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電纜故障測(cè)距的盲區(qū)由什么決定?脈沖寬度與增益關(guān)系

來(lái)源:北京康高特儀器設(shè)備有限公司 發(fā)布時(shí)間:2026-10-10 09:29:16 作者: 瀏覽次數(shù):6947次 分類:技術(shù)文章

文章概述: 電纜故障測(cè)距時(shí)波形上看不到近端反射,多半不是沒(méi)有故障,而是故障點(diǎn)落在了測(cè)距盲區(qū)里。本文從時(shí)間軸遮蔽的角度解釋盲區(qū)的成因,給出脈沖寬度、拖尾與恢復(fù)時(shí)間、采樣與光標(biāo)細(xì)分、近端結(jié)構(gòu)反射四項(xiàng)因素的作用方式,并按波速與脈寬給出量級(jí)估算的方法與邊界。關(guān)于脈沖寬度與增益,本文說(shuō)明兩者的分工:脈寬決定遮蔽區(qū)間的長(zhǎng)短,窄脈沖壓盲區(qū)、寬脈沖換測(cè)程;增益只在幅度域起作用,用于抬升遠(yuǎn)處弱反射,開(kāi)得過(guò)高會(huì)讓發(fā)射拖尾削頂并擴(kuò)大有效盲區(qū),因此配合順序是先定脈寬再調(diào)增益。文中給出兩組可核對(duì)的數(shù)值,分別對(duì)應(yīng)寬脈沖吞掉近端故障、增益開(kāi)滿反而讓近端反射消失兩種情形。標(biāo)準(zhǔn)層面,DL/T 849.1-2019 給出盲區(qū)不大于 20m、測(cè)距誤差 ±(0.5%·L+1m) 等性能指標(biāo)與換算式、極性判據(jù),JJF 2407.1-2026 可作校準(zhǔn)參照,定點(diǎn)環(huán)節(jié)歸 DL/T 849.2-2019,文末給出把盲區(qū)壓到可控范圍的六個(gè)動(dòng)作。北京康高特(KGT)云長(zhǎng)電纜故障測(cè)距儀的低壓脈沖發(fā)射脈沖寬度可調(diào)范圍為 40ns~20.5μs,信號(hào)增益 70dB,標(biāo)稱測(cè)距盲區(qū) 2m,波速設(shè)定范圍 100m/μs~300m/μs,配合 400MHz 實(shí)時(shí)采樣,可用于上述分檔測(cè)距與波形對(duì)比。

一、為什么測(cè)距會(huì)“看不到”近端的一段

電纜故障測(cè)距做的是粗測(cè),回答的是故障點(diǎn)離測(cè)試端大約多遠(yuǎn)。現(xiàn)場(chǎng)有一種讓人頭疼的情況:電纜確實(shí)有故障,儀器接上去測(cè),波形上卻干干凈凈,看不到任何故障反射。班組據(jù)此判斷故障在遠(yuǎn)端,結(jié)果挖開(kāi)遠(yuǎn)端一無(wú)所獲,回頭在離測(cè)試端幾十米的地方找到了真正的故障點(diǎn)。這種情況并不是儀器失靈,而是被測(cè)點(diǎn)落在了測(cè)距盲區(qū)里。

盲區(qū)和測(cè)距誤差是兩回事,先把這兩個(gè)概念分開(kāi)。測(cè)距誤差說(shuō)的是測(cè)得準(zhǔn)不準(zhǔn),比如 DL/T 849.1-2019 給出的誤差要求是 ±(0.5%·L+1m),落在這個(gè)范圍內(nèi)的讀數(shù)是合格的,讀數(shù)本身是存在的。盲區(qū)說(shuō)的是看不看得見(jiàn),落在盲區(qū)里的反射根本不會(huì)出現(xiàn)在可判讀的波形上,讀數(shù)無(wú)從談起。誤差可以靠波速校準(zhǔn)去壓,盲區(qū)只能靠改變測(cè)量條件去規(guī)避。本文要解決三個(gè)問(wèn)題:盲區(qū)到底由哪些因素決定,脈沖寬度應(yīng)該怎么選,信號(hào)增益能不能把盲區(qū)消掉。

