FCL-2009A智能型多次脉冲电缆故障测试仪说明书-2010-6-1.doc

FCL-2009A智能型多次脉冲电缆故障综合测试系统使用说明书西安福润德电子科技有限公司目 录多次脉冲法分析波形的优越性.3警告. .41.产品概述.52.主要功能特点.63.主要技术指标.74. 原理与外观说明.114.1 工作原理.114.2 FCL-2009A主机外观说明.144.3 FCL-2052多次脉冲耦合发生器外观说明.165. 使用方法.175.1低压脉冲测试方法.175.2高压脉冲测试方法.195.3多次脉冲测试方法.235.4核查电缆路径及埋设深度.285.5故障点精确定位.306.注意事项. .317.装箱清单. .32多次脉冲法分析波形的优越性应用FCL-2009A的高压脉冲法实测高压电缆高阻故障波形应用FCL-2009A的多次脉冲法实测高压电缆高阻故障波形警 告1. 使用前请详阅说明书 。2. 主机内置有可充电蓄电池必须及时保养！当电量指示灯全灭时，应及时充电（5-8小时）。长时间不用时，至少每隔3个月必须对仪器充放电一次，以保养电池，否则可能由于电池自放电亏损影响电池寿命！3. 路径接收及定点仪接收部分均内置高能量一次性DC9V电池，长时间不用时应取出，用时更换新电池，保证仪器正常工作。4. 仪器所配笔记本电脑因内部有接线，所以严禁取出，以免造成不必要的损坏！5. 现场可能情况复杂，但选择正确方法将事半功倍。6. 现场波形可能复杂，但抓住波形规律则一切简单。7. 对直埋电缆必须进行路径核查，然后定点！8. 多次脉冲发生器仅用于多次脉冲法预定位（粗测）！1. 产品概述1.1 仪器的主要用途 各种电缆长度及其传播速度测量 35kV及以下各种电力电缆线路的各种故障快速、准确检测。 低压电缆、控制电缆的故障快速检测。在我公司原有产销多年的FCL-2002A、2004、2005、2008系列型号电缆故障测试仪的技术基础上全新设计，保留了原来的低压脉冲法和高压脉冲法的测试方法，新增加了大能量多次脉冲法测试方法、多功能综合定点法，特别适用于各种高、中、低压电力电缆的主绝缘故障以及开路故障，更加直观、准确、高效1.2 仪器的设计思路 市场的需要。经过广泛的市场调研，随着国家加大对基础能源设施的投资，两网改造的完成，运行电缆的数量已急剧增加，城市化的快速发展带来建设项目的大量增加，引起电缆故障大大增加，运行单位给用户的承诺要求其快速解决故障，保证供电。而市场上现有的电力电缆的故障测试仪器，尽管品种较多，但均显笨、大、繁，操作不方便，难以快速掌握。因此，为解决现场故障查找难题，尤其是复杂波形分析之难题，我们西安福润德电子科技有限公司特组织技术力量研制了新一代国内最先进的智能型多次脉冲电缆故障测试仪，以满足现场故障检测及快速恢复供电之急需。 技术发展的需要技术的发展是无止境的，尤其是进入新的世纪后更是知识爆炸，技术跳跃式发展的时代，信息技术、电力电子技术、网络技术必然且已经融入各行各业，甚至影响着我们的日常生活，那其必然应该促进电缆故障的检测技术向前发展。国内电缆故障的检测技术大约经历了： 电桥法 五、六十年代 脉冲回波返射法之电子管、晶体管时代 七、八十年代 单片机技术用于电缆故障检测 九十年代 计算机技术之笔记本电脑时代 新世纪伊始 二次脉冲法 一十年代 大能量多次脉冲法、计算机技术之虚拟仪器、网络时代自主专利技术-现在从我们西安福润德电子开始2. 