性參數(shù)：
    1、特性阻抗Z0： 電纜的特性阻抗與電纜的截面積、尺寸及周圍的介質(zhì)有關(guān)。同軸電纜的特性阻抗一般為40—100歐姆，電力電纜一般為10—50歐姆。
    2、傳播速度：Vp 電波在電纜中傳播時(shí)，將以一定的速度向前傳播，而傳播速度與電纜的介質(zhì)材料有關(guān)。
    對(duì)于油浸紙電纜其傳播速度為160M/us，不同的電纜介質(zhì)其傳播速度也不同。
    3、反射系數(shù)：反射系數(shù)與負(fù)載阻抗有著密切的，根據(jù)分析可知終端反射系數(shù)K2為
    K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）
    其中ZL 為負(fù)載阻抗。
    由上述公式我們可以得出以下結(jié)論：
    當(dāng)故障點(diǎn)短路時(shí)，故障點(diǎn)阻抗ZL=0
    K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=-1 出現(xiàn)負(fù)反射，幅度等于入射幅度。
    當(dāng)故障點(diǎn)開路時(shí)，故障點(diǎn)阻抗為無窮大 ZL=∝
    K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=1 出現(xiàn)正反射，幅度等于入射幅度。
    當(dāng)故障點(diǎn)的阻抗等于或接近于電纜的特性阻抗時(shí) ZL=Z0
    K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=0 無反射。
    而故障點(diǎn)阻抗介于0-Z0 之間時(shí)
    K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=-1~0 
    出現(xiàn)負(fù)反射，幅度小于入射幅度。
    而故障點(diǎn)阻抗介于Z0~∝ 之間時(shí)
    K2=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）=0~1 
    出現(xiàn)正反射，幅度大于入射幅度。
    前面講了電力電纜在傳輸高頻電波時(shí)出現(xiàn)的一些物理現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象在我們?nèi)粘５碾娏斔椭惺遣豢赡艹霈F(xiàn)的，但是我們正是利用這種物理現(xiàn)象進(jìn)行電力電纜故障測(cè)試的。下面我們看一下一個(gè)脈沖波形在電力電纜中傳播的全過程。

    脈沖測(cè)量法可以直觀的從電纜故障測(cè)試儀中觀察出電纜故障點(diǎn)是開路或著是短路的性質(zhì)。對(duì)于低阻、短路和開路故障zui簡(jiǎn)單的測(cè)試方法就是脈沖測(cè)量法。
    工作原理：
    測(cè)試時(shí)，在故障相上注入低壓脈沖發(fā)射波形，該脈沖沿電纜進(jìn)行傳播直到阻抗失配的地方，如象中間接頭、T型接頭、短路點(diǎn)、開路點(diǎn)或終端頭等，在這些點(diǎn)上都會(huì)引起波的反射。我們可以看到當(dāng)故障相處于低阻或短路狀態(tài)時(shí)，反射系數(shù)為-1~0之間，故障點(diǎn)的反射波形為負(fù)反射。在電纜的中間接頭處由于阻抗的失配也將出現(xiàn)反射，但波形均比較小，由此我們可以判斷出電纜的中間接頭的距離。