二、盲區(qū)的物理成因:時(shí)間遮蔽,不是幅度問(wèn)題

1、發(fā)射脈沖在時(shí)間軸上占據(jù)一段寬度

原理剖析:低壓脈沖法(時(shí)域反射法)從電纜一端注入一個(gè)低壓脈沖,脈沖沿電纜傳播,遇到阻抗不連續(xù)點(diǎn)產(chǎn)生反射,反射波回到測(cè)試端被采集。儀器測(cè)的是發(fā)射與反射之間的時(shí)間差 Δt,再按 L=v·Δt/2 換算成距離,式中的 v 是脈沖在該電纜中的傳播速度。要注意的是,發(fā)射脈沖不是數(shù)學(xué)上的沖激,它有實(shí)實(shí)在在的寬度 τ。在 τ 這段時(shí)間內(nèi),接收通道上占主導(dǎo)的是儀器自己發(fā)出的信號(hào),幅度遠(yuǎn)高于故障點(diǎn)反射。若故障點(diǎn)很近,反射在 τ 結(jié)束之前返回,它會(huì)被發(fā)射信號(hào)完全蓋住,波形上分辨不出來(lái)。

實(shí)戰(zhàn)意義:由此可以得到一個(gè)工程估算關(guān)系,即盲區(qū)的量級(jí) L≈v·τ/2。取交聯(lián)聚乙烯電纜常用的波速 160m/μs、脈沖寬度 2μs 估算,得到的遮蔽長(zhǎng)度約 160m,把脈沖寬度壓到 40ns,同一波速下遮蔽長(zhǎng)度約 3.2m。兩者相差兩個(gè)數(shù)量級(jí),脈沖寬度對(duì)盲區(qū)的支配作用再清楚不過(guò)。需要說(shuō)明,這個(gè)換算式是依據(jù)傳播時(shí)間與波速關(guān)系做的工程估算,標(biāo)準(zhǔn)條文中并未給出盲區(qū)的計(jì)算公式,DL/T 849.1-2019 對(duì)閃測(cè)儀給出的是盲區(qū)不大于 20m 的指標(biāo)要求,判定仍以指標(biāo)為準(zhǔn)。

2、脈沖結(jié)束后的拖尾

原理剖析:脈沖在發(fā)射結(jié)束后不會(huì)立刻歸零。發(fā)射回路的阻尼振蕩,電纜波阻抗與儀器輸出阻抗不完全匹配引起的來(lái)回反射、接收放大器在大信號(hào)輸入后的阻塞恢復(fù),都會(huì)在發(fā)射脈沖之后拖出一段衰減振蕩,即常說(shuō)的振鈴。這段拖尾同樣會(huì)蓋住近端反射,而且它的持續(xù)時(shí)間往往比標(biāo)稱脈沖寬度更長(zhǎng)。

實(shí)戰(zhàn)意義:實(shí)際盲區(qū)應(yīng)當(dāng)是 L≈v·(τ+t拖尾+t恢復(fù))/2,比單純按脈沖寬度估算的結(jié)果更大,所以按脈寬算出來(lái)的是一個(gè)偏樂(lè)觀的下限。反過(guò)來(lái)說(shuō),如果一臺(tái)儀器的標(biāo)稱盲區(qū)明顯小于按其脈沖寬度下限估算的長(zhǎng)度,說(shuō)明它在拖尾抑制上做了處理。以云長(zhǎng)電纜故障測(cè)距儀為例,其低壓脈沖發(fā)射脈沖寬度可調(diào)范圍為 40ns~20.5μs,標(biāo)稱測(cè)距盲區(qū)為 2m。按 160m/μs 波速反算,2m 對(duì)應(yīng)的雙程傳播時(shí)間僅約 25ns,小于其 40ns 的標(biāo)稱脈寬下限,這正說(shuō)明有效遮蔽被拖尾抑制電路壓到了比標(biāo)稱脈寬更窄的程度。選購(gòu)或判讀時(shí),標(biāo)稱盲區(qū)這個(gè)指標(biāo)比脈寬下限更值得看。

3、采樣間隔與光標(biāo)步長(zhǎng)決定時(shí)間軸的細(xì)分

原理剖析:采集環(huán)節(jié)決定了時(shí)間軸能被切到多細(xì)。云長(zhǎng)采用 400MHz 實(shí)時(shí)采樣,對(duì)應(yīng) 2.5ns 的采樣間隔,反射波形的拐點(diǎn)落在這個(gè)網(wǎng)格上,光標(biāo)移動(dòng)的步長(zhǎng)決定了讀數(shù)能細(xì)分到哪一位。需要說(shuō)明的是,采樣率解決的是刻度和讀數(shù)精度,脈沖寬度解決的是遮蔽區(qū)間,兩者不在同一個(gè)層面。采樣率再高,落在發(fā)射脈沖寬度內(nèi)的反射依舊看不到,采樣率不足時(shí),即便反射落在遮蔽區(qū)間之外,波形拐點(diǎn)也會(huì)被抹平,讀出來(lái)的距離偏大。