主要功能特点 首创大能量多次脉冲法测试方法、多功能综合定点法，更加直观、准确、高效 业内冲击能量最大的多次脉冲法电缆故障综合测试系统 具有业内先进的低压脉冲波形和多次脉冲波形自动分析功能 业内先进的多次脉冲波形与全长波形自动叠加功能 业内首创唯一全套测试系统可直流供电 分辨率最高：0.03m(低压脉冲)盲区最小：5m 业内首创：内嵌微型笔记本电脑式多次脉冲法电缆故障测试仪 最人性化设计：设置自动记忆，无需每次开机先行设置，标配主机、路径、多功能定点均可直流供电，适合无源现场,标配路径、定点均带自动电源开关，不会无端耗电损坏仪器 采用微型高性能笔记本电脑，操作简单，携带方便 最流行的工业级USB接口，高抗干扰，连接线内部已结好，无需每次使用时再接线 一箱式新型铝合金箱结构，美观便携 路径仪发射，首创单片机控制，全电子式电路控制及指示，自动阻抗匹配，无需调节保证输出最大，全自动保护，接收高灵敏，路径仪接收首创袖珍型结构，高精度选频放大，高抗干扰。 业内方法最全的多功能综合定点仪（声、磁、跨部电压、脉冲电流法）适应各种故障现场 业内能量最大的全电子干式多功能高压一体化冲击器3.主要技术指标3.1 多次脉冲法电缆仪主机部分 测量范围： 50km 测量最高分辨率： 0.3m 超高速A/D采样频率： 200MHz自动选择 系统精度： 0.2m 电源：内置大容量铅晶新技术蓄电池 12V/12Ah,连续工作时间4h 波形存储数量：无限（自动附测试时间、测试方法、分析结果） 外形尺寸：L490W300H225(含阻抗自动匹配多频路径信号发生器) 参考重量：15kg（含内置蓄电池） 3.2多次脉冲（耦和）发生器部分 适用电压： 35kV 适用脉冲电容：30/35kV/2-9F 连续工作时间：长期（工作电压20kV）,30分钟（工作电压35kV） 外形尺寸：L250W250H550 参考重量：13kg3.4 多功能综合定点仪部分3.4.1一体无噪声磁同步定点仪 灵敏度：在输出信噪比为20db时输入灵敏度不小于100db 定点仪定点误差： 0.2m 定点仪电磁通道增益： 110dB(30万倍) 定点仪声音通道增益： 120dB(100万倍)50Hz工频抑制度40dB（100倍） 先进的声磁二合一高灵敏一体无噪抗干扰探头（整体一体化结构） 声磁同步显示：特殊设计的电路，由低阻高保真耳机只监听电缆故障点在冲击放电时瞬间短路电弧产生的地震波，排除了无冲击放电击穿时的环境杂波干扰 输出阻抗：耳机阻抗 功耗：V=9V 电流不大于17mA 功耗：20mA（0.18瓦） 工作环境：湿度：80%，温度：-20 50。 高级监听耳机，电子指示 一体无噪定点仪内置DC9V高容量电池 外形尺寸：L470W315H240（多功能综合定点箱全套） 参考重量：9.5kg （多功能综合定点箱全套）3.4.2压声同步跨部电压定点仪 跨步电压接收灵敏度：5mv 定位精度：0.2m 接收器电源：9V 电池，双开关电池管理 测试钳口径：120mm ，主要用于架空电缆和沟道电缆的定点 探测器跨距：0.6m 工作环境：湿度：80%，温度：-2050 电源：DC9V方形电池供电 外形尺寸：L470W315H240（多功能综合定点箱全套） 参考重量：9.5kg （多功能综合定点箱全套）3.4.3脉冲电流法定点仪测试钳口径：125mm 灵敏度：2A/200S电源：DC9V方形电池供电3.4.4 路径仪部分 路径仪输出功率： 8W 路径仪输出频率： 5.000kHz/62.500kHz 接收频率： 50Hz/5kHz/62.5kHz 保护：具有可靠的过热及过流、短路等保护措施 探测深度： 3m 信号源输出阻抗：全功率自动阻抗匹配 接收器输出阻抗：耳机阻抗 控制：单片机自动控制 信号源部分电源：由主机内置蓄电池供电 手持接收部分电源：DC9V方形电池供电 50Hz、5KHz、62.5KHz多种选择适合不同长度电缆，适应范围更宽，62.5kHz可用于短电缆的路径核查、开路故障定点，50Hz可用于查找带电电缆路径 