    如果故障點(diǎn)的負(fù)載阻抗ZL大于電纜的特性阻抗Z0 ，電纜將會(huì)出現(xiàn)0~1之間的正反射。如ZL 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Z0時(shí)該故障點(diǎn)將沒有反射波形或波形很小不宜觀察。而該脈沖到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，將在電纜的終端出現(xiàn)正反射。故我們觀察到的波形為終端波形。顯示距離為電纜的全長(zhǎng)。而將信號(hào)加到好相時(shí)出現(xiàn)的是電纜的全長(zhǎng)。
故障的性質(zhì)可由反射波形的方向來決定。當(dāng)我們?cè)陔娎|的始端加正極性信號(hào)時(shí)，如果電纜的反射波形為同方向的正極性波形，則該電纜故障為高阻故障反之為低阻故障，或電纜短路。（這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：波形反映出來的高阻或低阻故障是針對(duì)故障點(diǎn)的阻抗與電纜的特性阻抗之比的特性，而不是我們?nèi)粘Ｓ谜讱W表測(cè)量出來的高阻或低阻，一般來講我們將故障點(diǎn)阻抗大于500歐姆的統(tǒng)稱為高阻。）
    故障距離由測(cè)量脈沖與回波脈沖之間的時(shí)間差計(jì)算出來，這就涉及到我們前面講到的電波在電纜中傳播的速度問題，高頻電波在短線傳輸時(shí)是以一定的速度進(jìn)行傳播的，而且電波的傳播速度與電纜的介質(zhì)有關(guān)。例如對(duì)于油浸紙電纜其傳播速度為160M/US，對(duì)于交聯(lián)電纜其傳播速度為172M/US等。高頻脈沖在T時(shí)間段內(nèi)，由電纜端頭以VP的速度向故障點(diǎn)傳播，到達(dá)故障點(diǎn)后經(jīng)過反射，又以VP的速度返回，共行進(jìn)路程為2倍的始端到故障點(diǎn)的距離，由物理學(xué)距離計(jì)算公式 S=V×T 可知，實(shí)際端頭到故障點(diǎn)的距離為 S=V×T / 2, 該距離可通過電纜故障測(cè)試儀的顯示屏幕直接讀出。
    總結(jié)電纜故障測(cè)試原理要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
    1、電波在長(zhǎng)線傳播中是以一定的速度進(jìn)行的，并且各點(diǎn)的幅度不同。
    2、電波傳播中如發(fā)生阻抗不匹配將發(fā)生反射，低阻或短路時(shí)反射系數(shù)為－1~0之間，高阻或開路反射系數(shù)為0~1之間。
    3、不同的電纜的傳播速度不同。
    4、障距離由S=T×V/2 計(jì)算得出。
    前面講了電纜故障測(cè)試的原理，總結(jié)了4條基本的概念，這是測(cè)試電纜故障的基本思想，下面所講的是前面所講內(nèi)容的延伸。
    首先討論一下電纜故障的性質(zhì)和分類：
    電纜故障一般可分為短路故障、低阻故障、高阻故障和開路故障。
    短路故障比較容易理解，既電纜*短路，電纜故障點(diǎn)阻抗為零。
    低阻故障一般可認(rèn)為100歐姆以下的故障為低阻故障，注意：該分類是以電纜的特性阻抗而區(qū)分的。
    高阻故障則指故障點(diǎn)電阻大于100歐姆的情況。
    開路故障則指電纜*斷開的情況。
    而高阻故障中又可分為泄露和閃絡(luò)型故障。
    泄露故障是指故障點(diǎn)存在一定的電阻，幾K到幾百兆之間，高壓實(shí)驗(yàn)時(shí)泄露超標(biāo)或高壓根本就加不上去的情況。