實(shí)戰(zhàn)意義:判斷一臺(tái)測(cè)距儀能不能分辨近端故障,先看盲區(qū)指標(biāo),再看采樣率與光標(biāo)步長(zhǎng)。DL/T 849.1-2019 把光標(biāo)移動(dòng)步長(zhǎng)列為閃測(cè)儀的性能項(xiàng)目之一,JJF 2407.1-2026《電纜故障測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范》也把光標(biāo)移動(dòng)步長(zhǎng)、故障測(cè)試區(qū)間上下限列為術(shù)語(yǔ)和校準(zhǔn)項(xiàng)目,該規(guī)范于 2026-06-25 發(fā)布、2026-12-25 實(shí)施,屬初次發(fā)布,其計(jì)量特性依據(jù)引用 DL/T 849.1-2019,可作為校準(zhǔn)溯源時(shí)的參照。

4、近端結(jié)構(gòu)的反射疊加

原理剖析:盲區(qū)里不只有故障點(diǎn)會(huì)反射。靠近測(cè)試端的中間接頭、T 接分支、終端頭與引線,以及本體截面變化,都是阻抗突變點(diǎn),它們產(chǎn)生的反射同樣落在近端時(shí)間窗里。多個(gè)反射疊加在一起,波形上呈現(xiàn)為一團(tuán)無(wú)法拆分的擾動(dòng),即便故障點(diǎn)本身在盲區(qū)之外,判讀也會(huì)被這一團(tuán)擾動(dòng)干擾。

實(shí)戰(zhàn)意義:處理近端復(fù)雜結(jié)構(gòu)線路時(shí),先在同型號(hào)完好電纜上采一條基線波形存檔,再測(cè)故障相,用兩條波形相減的辦法把結(jié)構(gòu)反射的影響剝離出去。云長(zhǎng)可保存 100 條波形,做這種波形對(duì)比時(shí)不必依賴外部記錄設(shè)備。存下來(lái)對(duì)比。

三、脈沖寬度怎么定:分辨率與能量的取舍

1、窄脈沖換來(lái)小盲區(qū),代價(jià)是測(cè)程

原理剖析:脈沖寬度直接決定兩件事,一是遮蔽區(qū)間長(zhǎng)度,二是注入電纜的能量。脈沖越窄,遮蔽區(qū)間越短,近端反射越容易露出來(lái),同時(shí)兩個(gè)相鄰反射點(diǎn)在時(shí)間軸上分得越開(kāi),分辨率越高。但窄脈沖的能量小,在電纜中傳播時(shí)衰減更快,到達(dá)遠(yuǎn)端再返回的信號(hào)幅度可能已經(jīng)低到無(wú)法辨認(rèn),測(cè)程隨之縮短。

實(shí)戰(zhàn)意義:短電纜、懷疑故障在近端時(shí)優(yōu)先用窄脈沖。云長(zhǎng)的低壓脈沖發(fā)射脈沖寬度下限為 40ns,配合 400MHz 實(shí)時(shí)采樣與 2m 盲區(qū)指標(biāo),適合在配網(wǎng)短段電纜上找近端故障。此時(shí)不必?fù)?dān)心測(cè)程,短電纜本身的衰減有限。

2、寬脈沖換來(lái)測(cè)程,代價(jià)是盲區(qū)變大

原理剖析:脈沖加寬后單個(gè)脈沖攜帶的能量上升,往返傳播后的殘余幅度仍能被采集到,因此測(cè)程延長(zhǎng)。代價(jià)是遮蔽區(qū)間按同一比例變長(zhǎng),近端的反射被吞掉,兩個(gè)靠得近的反射點(diǎn)也會(huì)糊成一團(tuán)。

實(shí)戰(zhàn)意義:長(zhǎng)線路、判斷故障在中遠(yuǎn)段時(shí)改用寬脈沖。云長(zhǎng)的脈沖寬度上限為 20.5μs,配合 100km 的測(cè)距區(qū)間與 70dB 信號(hào)增益,可覆蓋長(zhǎng)電纜的遠(yuǎn)端故障。用寬脈沖測(cè)長(zhǎng)線路時(shí),務(wù)必記住近端已經(jīng)不在可判讀范圍內(nèi),需要用其他手段補(bǔ)上近端的檢查。

3、按電纜長(zhǎng)度與故障懷疑位置選檔

實(shí)際操作中按三步走。先窄后寬。步驟一,先用窄脈沖掃一遍,確認(rèn)近端到中段有沒(méi)有反射。步驟二,如果窄脈沖下看不到故障反射且波形末端也沒(méi)有明顯反射,把脈沖寬度加大再測(cè),目的是把測(cè)程延伸到遠(yuǎn)端。步驟三,兩次波形都保存下來(lái)對(duì)比,窄脈沖負(fù)責(zé)近端、寬脈沖負(fù)責(zé)遠(yuǎn)端,兩者拼起來(lái)才是完整的一趟測(cè)距。波形要存全。云長(zhǎng)可保存 100 條波形,做這種分檔對(duì)比很方便。

