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电桥回线法在电缆故障测距中的应用
来源：现代电子技术
作者：刘照林日 15:25
[导读] 本文对使用电桥回线法测试电缆故障距离的有关问题，作了比较深入的分析，以期电桥回线法在对电缆故障测距定位中，能在更宽的条件范围内得到应用。
　　电力电缆故障的测距定位方法很多，目前最常用和最有效的方法，是电桥回线法和脉冲反射法。相对于脉冲反射法，使用电桥回线法具有测试设备价格便宜、操作简单的特点，因此，电桥回线法至今仍然是广泛被应用的一种主要测距手段。
　　但是，电力电缆常常发生三相短路及对地故障，这种故障性质，不能满足使用电桥回线法时被测电缆应有一个完好相的要求。因此使得电桥回线法在这种情况下的测距工作，受到条件的限制。为了解决这一问题，本文对使用电桥回线法测试电缆故障距离的有关问题，作了比较深入的分析，以期电桥回线法在对电缆故障测距定位中，能在更宽的条件范围内得到应用。
　　1 电桥回线法测量原理
　　电桥回线法主要用于电力电缆单相接地、相间短路或短路接地的故障距离测试，根据电缆故障短路接地电阻值的不同，可分别选用高压电桥回线法和低压电桥回线法。这种测距方法是基于电缆沿线均匀，电缆长度与缆芯电阻成正比的特点。并根据惠斯登电桥的原理，将电缆短路接地故障点两侧的环线电阻引入电桥回路，测量其比值。由测得的比值和已知的电缆全长，计算出测量端到故障点的距离。其测量原理及等效电路如图1所示。
　　图中RL是电缆全长的单芯电阻，Rx是始端到故障点的电阻，Rd是电缆故障接地电阻。
　　2 单相接地故障的测量
　　使用电桥回线法测量电缆单相接地故障的原理接线如图2所示。按图将电桥的测量端子X1和X2分别接往电缆的故障相(C)和完好相(B)，B、C相的另一端用跨接线短接构成环线。于是电桥本身有R1、R2两个桥臂，故障点(d)两侧的环线电阻构成电桥的另两个桥臂。
　　若设电缆长度为L，故障点d到测试端的距离为LX，电缆的全部芯线截面积和导体材料相同。调节R1、R2，当电桥平衡时，有如下关系：
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电缆故障测试仪的测试使用方法
　　使用范围：使用于测量各种不同截面、不同介质的各种电力电缆、高频同轴电缆，市话电缆及两根以上均匀铺设的地埋电线等电缆高低阻、短路、开路、断线以及高阻泄漏和高阻闪路性故障。&　　电缆故障测试仪测试距离：最长不小于40Km&　　最短测试距离(盲区)：1～5m&　　测量误差：粗测误差&1% 定点误差&0.2m&　　工作方式：低压脉冲、支流高压闪测及冲击高压闪测。&　　采样速率：25MHz。&　　机内发送脉冲宽度与幅度：0.2us, 100～120V； 2us, 150～160V。&　　存储容量：8Kbyte并可分成两个存储区，存储和显示两次采样波形进行比较测量。&　　显示分辨率：V/50米、V为传播速度m/us。&　　显示方式：320&240 LCD液晶带背光显示。&　　打印方式：机器主面板设微型打印机记录测试日期及测试波形数据。&　　电源与功耗：AC 200V& 10%或机内直流供电，功耗不大于10W； DC 6V(7AH)功耗不大于6W。&　　体积：300&400&180mm(长&宽&高)。&　　电缆故障测试仪面板及操作功能：&　　计算机USB通信接口：现仅供专业生产技术人员调试和录入程序使用。&　　电缆故障测试仪指示灯：分别为：充电、欠压、脉宽(0.2/2)。&　　输入输出插座：仪器使用BNC-50KY(Q9)插座，连接电缆线用于测试信号的输入输出。&　　输入振幅：用于调节输入、输出脉冲幅度大小。使用时应根据屏幕显示波形进行调节。调节过小时，脉冲反射很小，甚至无法采样。调节过大时，反射脉冲相连与基线无交点甚至基线会变成斜线。一般采样前，输入振幅旋钮旋转1/3左右，然后根据波形大小在进行调节，重新采样。&　　对比度调节旋钮：调节此旋钮，使字迹显示清晰，无条纹和背景干净为宜。&　　脉宽选择按钮：该键抬起时，仪器输出0.2uS脉冲；该键按下时，一起输出2uS。电缆实测时一般优先用0.2uS测试，无反射后反射过小时，再用2uS测试。&　　电源开关：电缆故障测试仪使用带指示开关。&　　显示屏：电缆故障测试仪用320&240点阵式夜晶带背光显示屏，用于显示操作菜单、测试波形、测试结果、日期等内容。&　　微型打印机：本仪器采用4针24行微型打印机。用于打印测试波形，测试数据及测试日期等。&　　SEL键：自检键，按下此键打印机打印自检数据参数，用于检查打印机头及驱动电路好坏。