    閃絡(luò)性故障則是故障點(diǎn)的電阻為無窮大，但在做高壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)電壓加高到某一數(shù)值時(shí)，泄露突然增加，產(chǎn)生放電，高壓表指針擺動(dòng)，而當(dāng)電壓調(diào)低后泄露又恢復(fù)正常的情況。
了解了電纜故障的情況以后，就可以對(duì)癥下藥的解決問題了。
    對(duì)于故障點(diǎn)電阻小于1000歐姆的電纜故障可采用zui為簡(jiǎn)單的方法（低壓脈沖測(cè)試法）進(jìn)行測(cè)量。具體接線如下：
    把電纜故障測(cè)試儀的測(cè)試端頭，直接連接電纜的芯線與電纜的外皮之間，選擇低壓脈沖測(cè)試進(jìn)行測(cè)量。利用電纜故障測(cè)試儀內(nèi)部的脈沖發(fā)生器產(chǎn)生約100伏左右的低壓脈沖信號(hào)加到電纜上，信號(hào)在電纜上將沿電纜傳播，當(dāng)遇到故障點(diǎn)時(shí)（或阻抗不匹配的地方）信號(hào)發(fā)生振動(dòng)并且向兩端傳播，電纜故障測(cè)試儀將把發(fā)射脈沖信號(hào)和由故障點(diǎn)的返回信號(hào)進(jìn)行撲捉，并經(jīng)微電腦處理在顯示屏上顯示出來，我們就可以根據(jù)波形進(jìn)行分析了。根據(jù)我們前面所講的理論，故障點(diǎn)故障的情況不同其返回的波形也將不同。短路故障和低阻故障波形將出現(xiàn)與入射撥反向的波形。前面的脈沖信號(hào)為電纜故障測(cè)試儀所發(fā)出的脈沖信號(hào)，而后邊的信號(hào)為電纜故障點(diǎn)的反射信號(hào)。我們看到這個(gè)信號(hào)的發(fā)射脈沖與反射脈沖是反向的，由電纜的反射系數(shù)的理論我們知道，K值為負(fù)，這說明該電纜的故障性質(zhì)為短路故障。
    分析了電纜故障的性質(zhì)，下面再分析一下故障點(diǎn)的位置：以發(fā)射脈沖的前沿作為起始點(diǎn)，將*光標(biāo)固定在發(fā)射脈沖的起始沿，然后移動(dòng)第二光標(biāo)到反向波形的下降沿，由電纜故障測(cè)試儀自動(dòng)計(jì)算出故障點(diǎn)的距離，并顯示在屏幕的底部。再看一下另外一幅信號(hào)圖形，我們看到這個(gè)信號(hào)的發(fā)射脈沖與反射脈沖是同向的，而由電纜的反射系數(shù)的理論我們知道，K值為正，這說明該電纜的故障性質(zhì)為高阻故障或開路故障。同樣以發(fā)射脈沖的前沿作為起始點(diǎn)，將*光標(biāo)固定在發(fā)射脈沖的起始沿，移動(dòng)第二光標(biāo)到同向波形的上升沿，我們可以看到在電纜故障測(cè)試儀的屏幕的底部，由儀器自動(dòng)計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。
    利用低壓脈沖測(cè)試法我們還可方便的測(cè)量出電纜的長(zhǎng)度，在電纜*或電纜故障點(diǎn)的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜的特性阻抗的情況下，低壓脈沖測(cè)試波形反映出來的是電纜的全長(zhǎng)。測(cè)量電纜的全長(zhǎng)在電纜測(cè)試中有著重要的意義。為了滿足不同電纜長(zhǎng)度的測(cè)試，我們?cè)陔娎|故障測(cè)試儀中設(shè)置兩種脈沖寬度的發(fā)射脈沖，其中窄脈沖用于電纜長(zhǎng)度小于1000米以下的電纜故障測(cè)試，而寬脈沖用于大于1000米電纜測(cè)試。