4、波速設(shè)定會(huì)改變盲區(qū)折算出來(lái)的米數(shù)

原理剖析:盲區(qū)在物理上是時(shí)間窗,讀出來(lái)的米數(shù)是拿波速乘出來(lái)的。同一臺(tái)儀器、同一個(gè)脈沖寬度,波速設(shè)得越大,遮蔽區(qū)間折算出的米數(shù)越長(zhǎng)。云長(zhǎng)的波速設(shè)定范圍為 100m/μs~300m/μs,跨了三倍,同樣 40ns 的脈沖寬度,波速取 100m/μs 時(shí)遮蔽約 2m,取 300m/μs 時(shí)遮蔽約 6m。

實(shí)戰(zhàn)意義:波速不準(zhǔn)不只影響距離讀數(shù)的準(zhǔn)確性,也會(huì)讓盲區(qū)邊界的判斷出現(xiàn)偏差。正確做法是用已知全長(zhǎng)反算波速,即 DL/T 849.1-2019 附錄 B 給出的 V=2L?/Δt,在完好相或同型號(hào)已知長(zhǎng)度電纜上測(cè)得全長(zhǎng)反射的時(shí)間差后反算,再把這個(gè)波速用于故障相。別圖省事。

5、把故障點(diǎn)推出盲區(qū)的兩個(gè)辦法

原理剖析:盲區(qū)是相對(duì)測(cè)試端而言的,改變測(cè)試端的位置或延長(zhǎng)測(cè)試端到電纜本體的距離,故障點(diǎn)相對(duì)儀器的位置隨之改變。

實(shí)戰(zhàn)意義:辦法一是在測(cè)試端與電纜本體之間串接一段已知長(zhǎng)度的同類電纜,把整條線路向遠(yuǎn)處平移,原先落在盲區(qū)里的故障點(diǎn)隨之移出遮蔽區(qū)間,讀數(shù)減去串接長(zhǎng)度即為真實(shí)距離。辦法二是換到電纜另一端測(cè),兩端的盲區(qū)各在各自近端,從另一端測(cè)時(shí)原先的盲區(qū)變成了遠(yuǎn)端,反射清晰可辨。懷疑故障在近端而本端測(cè)不出時(shí),換端測(cè)往往能立刻出結(jié)果。

四、增益到底解決什么:能放大信號(hào),消不掉盲區(qū)

1、增益作用在幅度域,盲區(qū)是時(shí)間域的問(wèn)題

原理剖析:信號(hào)增益的作用是把采集到的波形整體或分區(qū)放大,讓幅度很小的遠(yuǎn)端反射抬升到可以辨認(rèn)的水平。它改變的是波形在縱軸上的大小,不改變波形在橫軸上的位置。兩回事。而盲區(qū)的成因是發(fā)射脈沖及其拖尾在時(shí)間軸上占據(jù)了前面一段,反射落在這一段里被蓋住,屬于橫軸上的遮蔽。把縱軸放大并不能讓橫軸上的重疊消失。

實(shí)戰(zhàn)意義:指望開(kāi)大增益來(lái)消除盲區(qū)是現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的誤解。增益開(kāi)滿之后,近端依舊看不到反射,反而會(huì)引入新的問(wèn)題,見(jiàn)下一條。

2、增益過(guò)大反而會(huì)擴(kuò)大有效盲區(qū)

原理剖析:增益是把發(fā)射脈沖拖尾與故障反射一并放大的,拖尾幅度原本較大,增益提高后率先進(jìn)入采集通道的飽和區(qū),波形被削頂,削頂后的拖尾在橫軸上拖得更寬,等于把遮蔽區(qū)間拉長(zhǎng)了。與此同時(shí),通道噪聲也被一同放大,小反射淹沒(méi)在噪聲里,判讀更困難。

實(shí)戰(zhàn)意義:調(diào)增益的原則是夠用即止,把目標(biāo)反射抬到清晰可辨、且發(fā)射拖尾不出現(xiàn)削頂即可,不是越大越好。遇到“盲區(qū)比標(biāo)稱值大”的抱怨時(shí),先查增益是否開(kāi)得過(guò)高,把增益回調(diào)后盲區(qū)往往會(huì)回到標(biāo)稱水平。