由声音大小来确定地埋电缆埋设走向及深度，使用简单可靠 工作环境：湿度：80%，温度：-20-50 外形尺寸：L470W315H240（多功能综合定点箱全套） 参考重量：9.5kg （多功能综合定点箱全套）3.4 全电子式多功能大能量高压一体化冲击器（高压信号发生器） 高压冲击电压：35kV 内置脉冲电容：35kV/4F 高压冲击能量：2450J 故障烧穿电压：40kV 电源：AC220V、DC300V交直流两用（可选购西安福润德电子的现场试验直流电源，满足无电源现场使用） 外形尺寸：L500W400H580,不锈钢外箱 参考重量：47.5kg4. 原理与外观说明4.1 工作原理4.1.1 定位主机原理 低压脉冲的测试原理是依据高频传输线理论中的波反射原理，即视待测电缆为一根传输线，入射波测试脉冲进入电缆后遇故障点即介质不连续处会产生反射，极端情况是开路、短路时会产生全反射，这样仪器只要自动测试发射波与反射波的时延，即可按公式，给出故障点或全长的距离。而当故障点的绝缘电阻较高时，远远高于电缆的特性阻抗（一般Z100），低压脉冲则在故障点处无反射，只在全长处有开路反射，这时则需用高压脉冲法（国内也有叫冲闪法）进行测试。 高压脉冲法的测试原理依然是依据传输线理论中的波反射原理，只是与低压脉冲法相比大大提高测试脉冲的电压与能量，使该脉冲在故障点处能形成瞬间短路电弧，此电弧使故障性质瞬时变为低阻故障，此时就可形成故障点对入射波的反射波，仪器测其时延，换算出故障距离。而当波形较为复杂时，尤其对无现场经验的新手感觉此种方法波形分析困难，故我们在公司系列电缆故障测试仪技术及现场服务经验的基础上改进研发了多次脉冲法测试仪，其原理如下。 多次脉冲法的测试基本原理还是传输线理论的波反射原理，只是相对普通高压脉冲法来说，它用高压脉冲使故障点形成瞬间短路电弧，在故障点燃弧期间再发一组（12个）低压脉冲到故障电缆，此时，即可得到高阻故障的多次脉冲故障波形，此波形比普通高压脉冲波形易于判读，完全如同判读分析低压脉冲波形，再加上将多次脉冲测全长的波形与之同屏叠加比较显示，则更加易读，仪器还特别设计了波形自动分析软件可实现多次脉冲波形的全自动分析。4.1.2 核查路径原理 根据实际工作中仪器应用来核查地埋电缆路径及埋深的功能要求，仪器配套有大功率路径信号发生器及手持多频路径仪。核查路径的原理是给待测电缆加上大功率路径信号，在待核查处用手持多频路径仪，据电磁感应原理确定地下待测电缆的路径，具体操作及判断方法见7节仪器的使用。4.1.3 精确定位原理 由于各种电缆的电波传输速度具有一定的离散性，加之线路施工后一般经过较长时间，周围参照物变化，人员更替，尤其是线路较长时，地面丈量难以准确，因此一般必须要精确定点，准确找到故障点，才能算查找成功，这样本仪器配套有一体化声磁同步无噪故障定点仪，用于故障点准确定位。 声磁同步声测法定点原理高压脉冲信号在电缆故障点处放电必然会产生振动声波、电磁波、漏电流等多种物理现象，一体无噪定点仪高灵敏、低噪同时接收声磁两种信号，并用磁信号自动控制振动声波电路的电子滤波电路自动滤波，以高信噪比高倍放大故障点的振动声波，实现故障准确定点。 压声同步跨部电压法定点原理当电缆直埋敷设于地下，故障点是开放型对大地泄漏故障时，最有效地定点方法就是跨部电压法。其原理是对地泄漏电流必然在故障点上方的大地表面形成等电位分布曲线，用跨部电压定点仪的探针（软地面）或探头（硬地面）探测地表分布电压即可准确定点。见后述使用方法。 脉冲电流法定点原理当电缆架空敷设（隧道、沟道），环境持续噪声太大声磁同步定点仪无法测试时应用脉冲电流法定点仪则是最好的选择。