    從以上的應(yīng)用我們可以看出，利用電纜故障測(cè)試儀的低壓脈沖測(cè)試法可十分簡(jiǎn)便的測(cè)量出電纜故障的發(fā)生點(diǎn)，從而為我們下一步具體定點(diǎn)打下良好的基礎(chǔ)。
雖然利用低壓脈沖測(cè)試法可以解決電纜故障的低阻或短路情況，但對(duì)于電纜故障點(diǎn)的阻抗大于1000歐姆的情況，由于起反射波形很小，所以基本上看不到波形，所以說低壓脈沖測(cè)試適用于低阻情況，對(duì)于高阻故障應(yīng)采用高壓沖閃測(cè)試，下面介紹高壓沖閃測(cè)試法。前面討論了低壓脈沖測(cè)試的方法以及適用范圍，我們知道低壓脈沖測(cè)試法只是適合于短路、低阻和開路故障，而現(xiàn)實(shí)中大量存在的是高阻故障和閃絡(luò)性故障，所以就必須采用新的測(cè)試方法來滿足不同的電纜故障測(cè)試。而高壓沖閃法測(cè)試電纜故障由于采用了較高的測(cè)試電壓，將電纜故障點(diǎn)擊穿而獲得電纜的傳播數(shù)據(jù)，故高壓沖閃測(cè)試法可滿足絕大多數(shù)電纜故障測(cè)試。
    高壓沖閃測(cè)試法可分為電壓采樣和電流采樣兩種情況，首先討論電壓采樣的情況：高壓沖閃電壓采樣的接線如圖2所示。（略）
    高壓沖閃測(cè)試首先要有高壓源，我們的高壓源為負(fù)向直流高壓發(fā)生器。還要有一定的儲(chǔ)能設(shè)備，我們采用高壓直流電容作為儲(chǔ)能設(shè)備。另外還有高壓放電球間隙，微分電感、分壓電阻R1，R2等組成。其中R1、R2為取樣分壓電阻，電纜上的電壓波形將通過分壓電阻分壓后引入測(cè)試儀器。下面我們分析以下工作過程：當(dāng)我們調(diào)節(jié)負(fù)向輸出電壓并向高壓電容進(jìn)行充電達(dá)到一定的幅度后，球間隙擊穿，高壓電壓通過球間隙、電感加到被測(cè)電纜上，由于球間隙是被負(fù)高壓瞬間擊穿而加到電纜上的，所以我們認(rèn)為是一個(gè)負(fù)向高壓脈沖加到電纜上，根據(jù)長(zhǎng)線電纜傳播的理論，該負(fù)高壓脈沖將沿被測(cè)電纜進(jìn)行傳播。當(dāng)負(fù)向高壓脈沖到達(dá)故障點(diǎn)時(shí)，故障點(diǎn)被擊穿，形成弧光短路，此時(shí)等效阻抗將發(fā)生變化，由原來未擊穿時(shí)的高阻變?yōu)槎搪窢顟B(tài)。根據(jù)電波反射原理，短路狀態(tài)K為-1，所以在電纜的故障點(diǎn)將產(chǎn)生一個(gè)正向脈沖，此正向脈沖將沿電纜向始端傳播，當(dāng)正向脈沖到達(dá)始端時(shí)由于電感L的存在（電感對(duì)脈沖信號(hào)表現(xiàn)出高阻狀態(tài)，其反射系數(shù)K為正1），該正向脈沖將被重新反射為正向脈沖，并沿電纜向故障點(diǎn)傳播，而當(dāng)該脈沖再次到達(dá)故障點(diǎn)時(shí)，由于故障點(diǎn)的放電過程并未結(jié)束，仍處于短路狀態(tài)，根據(jù)電波反射原理，短路狀態(tài)K為-1，因此該正向脈沖將被重新反射為負(fù)向脈沖，此負(fù)向脈沖將沿電纜再次向始端傳播，當(dāng)負(fù)向脈沖到達(dá)始端時(shí)由于電感L的存在（電感對(duì)脈沖信號(hào)表現(xiàn)出高阻狀態(tài)，其反射系數(shù)K為正1），該負(fù)向脈沖將被重新反射為負(fù)向脈沖，并沿電纜向故障點(diǎn)傳播。以上過程在電纜中重復(fù)運(yùn)動(dòng)直到儲(chǔ)能電容上的能量用完，電壓降低到不能維持故障點(diǎn)放電為止。