3、增益與脈沖寬度的配合順序

配合上是先定脈沖寬度、再調(diào)增益。步驟一按電纜長(zhǎng)度與懷疑位置選定脈沖寬度,把遮蔽區(qū)間先壓到必要的小。步驟二在選定的脈沖寬度下由低到高調(diào)增益,觀察遠(yuǎn)端反射是否抬到可判讀水平。步驟三固定增益后復(fù)核近端,確認(rèn)沒(méi)有因?yàn)樵鲆孢^(guò)高而把拖尾拖長(zhǎng)。三步做完再讀數(shù),順序不能反。

4、反射極性與幅度的判讀

原理剖析:DL/T 849.1-2019 附錄 B 給出了極性判據(jù),低阻與短路故障的反射脈沖與入射脈沖極性相反,開(kāi)路故障的反射脈沖與入射脈沖極性相同。幅度則反映故障點(diǎn)阻抗失配的程度,失配越嚴(yán)重反射越強(qiáng)。

實(shí)戰(zhàn)意義:讀波形時(shí)先看極性定性質(zhì),再按幅度判斷故障的明顯程度,再按時(shí)間差算距離。極性先定。云長(zhǎng)具備 0.1m 的分辨率與 ±(0.5%·L+1m) 的測(cè)量誤差水平,配合 100m/μs~300m/μs 的波速設(shè)定,在極性判讀清楚的前提下才能把距離讀數(shù)用足。

五、標(biāo)準(zhǔn)怎么要求:盲區(qū)與測(cè)距性能的成文判據(jù)

1、閃測(cè)儀的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)給出盲區(qū)指標(biāo)

DL/T 849.1-2019《電力設(shè)備專用測(cè)試儀器通用技術(shù)條件 電纜故障閃測(cè)儀》是測(cè)距類儀器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),2019-11-04 發(fā)布、2020-05-01 實(shí)施,代替 2004 版。它給出的幾項(xiàng)性能要求是現(xiàn)場(chǎng)判讀的直接依據(jù):?jiǎn)味藴y(cè)距的故障測(cè)試區(qū)間不小于 20km,盲區(qū)不大于 20m,測(cè)距誤差為 ±(0.5%·L+1m),并把光標(biāo)移動(dòng)步長(zhǎng)列為性能項(xiàng)目。

把這幾項(xiàng)擺在一起看,標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)距能力的要求是分立的:測(cè)試區(qū)間管能測(cè)多遠(yuǎn),盲區(qū)管近端能測(cè)到多近,誤差管讀數(shù)準(zhǔn)到什么程度,光標(biāo)步長(zhǎng)管讀數(shù)能細(xì)分到哪一位。現(xiàn)場(chǎng)選型與驗(yàn)收時(shí)四項(xiàng)要分別核對(duì),只看其中一項(xiàng)會(huì)漏掉短板。

2、術(shù)語(yǔ)與換算式的成文來(lái)源

同一份標(biāo)準(zhǔn)在術(shù)語(yǔ)部分給出了四類測(cè)距方法的定義:低壓脈沖法(又稱雷達(dá)法,在一端注入低壓脈沖,測(cè)入射與反射的時(shí)間差)、脈沖電流法(施加直流高壓使故障點(diǎn)擊穿、測(cè)電流行波)、脈沖電壓法(分直流高壓閃絡(luò)測(cè)試法與沖擊高壓閃絡(luò)測(cè)試法,測(cè)電壓行波)、弧反射法(燃弧時(shí)、熄弧后各注入一次低壓脈沖、比較波形,又稱二次脈沖法或多次脈沖法)。附錄 B 給出的換算式為 L=v·Δt/2,已知全長(zhǎng)反算波速取 V=2L?/Δt,并明確了極性判據(jù)。這些術(shù)語(yǔ)與公式是現(xiàn)場(chǎng)寫(xiě)記錄、出報(bào)告時(shí)可以直接引用的成文依據(jù)。

需要提醒一處常見(jiàn)誤傳:低壓脈沖法只能用于能在波形上辨認(rèn)出故障點(diǎn)反射的情形,辨認(rèn)不出的要借助直流高壓電源改走脈沖電流法或弧反射法。現(xiàn)場(chǎng)流傳的按某一阻值劃分低阻與高阻的說(shuō)法,屬于長(zhǎng)期測(cè)尋實(shí)踐歸納的經(jīng)驗(yàn)參考,標(biāo)準(zhǔn)條文并沒(méi)有給出這樣的定值,報(bào)告里不要寫(xiě)成標(biāo)準(zhǔn)要求。

3、測(cè)距與定點(diǎn)分屬兩份標(biāo)準(zhǔn)