其原理是故障电缆的对地开放型故障往往只能是通过金属电缆支架对大地形成泄漏，根据电缆上测试电流故障点后不等的原理实现脉冲电流法定点。4.2 FCL-2009A主机外观说明4.2.1 FCL-2009A仪器面板示意图如下所示USB定位输入/出电量指示输出指示路径输出输出控制2输出控制1路径定位充电幅度采样鼠标垫笔记本电脑主机面板示意图仪器面板说明电缆仪部分：USB:此USB接口内部直接连接到笔记本电脑的USB接口，是为了方便用户使用USB接口的外部设备（如：U盘，移动硬盘，打印机等）而专门预留的； 定位输入/出：定位输入接口为低压，高压，多次脉冲的信号输入端和多次脉冲测全长触发信号；电量指示：用于指示内部铅晶电池的电量，4只灯全亮表示电量饱满，全灭表示电池欠压需要立即充电；定位：此开关为电缆仪预部分的总电源开关，用于控制采样主板电源和笔记本电脑的充电电源；充电：用于给内部铅晶电池充电的接口，使用所配的充电器给内部电池充电时使用此接口；采样：用于指示仪器采样的状态，此指示灯亮表示处于预备采样状态，灭一次再亮表明完成一次采样；幅度：用于调节输入信号的幅度，“+”表示增大幅度，“-”表示减小幅度，建议通常置于6或7档一般不用调整；笔记本电脑：内部安装智能型多次脉冲电缆故障测试仪上位机软件，用于控制仪器内部的高速A/D采集板完成测试波形的自动采集，并完成相关的数据处理及其它仪器控制功能；鼠标垫：用于放置外置USB接口鼠标，方便用户使用；路径仪部分：输出指示：用于指示路径仪输出的状态，包括：输出功率，输出频率，断续/连续; 输出控制1：此按钮用于控制切换输出的路径信号的频率；输出控制2：此按钮用于控制切换输出的路径信号的方式：断续/连续；4.3 FCL-2052多次脉冲耦合发生器外观说明多次脉冲法生器仅用于和FCL-2009A主机配合实现对待测电缆故障的多次脉冲法预定位（粗测）。不出波形时应先将故障点烧穿降阻再行预定位，不许长时间带着多次脉冲法生器进行高压冲击！定点时，普通高压脉冲法预定位时不许接入多次脉冲法生器！外观图如下所示高压输出高压输入档位转换多次脉冲电源开关电量指示各部分说明高压输入：使用时接高压脉冲球隙输出；高压输出：使用时接待测故障电缆的故障相；多次脉冲：多次脉冲信号输出，使用时接FCL-2009A主机；电量指示：用于指示由FCL-2009A主机内部供电电池的电量，当所有灯不亮时需要及时充电；电源开关：用于接通多次脉冲耦合发生器供电电源；档位转换：用于转换测量范围，分大于500米和小于500米两档，请据实际待测电缆正确选择，否则波形不直观。5. 使用方法5.1低压脉冲法校测三相全长，检测低阻、开路故障接线及操作方法5.1.1 接线图待测电缆ABC低压脉冲测试线连接至主机面板定位输入插座红色夹子黑色夹子5.1.2 测试步骤 注意：测试前将被测电缆所有芯线和大地短路放电，以免电缆中残留的电荷损伤仪器。 按照接线图所示接好线，先打开定位电源开关，再打开笔记本电脑，然后打开仪器所配上位机软件，待联机成功后根据软件使用说明进行低压脉冲波形采集，待波形规律明显且稳定后，保持暂停采样，对测试波形进行分析，存储等操作； 波形分析中的典型规律如下：故障属开路性质波形规律如下： 故障属低阻(短路、接地)性质波形规律如下： 分析出全长后，低压脉冲法初测结束。 注意波形有3个特点/规律：a 开路为同极性反射；b 低阻为反极性反射；c 多次反射必然是等间隔的。 注意波形显示幅度的正确调整以清楚直观不限幅（不出现波形上边平顶）为宜，低压脉冲法时可通过调节主机面板上的幅度调节开关调整（数字增大幅度增大，反之小）；5.2高压脉冲测试方法 5.2.1 接线图： A.