    以上是電纜故障點(diǎn)在被高壓電壓擊穿后，電纜中高壓脈沖運(yùn)動(dòng)機(jī)理。同時(shí)我們還應(yīng)注意在高壓電纜在故障點(diǎn)放電過程中的另外一種現(xiàn)象，就是我們常說的高壓電纜擊穿后的震蕩現(xiàn)象。我們知道任何電纜對(duì)于高頻信號(hào)來講都表現(xiàn)出一定的感抗，并可以認(rèn)為這種感抗是電纜中每一微元電感的集合。當(dāng)電纜故障點(diǎn)發(fā)生擊穿時(shí)，就形成了LC回路，根據(jù)LC振蕩回路的特性在該回路中將產(chǎn)生余弦震蕩，我們稱之為電纜放電中的余弦震蕩現(xiàn)象，這種震蕩現(xiàn)象將是我們判斷故障電纜是否充分放電的重要標(biāo)志。
    根據(jù)以上所談到的機(jī)理，在電力電纜的高壓沖閃測(cè)試中，高壓電纜在放電過程中，實(shí)際上有兩種現(xiàn)象，在測(cè)量中我們實(shí)際上得到的波形是兩種現(xiàn)象的疊加波形。如圖4（略）：
在顯示波形全貌的圖形上，我們看到的是余弦震蕩的波形。而在局部波形圖上我們看到的是疊加在余弦大震蕩上的反射波形，而我們判斷電纜故障點(diǎn)的主要依據(jù)是電纜故障點(diǎn)擊穿后的反射波形，余弦大震蕩是否產(chǎn)生是用來判斷電纜故障點(diǎn)是否充分放電，只有電纜故障點(diǎn)充分放電，所產(chǎn)生的反射波形才是我們所要關(guān)心的波形。
    高壓沖閃測(cè)試得到的高壓放電波形如圖，下邊的圖形就是我們談到的電纜放電后產(chǎn)生的余弦大震蕩波形圖，這證明該電纜已被高壓電壓所擊穿，并充分放電。而我們zui關(guān)心的是疊加在余弦震蕩上的反射波形。我們可在主顯示區(qū)看到采集波形的展開圖象。下面我們對(duì)該圖象進(jìn)行分析：根據(jù)我們前面講到的高壓沖閃放電脈沖在故障電纜中來回反射的現(xiàn)象，*個(gè)上升脈沖為電纜故障被擊穿反射波形，而后的下降脈沖為該脈沖二次到達(dá)到電纜故障點(diǎn)后反射回來的反向脈沖。我們就對(duì)此脈沖進(jìn)行分析，移動(dòng)儀器的*光標(biāo)到*脈沖的啟始沿，移動(dòng)第二光標(biāo)到反射脈沖的下降沿，在儀器的故障距離將顯示出電纜故障的距離。有時(shí)為了效驗(yàn)其正確性也可用測(cè)試第二組脈沖進(jìn)行測(cè)量，將儀器的*光標(biāo)到第二脈沖的啟始沿，移動(dòng)第二光標(biāo)到反射脈沖的下降沿，在儀器的故障距離將顯示出電纜故障的距離。兩組數(shù)據(jù)應(yīng)該相等，到此為止我們以可以確定電纜故障點(diǎn)的具體位置了。使用這種方法基本上可以解決95%以上的電纜故障，所以我們應(yīng)對(duì)這種測(cè)試方法熟練掌握。
   

下面介紹在高壓沖閃測(cè)試中一些特殊的情況：
    一．靠近終端的故障：
    當(dāng)故障點(diǎn)在終端附近時(shí)，會(huì)出現(xiàn)故障點(diǎn)在未擊穿之前已有中斷反射波形出現(xiàn)，故在我們的儀器上會(huì)看到在上升脈沖之前有一個(gè)小的負(fù)向反射脈沖，這個(gè)負(fù)向脈沖就是電纜終端的反射脈沖。此脈沖的形成機(jī)理為：當(dāng)球間隙放電而產(chǎn)生的高壓負(fù)向脈沖到達(dá)終點(diǎn)的瞬時(shí)，而此時(shí)故障點(diǎn)還未被擊穿，電纜終端呈高阻狀態(tài)，根據(jù)前面講的反射理論，高阻的反射系數(shù)為+1，所以會(huì)產(chǎn)生一同相脈沖并向電纜端頭反射，從而形成在電纜故障點(diǎn)被擊穿前的負(fù)向脈沖，所以我們?cè)陔娎|故障測(cè)試中一般看到在故障波前沿有負(fù)向波存在，可判斷該故障點(diǎn)距電纜的終端不遠(yuǎn)。