DL/T 849.2-2019 是定點(diǎn)儀的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),管的是聲磁同步法定點(diǎn),與閃測(cè)儀部分分工明確:前者負(fù)責(zé)測(cè)出故障點(diǎn)的大致距離,后者負(fù)責(zé)在大致距離附近找到確切位置。它的計(jì)量性能要求包括聲強(qiáng)測(cè)量下限不大于 45dB、磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量下限不大于 0.1A/m、聲磁時(shí)間差在 1ms~60ms 區(qū)間允許誤差 ±0.3ms 且分辨力不大于 0.1ms。實(shí)際作業(yè)中測(cè)距與定點(diǎn)是兩個(gè)階段,判據(jù)也分屬兩份文件,不能互相套用。

4、校準(zhǔn)規(guī)范的銜接

JJF 2407.1-2026《電纜故障測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范 閃測(cè)儀》于 2026-06-25 發(fā)布、2026-12-25 實(shí)施,屬初次發(fā)布,適用于電纜故障閃測(cè)儀的校準(zhǔn),其術(shù)語(yǔ)來(lái)源標(biāo)注為 DL/T 849.1-2019,計(jì)量特性圍繞故障距離展開(kāi),并給出波形時(shí)間間隔測(cè)量方法與示值誤差不確定度評(píng)定。送檢與溯源時(shí)可參照該規(guī)范,在用儀器的日常判定仍以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)給出的指標(biāo)為準(zhǔn)。

5、交接與預(yù)防是兩條線

GB 50150-2016《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》適用于 750kV 及以下交流電壓等級(jí)新安裝且出廠試驗(yàn)合格設(shè)備的交接試驗(yàn),2016-04-15 發(fā)布、2016-12-01 實(shí)施。DL/T 596-2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》管的是運(yùn)行中設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn),2021-04-26 發(fā)布、2021-10-26 實(shí)施。兩者覆蓋面同為 750kV 及以下,但一個(gè)管新裝設(shè)備的交接、一個(gè)管運(yùn)行中設(shè)備的預(yù)防,判據(jù)與周期不可混用,也不應(yīng)互相套用。測(cè)距作業(yè)發(fā)生在這兩條線各自的場(chǎng)景里,記錄的歸類要分清。

六、現(xiàn)場(chǎng)操作:把盲區(qū)壓到可控范圍的六個(gè)動(dòng)作

1、先判故障性質(zhì),再?zèng)Q定走哪條測(cè)法

低壓脈沖法適合能在波形上辨認(rèn)反射的低阻、短路以及開(kāi)路故障。高阻與閃絡(luò)性故障在低壓脈沖下不產(chǎn)生可辨認(rèn)反射,要借助直流高壓電源走脈沖電流法或弧反射法。云長(zhǎng)的檢測(cè)方法覆蓋低壓脈沖法、脈沖電流法(配合高壓脈沖電源)與多次脈沖法,另有衰減法,低壓脈沖法由儀器自身完成,其余幾種需配合外接高壓源,現(xiàn)場(chǎng)配置時(shí)要一并準(zhǔn)備。

2、用已知全長(zhǎng)反算波速,別直接套經(jīng)驗(yàn)值

波速既影響距離讀數(shù)的準(zhǔn)確性,也影響盲區(qū)折算出的米數(shù)。做法是先在完好相或同型號(hào)已知長(zhǎng)度電纜上測(cè)全長(zhǎng)反射,按 V=2L?/Δt 反算波速,再用于故障相。云長(zhǎng)的波速設(shè)定范圍為 100m/μs~300m/μs,把反算值落在這一區(qū)間內(nèi)即可。

3、窄脈沖掃近端,寬脈沖掃遠(yuǎn)端

先以窄脈沖掃一遍確認(rèn)近中段,看不到反射再加大脈寬延伸測(cè)程,兩次波形都存下來(lái)對(duì)照,拼出完整的一趟測(cè)距。云長(zhǎng)的脈沖寬度可調(diào)范圍為 40ns~20.5μs,兩端分別對(duì)應(yīng)近端細(xì)查與遠(yuǎn)端延伸。

4、增益夠用即止,邊調(diào)邊看拖尾

在選定的脈寬下由低到高調(diào)增益,目標(biāo)是把遠(yuǎn)處弱反射抬到可判讀水平,同時(shí)不讓發(fā)射拖尾出現(xiàn)削頂。出現(xiàn)削頂說(shuō)明增益偏高。先降一檔。削頂帶來(lái)的拖尾拉長(zhǎng)會(huì)直接擴(kuò)大有效盲區(qū)。

5、近端存疑時(shí),加接引線或換到對(duì)端測(cè)