配合分体式高压冲击源220VFCL-2063高压脉冲采样器连接到FCL-2009A主机定位输入/出插座高压脉冲测试线 球隙 被测电缆 试验变 电容 操作箱 （上图为采用FCB-6操作箱，FVT-6/50轻型试验变压器、FPC-30/6高压脉冲电容、FCL-2063安全型刻度球隙产生高压冲击信号的接线图）B.配合FCL-2056M电子式多功能一体化冲击器高压脉冲测试线FCL-2056M主机FCL-2057电压控制箱主机至FCL-2009A面板定位输入/出插座被测电缆5.1.2 测试步骤注意：脉冲电容须可靠接地、一体化冲击器须可靠接地； 按接线图A或B所示可靠正确接线； 将FCL-2009A智能型多次脉冲电缆故障测试仪主机通过专用先好电缆和FCL-2063采样盒或者一体化上的高压脉冲输出插座连接； 球隙调至合适间距，约3.2kV/mm。 对于图A：接好线后，打开操作箱电源开关，若零位灯不亮，将调压器旋转到零位，在零位指示灯亮的情况下，按“合闸”按钮，旋转调压器升压至故障点放点(正常放电间隔46秒一次)，缩短放电时间可升压，加长放电时间可降压； 对于图B：接好线后，调节好球间隙，打开FCL-2057主机电源开关，按下启动按钮，旋转电压调节旋钮进行升压，升至球隙放电为止，(正常放电间隔46秒一次)，缩短放电时间可升压，加长放电时间可降压； 先打开FCL-2009A主机定位电源开关，再打开笔记本电脑，然后打开仪器所配上位机软件，待联机成功后根据软件使用说明进行高压脉冲波形采集，可通过调节面板上的幅度拨码开关型电位器，调整波形幅度，数字增大幅度增大，反之则小，待波形稳定后，保持暂停采样，对测试波形进行分析，存储等操作； 测试完毕后，关闭操作箱或者一体化冲击器的电源，用专用放电棒对电容进行充分放电，放电完毕后将电容两端短路；对于图B放电后将球隙短路后和接地柱连接到一块；然后拆除有关连线。实测高压电缆高压脉冲法高阻闪络故障波形： 波形分析规律n 故障波形反射点不可能超出全长波形；n 故障波形肯定具有基本上等间隔规律，一般有多次反射时取第二次更准；n 高压脉冲法终端附近故障波形及正确游标位置如下图所示n 高压脉冲法近端故障波形及正确游标位置如下图所示近端故障波形分析及故障排除技巧：波形必有多次反射，且很密，距离计算规律为游标取47个边(沿)，则距离=n个边屏显距离/n-1; 如果该故障电缆是单相故障可以改接线将测试高压脉冲加入好相，在终端将该好相与故障相短接，使故障由近端转化为远端，则波形会更好分析；加一段已知长度的电缆，使始端故障变为中间故障来测试分析;方便的话，将设备搬到终端来测试验证，使始端故障变为终端故障来测试分析。5.3 多次脉冲测试方法 5.3.1 接线图A 配合分体式高压脉冲冲击源和单个多次脉冲发生器220V连接到FCL-2009A主机定位输入/出插座高压输入高压输出 试验变 球隙 被测电缆 电容 多次脉冲发生器操作箱（上图为采用FCB-6操作箱，FVT-6/50轻型试验变压器、FPC-30/6高压脉冲电容、FCL-2063安全型刻度球隙和FCL-2052多次脉冲发生器产生高压冲击信号的接线图） 上图中操作箱主要由传统的电磁式自耦调压器构成、试验变是传统的充油绝缘的铁磁式试验变压器，较为笨重，计约76kg。两者均可用西安福润德电子首创的FCL-2065干式电缆故障定位专用变及配套FCB-3G操作箱代替，总重量可减少一半。当然最好是用西安福润德电子首创的FCL-2057全电子纯干式电缆试验装置代替，总重量只有1/6。