    二．故障點(diǎn)在始端附近的情況：
    當(dāng)故障點(diǎn)在電纜的始端附近時(shí)，采集的波形將出現(xiàn)以下特點(diǎn)：
    1 采集波形在開始就迅速上沖。
    2 在前部出現(xiàn)密集的小波，這是由于*個(gè)脈沖還沒有完成而后續(xù)波形擠壓所至而形成連續(xù)小幅度脈沖。
    3 在一群小波之后基本上為一條直線，一般沒有余弦大震蕩存在。這是由于在整個(gè)回路中感抗太小所至。當(dāng)采集到具有以上特點(diǎn)的波形時(shí)可基本判斷故障點(diǎn)在端頭附近。距離可采用經(jīng)驗(yàn)公式累計(jì)計(jì)算。在密集小波中選取3-5個(gè)波，看一下顯示距離，再用所選波的數(shù)目去除以距離，可得出故障點(diǎn)的距離。這種測(cè)量一般誤差較小，適用于故障距離小于50米的故障點(diǎn)判斷。
    三．故障點(diǎn)不放電的情況：
    當(dāng)放電球間隙調(diào)的太小或電容能量不足時(shí)有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)球間隙放電而故障點(diǎn)不放電的情況。故障點(diǎn)不放電則故障點(diǎn)就沒有反射波形，也就無法測(cè)出電纜故障點(diǎn)的距離，采集的波形特點(diǎn)為逐步上升的拋物線充電波形，在此上升的曲線中疊加有一些小的負(fù)向脈沖，此負(fù)向脈沖為電纜終端的反射波形。
    造成電纜故障點(diǎn)不放電的一般可分為以下幾種情況：球間隙調(diào)節(jié)太小，導(dǎo)致在電壓不高的情況下球間隙被擊穿，而此電壓不足以擊穿電纜的故障點(diǎn)。解決的辦法通常采用拉大球間隙、提高工作電壓的辦法來解決。但應(yīng)注意提高電壓應(yīng)根據(jù)被測(cè)電纜的絕緣耐壓來確定，一般zui高電壓應(yīng)小于被測(cè)電纜耐壓的2.5倍。
    高壓沖閃測(cè)試中儲(chǔ)能電容的容量對(duì)有效的將電纜的故障點(diǎn)的擊穿有著重要的意義。如果儲(chǔ)能電容的容量不足，在電容所儲(chǔ)能量不足以使電纜故障點(diǎn)有效擊穿，故障點(diǎn)將沒有反射波形，而形成不放電波形。根據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于1000米以下的電纜，電容的容量應(yīng)在1.5微法左右，zui小不得小于1微法。對(duì)于1000米以上的電纜可考慮按每1000米/1微法增加。而對(duì)于380伏特的低壓電纜。由于電壓限制，可考慮按每1000米4-8微法配置。
    四．安全性問題：
    在采用高壓沖閃法測(cè)試電纜故障時(shí)由于測(cè)試電壓等級(jí)較高，所以在測(cè)試應(yīng)特別注意現(xiàn)場(chǎng)的安全性，在測(cè)試中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：
    1.地線的接線問題：由于本系統(tǒng)在放電過程中電流極大（大約為2萬伏特等級(jí)的短路電流），所以系統(tǒng)的接地線應(yīng)可靠。