本端測(cè)不出又懷疑故障在近端時(shí),有兩個(gè)辦法可用。一是在測(cè)試端與電纜本體之間串接一段已知長(zhǎng)度的同類電纜,把整條線路向遠(yuǎn)處平移,讀數(shù)減去串接長(zhǎng)度即為真實(shí)距離。二是換到電纜另一端測(cè),原先的近端盲區(qū)在另一端成了遠(yuǎn)端,反射清晰可辨。

6、復(fù)核與記錄

讀數(shù)出來(lái)之后,把脈寬和增益各換一檔再測(cè)一遍,兩次差不出兩米才算站得住。差得多的時(shí)候多半是波速取值不對(duì),回頭按 V=2L?/Δt 重算一遍,不要取兩次的平均數(shù)去湊。記錄里寫(xiě)明脈寬檔位、增益檔位、波速取值及其反算依據(jù)、測(cè)試端位置、是否串接引線,后面接手的人不必再猜。這一步別省。測(cè)距給出的只是大致距離,按 DL/T 849.2-2019 的分工,隨后仍要由定點(diǎn)環(huán)節(jié)做精到米級(jí)的定點(diǎn)。

七、作業(yè)場(chǎng)景復(fù)現(xiàn):兩組可核對(duì)的數(shù)值

下面兩組數(shù)值按前文的關(guān)系式推演,用于核對(duì)量綱與判讀順序,供現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照參考,并非某一次具體搶修的記錄。

1、場(chǎng)景一:寬脈沖把近端故障吃掉

條件:10kV 交聯(lián)聚乙烯電纜段,全長(zhǎng) 1200m,完好相測(cè)得全長(zhǎng)反射時(shí)間差 15.0μs,按 V=2L?/Δt 反算波速為 160m/μs。故障相絕緣電阻偏低,屬低阻接地。

過(guò)程:先用寬脈沖檔(約 2μs)測(cè)故障相,按 L≈v·τ/2 估算遮蔽長(zhǎng)度約 160m。波形上能看到約 430m 處中間接頭的反射(對(duì)應(yīng)時(shí)間差約 5.38μs,落在遮蔽區(qū)間之外),近端一片平坦,沒(méi)有故障反射的跡象。把脈沖寬度壓到 40ns(0.04μs)后復(fù)測(cè),遮蔽長(zhǎng)度降到約 3.2m,此時(shí)約 1.19μs 處出現(xiàn)一個(gè)反極性反射——按 DL/T 849.1-2019 附錄 B 的極性判據(jù),反極性對(duì)應(yīng)低阻或短路,與絕緣電阻偏低的判斷吻合。

結(jié)果:按 L=v·Δt/2 讀數(shù)為 95m。以 160m/μs 波速、L=95m 代入 ±(0.5%·L+1m),允許誤差約 ±1.5m。隨后由定點(diǎn)環(huán)節(jié)在 94m 處確認(rèn)故障點(diǎn)并開(kāi)挖,與測(cè)距讀數(shù)相差一米,落在允許誤差之內(nèi)。

2、場(chǎng)景二:增益開(kāi)滿反而讓近端故障消失

條件:另一條 10kV 電纜段,全長(zhǎng) 800m,波速同樣按全長(zhǎng)反算得 160m/μs,使用窄脈沖 40ns 檔,儀器標(biāo)稱盲區(qū) 2m,對(duì)應(yīng)有效遮蔽時(shí)間約 25ns。

過(guò)程:故障實(shí)際位于離測(cè)試端約 18m 處,對(duì)應(yīng)時(shí)間差約 225ns,本應(yīng)遠(yuǎn)在遮蔽區(qū)間之外。操作員為看清遠(yuǎn)端弱反射,把增益調(diào)到接近滿檔,發(fā)射脈沖拖尾進(jìn)入飽和后被削頂,有效遮蔽時(shí)間被拉長(zhǎng)到約 300ns,折算遮蔽長(zhǎng)度約 24m,18m 處的反射由此被吞掉,波形上又變成一片平坦。

結(jié)果:把增益回調(diào)約 20dB 后,拖尾不再削頂,18m 處反射重新出現(xiàn),讀數(shù)與后續(xù)定點(diǎn)結(jié)果一致。這組對(duì)比說(shuō)明,增益的調(diào)節(jié)方向應(yīng)當(dāng)是夠用即止,遇到近端反射消失的情況,先把增益往下調(diào),別再往上加。