B 配合一体化冲击器FCL-2056M主机FCL-2057主机至FCL-2009A面板定位输入/出插座多次脉冲发生器 5.3.2 测试步骤注意：脉冲电容须可靠接地、一体化冲击器须可靠接地； 按接线图A或B所示可靠正确接线； 将FCL-2009A智能型多次脉冲电缆故障测试仪主机通过专用先好电缆和FCL-2052多次脉冲发生器前面板上的多次脉冲输出插座连接； 球隙调至合适间距， 约3.2kV/mm； 打开FCL-2052多次脉冲发生器电源开关； 打开FCL-2009A主机定位电源开关，再打开笔记本电脑，然后打开仪器所配上位机软件，待联机成功后按“多次全长”按钮进行多次脉冲测电缆全长的波形采集，可通过调节面板上的幅度拨码开关型电位器，调整波形幅度，数字增大幅度增大，反之则小，待波形稳定后，停止采样，软件将自动保存当前的全长波形到电脑内存中，然后进行下一步采集多次脉冲测电缆故障的波形； 对于图A：接好线后，打开操作箱电源开关，若零位灯不亮，将调压器旋转到零位，在零位指示灯亮的情况下，按“合闸”按钮，旋转调压器升压至故障点放点(正常放电间隔46秒一次)，缩短放电时间可升压，加长放电时间可降压； 对于图B：接好线后，调节好球间隙，打开FCL-2057主机电源开关，按下启动按钮，旋转电压调节旋钮进行升压，升至球隙放电为止，(正常放电间隔46秒一次)，缩短放电时间可升压，加长放电时间可降压； 按“多次故障”按钮等待多次脉冲故障波形采集，可通过调节面板上的幅度拨码开关型电位器，调整波形幅度，数字增大幅度增大，反之则小，待波形稳定后，停止采样，参照软件说明对测试波形进行分析，存储等操作； 测试完毕后，关闭操作箱或者一体化冲击器的电源，用专用放电棒对电容进行充分放电，放电完毕后将电容两端短路；对于图B放电后将球隙短路后和接地柱连接到一块；然后拆除有关连接线。 波形分析规律多次脉冲全长波形和故障波形自动叠加比较（局部）多次脉冲故障全貌波形（每屏6个，共两屏12个）分析方法：多次脉冲全长波形和故障波形自动叠加比较，图中所示白色波形为多次脉冲法测量的电缆故障波形，蓝色波形为多次脉冲测量的电缆全长波形，两个波形故障点前部分很相似几乎可以重合，比较时电缆故障位置出现明显的极性相反现象（波形的第一个发散点），两个波形极性相反的位置即为电缆的故障点位置，分析方便、直观、简单。特殊的情况之一是可以用低压脉冲测出反射波的低阻故障，其多次脉冲故障波形与低压脉冲波形应几乎全重合，无发散点。特殊的情况之二是 遇到长电缆（500m）的近端故障，应先用测长范围500m测试，再用测长范围500m作比较测试，哪种波形典型直观取哪种。5.4 核查电缆路径及埋设深度5.4.1 测试接线图 信号接入相对好相接线图（芯线终端接地） 信号接入屏蔽层接线图 （屏蔽层必须完好、终端接线不变） 信号接入芯线接线图（终端接线不变） 5.4.2 测试步骤 按上图接好线，打开路径电源开关，路径信号发生器应有输出指示。 根据电缆长度设置路径信号发生器输出信号，200米以下时使用62.5KHz设置，200米以上时使用5KHz，使输出功率最大时为合适。 根据周围环境将路径信号发生器输出设置为断续或者连续,断续信号强范围大，连续可以找的更精确； 在测试端，用 FCL-2036A手持多频路径仪应能接收到很强的信号，其频率选择应与信号源对应。 将FCL-2036A手持多频路径仪带至电缆故障初测位置前后，核查待测电缆路径，应先将路径信号增益顺时针调大收到路径信号后再调小增益，以准确查找路径并降低干扰噪声。 本路径仪可以最小信号（谷点）、最大信号（峰点）两种方式核查电缆路径，以适应不同现场情况，其规律如下图所示，请注意选择并区别。电缆 电缆 信号强度规律 传感器 正上方最小 正上方最大 探棒垂直于地面探棒平行于地面指向性很好指向性较好,但可能范围大路径核查时传感器位置及信号强度规律 在电缆故障初测的位置前后核查路径，并将信号最小点(或最大点)连成一线，现场可以在地面画线或找石子、砖块等摆成一线，则此线下方即是待测电缆。 如要测电缆