&　　LP键：上纸键，按下此键上纸机构动作，打印针停止工作。打印机更换打印纸时使用此键。&　　键盘功能介绍：&　　电缆故障测试仪使用14个轻触按键作为控制功能键，其中有12个是双功能键，各键功能如下：&　　0-9数字键：上电复位时，数字键可以键入年、月、日，在测试状态(非菜单状态，下同)，测故障、测全长，当屏幕左上角显示&键入速度000"时，用数字键可以键入已知速度值；在脉冲速度状态，用数字键可以键入已知电缆长度。总之，当屏幕提示需键入数据时，0-9键就为数字键，否则就为其它功能键。&　　单双波形显示选择键：按此键可以使屏幕由双波形显示转为单波形显示(双波形显示时，显示屏上半部显示2波形，下半部显示1波形)，并随意转换，本仪器上电(复位)后，默认为上下双波形显示、并对存储区1(1波形)进行操作形式，按此键一次将变为全屏幕单波形显示方式。&　　该仪器有两个存储区，上电(复位)后，默认存储区1存储数据，当选择对存储区2(波形2)进行操作时，会在第二波形显示区(屏幕上半部)出现前次采样波形，属于正常现象，重按采样键，本次采样波形将取代上次存储波形。&　　1/2上下波形选择键：仪器内部有两个波形存储区，用此键可随意选择其中之一为主进行操作(包括采样、扩展、打印等)。仪器上电复位后，自动默认对存储区1(1波形)进行操作(双屏显示时屏幕下半部显示存储区1波形，波形前有&1"或&2")。当按动此键后，将对存储区2(波形2)进行操作，再按此键又变为对存储区1波形操作，依次类推。&　　起点键：在测试状态屏幕有波形显示时，当光标移动到测试波形定标起点时，按起点键确认波形计算起点。然后移动光标到波形终点，显示测试数据。当光标前后移动时，显示数据随之变化。&　　光标移动键()()：按此二键竖形光标将下面的波形向上或向下移动，用于波形的重和合分离。()()光标左右移动键：按此二键光标将向左、向右移动。&　　快/慢键(&)(&)：按一下，波形下方出现1时，()()键为快动键，按动一次光标移动8个点阵单位；当波形下方出现2时，()()键为慢动键，按动一次光标移动1个点阵单位。&　　采样键：在测试状态，按采样键后，仪器处于等待状态。当低压脉冲信号或高压闪络脉冲信号到来并触发控制电路之后，仪器开始工作，记录脉冲反射信号并处理显示，在重新按动采样键后，本次采样波形将取代上次存储波形。&　　故障测试时，应先重新调整输入振幅大小后再按采样键。重复几次操作，直到显示波形标准为止。&　　扩展键：在非键入数状态，此键为扩展显示波形功能键。按此键将显示波形横向扩展13倍。每按一次，波形扩展1倍，当显示屏右上角显示01时，波形已扩展13倍。再按此键又恢复波形压缩状态。&　　速度键()：回车与速度键为同一键。当用数字键键入了速度值与电缆长度值时，必须按&"(回车)键对数据确认，否则机器处于等待状态无法工作(不采样)。在测试状态，测故障、测全长时，此键用于选择存入仪器中的四种常用传输速度值。当连续按此键，屏幕右上角提示变为键入速度000值时，利用数字键可以键入被测试电缆的传输值，键入完毕后按回车确认。&　　闪测设定的四种电缆的波速为：&　　油浸纸电缆： V=160m/Us 聚氯乙烯电缆： V=184m/uS&　　交联聚乙烯电缆：V=172m/uS 不滴流电缆： V=144m/uS&　　如果需要重新确定起点光标，可以用扩展键将波形压缩或扩展，然后移动光标到波形起点，按起点确认，移动光标，屏幕重新显示测试数据。&　　打印键(&)：当用数字键入年月日、速度、长度时，若键入数据错误，按此键可以修改错误数据，按一次由右向左修改一位，修改后显示数据为&0"，可重新键入正确数据。打印功能：在测试状态，按该键打印机工作。操作时，应在正常测试波形显示并确定光标起点、光标终点后再按打印键，打印机将打印主操作波形及测试数据。&　　复位键：为系统硬复位键，仪器无论在任何状态，按此键将返回到主菜单。&　　电源输入插座：本仪器使用50Hz、220V交流电源供电，在充电和测试路 径时使用，插入电源即仪器处于充电状态。充电时间根据电池剩余电量多少，充电时间不确定。电池充满电后，仪器自动保护。&　　通过上面各部件及按键功能介绍，基本上就可掌握测试仪使用方法。&　　电缆故障测试仪操作菜单介绍&　　开机，上电复位后显示第一画面为版权标志&　　开机状态示意图。&　　当依次键入年月日自动进入第二画面，或者按&复位"直接进入工作选择菜单。&　　&工作选择"菜单&　　&脉冲"方式菜单，由主菜单选1则进入脉冲菜单。&　　根据实际测试需要原则按键选择。&　　更多关于电缆故障测试仪相关信息，欢迎来电咨询。
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