    2.由于放電回路的電流極大，容易在接觸不良的狀態(tài)下產(chǎn)生地線電位抬高，造成設(shè)備損壞或人員觸電，所以放電回路的地線應(yīng)與測(cè)量回路的地線應(yīng)分別接地。
    3.在所有接線完成后應(yīng)仔細(xì)復(fù)查后，再通電實(shí)驗(yàn)。
    4.在做高壓沖閃電壓采樣時(shí)，在接好高壓系統(tǒng)后先不接入測(cè)試儀，做高壓空打?qū)嶒?yàn)，在進(jìn)一步檢查地線系統(tǒng)無放電現(xiàn)象、高壓系統(tǒng)正常的情況下再接入電纜故障測(cè)試儀進(jìn)行高壓采樣。
    5.在使用高壓組件箱中球間隙做定點(diǎn)放電時(shí)應(yīng)將輸出端直接接到球間隙的放電端，并將線圈和分壓電阻斷開。
    6.其他高壓操作的安全問題可參閱國(guó)家有關(guān)高壓電氣實(shí)驗(yàn)的安全標(biāo)準(zhǔn)。
    下面要討論的是另一種新的測(cè)試方法，叫高壓沖閃電流采樣法。
    高壓沖閃脈沖電流采樣的過程，就是利用電流傳感器將電纜故障測(cè)試中故障點(diǎn)擊穿放電的瞬態(tài)電磁波的傳輸過程記錄下來。并根據(jù)故障點(diǎn)放電脈沖在測(cè)試端與故障點(diǎn)來回反射時(shí)間計(jì)算出電纜故障的距離。
    所需設(shè)備配置為高壓電壓發(fā)生器（俗稱高壓PT），一般電纜故障測(cè)試配置為3KV左右，控制保護(hù)器，高壓脈沖電容，放電球間隙，電流采樣器DL等組成。電流傳感器的作用是通過空間的電磁耦合，將測(cè)試過程中電容C放電回路中的瞬間電流變化信號(hào)傳導(dǎo)電纜故障測(cè)試儀中去。
    測(cè)試中，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓高到一定的程度時(shí)，放電球間隙被擊穿，高壓儲(chǔ)能電容中的電能將通過放電球間隙向電纜轉(zhuǎn)移，形成放電脈沖電流，當(dāng)電纜上的電壓達(dá)到電纜故障點(diǎn)的擊穿電壓時(shí)，電纜故障點(diǎn)產(chǎn)生放電。并在電流傳感器上形成放電脈沖。由上一節(jié)介紹的故障點(diǎn)特性可知，如果此沖擊電壓—Ee幅值大于故障點(diǎn)g放電間隙的擊穿電壓，當(dāng)此沖擊電壓沿芯線傳輸至故障點(diǎn)時(shí)故障點(diǎn)放電間隙將被電離，形成短路放電，在回路中產(chǎn)生較大的突跳電流，該突跳電流將被電流傳感器所接收，形成觸發(fā)脈沖。同時(shí)產(chǎn)生由—Ec→0的正躍階電壓向電纜的測(cè)試端和電纜的終端入射（向終端入射傳輸?shù)倪^程可不考慮）。正躍階入射波傳輸至測(cè)試端時(shí)，考慮到球間隙此時(shí)仍被電離短路，而貯能電容C也可認(rèn)為對(duì)正階躍電壓呈短路狀態(tài)，由電纜特性及反射系數(shù)概念可知，測(cè)試端的外阻抗因接有貯能電容C而變的非常低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電纜特性阻抗，對(duì)由故障點(diǎn)入射來的信號(hào)呈短路性質(zhì)的反射，即反射系數(shù)接近于—1。所以，在測(cè)試端將產(chǎn)生負(fù)反射。該反射將向電纜故障點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)電纜故障點(diǎn)時(shí).故障點(diǎn)被擊穿入射脈沖倒相后又向兩端傳播，這樣多次反射消耗能量，直至能量被消耗，放電過程結(jié)束。