八、FAQ

1、落在盲區(qū)里的故障是不是完全測(cè)不到

不是。盲區(qū)是相對(duì)當(dāng)前測(cè)試端與當(dāng)前儀器設(shè)置而言的,改變其中任何一項(xiàng)都可能把故障點(diǎn)移出遮蔽區(qū)間。可用的辦法有三個(gè),一是把脈沖寬度調(diào)窄,二是在測(cè)試端串接一段已知長(zhǎng)度的同類電纜,三是換到電纜另一端測(cè)。三個(gè)辦法所需投入小,現(xiàn)場(chǎng)都能做,懷疑近端故障時(shí)應(yīng)逐一試過(guò)再下結(jié)論。

2、增益開(kāi)到滿檔能不能把盲區(qū)壓小

不能,而且方向相反。增益作用在幅度域,盲區(qū)是時(shí)間域的遮蔽,放大縱軸無(wú)法消除橫軸上的重疊。更需要注意的是,增益過(guò)高會(huì)讓發(fā)射拖尾進(jìn)入飽和并削頂,削頂后的拖尾在橫軸上拖得更寬,等效于把遮蔽區(qū)間拉長(zhǎng)。場(chǎng)景二的對(duì)比已經(jīng)給出量級(jí):有效遮蔽從約 25ns 被拉到約 300ns,折算長(zhǎng)度從 2m 擴(kuò)大到 24m。

3、盲區(qū)不大于 20m 是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嗎

這是 DL/T 849.1-2019 對(duì)閃測(cè)儀給出的性能指標(biāo)之一,屬產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的性能要求,2019-11-04 發(fā)布、2020-05-01 實(shí)施。儀器選型與驗(yàn)收時(shí)可據(jù)此核對(duì),云長(zhǎng)電纜故障測(cè)距儀的標(biāo)稱盲區(qū)為 2m。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)的實(shí)際盲區(qū)還受脈沖寬度、增益設(shè)置的影響,也受波速取值影響,未必等于標(biāo)稱值,所以操作上仍要按前文六個(gè)動(dòng)作去壓。

4、波速設(shè)錯(cuò)會(huì)帶來(lái)什么后果

后果有兩項(xiàng)。一是距離讀數(shù)整體偏大或偏小,因?yàn)樽x數(shù)是拿波速乘出來(lái)的,二是盲區(qū)折算出的米數(shù)隨之改變,同一遮蔽時(shí)間下波速取 300m/μs 折算出的長(zhǎng)度是取 100m/μs 時(shí)的三倍。正確做法是用已知全長(zhǎng)反算波速,即 V=2L?/Δt,別直接套經(jīng)驗(yàn)值。

5、測(cè)距出來(lái)之后還需要定點(diǎn)嗎

需要。測(cè)距給出的是大致距離,屬粗測(cè),其誤差要求為 ±(0.5%·L+1m),在長(zhǎng)線路上這個(gè)數(shù)值可達(dá)幾十米,靠這個(gè)范圍去開(kāi)挖并不現(xiàn)實(shí)。按 DL/T 849.2-2019 的分工,定點(diǎn)由聲磁同步法定點(diǎn)儀完成,測(cè)距與定點(diǎn)兩個(gè)階段依次進(jìn)行,判據(jù)分屬兩份文件。

九、結(jié)語(yǔ)

電纜故障測(cè)距的盲區(qū)由時(shí)間軸上的遮蔽決定,脈沖寬度與拖尾、接收恢復(fù)時(shí)間、采樣與光標(biāo)細(xì)分、近端結(jié)構(gòu)反射共同決定它的長(zhǎng)短,其中脈沖寬度是現(xiàn)場(chǎng)能直接調(diào)節(jié)、且對(duì)量級(jí)影響明顯的一項(xiàng)。增益不能消除盲區(qū),它只在幅度域起作用,調(diào)到過(guò)高時(shí)還會(huì)因拖尾削頂把有效盲區(qū)擴(kuò)大,操作上應(yīng)當(dāng)先按電纜長(zhǎng)度與懷疑位置定脈寬把遮蔽壓下去,再由低到高調(diào)增益抬升遠(yuǎn)處弱反射。標(biāo)準(zhǔn)層面的判據(jù)是清楚的:DL/T 849.1-2019 給出盲區(qū)不大于 20m、誤差 ±(0.5%·L+1m) 等指標(biāo)與 L=v·Δt/2 的換算式及極性判據(jù),JJF 2407.1-2026 于 2026-12-25 起實(shí)施可作校準(zhǔn)參照,定點(diǎn)環(huán)節(jié)則歸 DL/T 849.2-2019。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)建議養(yǎng)成兩個(gè)習(xí)慣:波形先窄后寬掃兩遍并都存下來(lái),讀數(shù)前先用已知全長(zhǎng)反算波速。懷疑近端有故障而本端測(cè)不出時(shí),換端測(cè)或串接引線比反復(fù)加增益有效得多。

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