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一、低壓脈沖反射法工作原理

    1. 應(yīng)用范圍

    低壓脈沖反射法(以下簡(jiǎn)稱脈沖法)用于測(cè)量電纜的低阻、短路與斷路故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)這類故障約占電纜故障的10%左右。低壓脈沖法還可用于測(cè)量電纜的長(zhǎng)度、電磁波在電纜中的傳播速度，還可用于區(qū)分電纜的中間頭、T型接頭與終端頭等。

   2. 工作原理

   測(cè)試時(shí)，向電纜輸入一低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)，如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，回送到測(cè)量點(diǎn)被儀器記錄下來(lái)，如圖1所示：

 
圖1   低壓脈沖反射原理圖

   圖1中，波形上發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差△t，對(duì)應(yīng)脈沖在測(cè)量點(diǎn)與阻抗不匹配點(diǎn)往返一次的時(shí)間，已知脈沖在電纜中的波速度V，則阻抗不匹配點(diǎn)距離，可由下式計(jì)算。

                     L=V·△t/2 

   通過(guò)識(shí)別反射脈沖的極性，可以判定故障的性質(zhì)。斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，而短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反。

   由計(jì)算公式我們知道，脈沖在電纜中的波速度對(duì)于準(zhǔn)確地計(jì)算出故障距離很關(guān)鍵。在不清楚電纜的波速度值的情況下，可用如下方法測(cè)量。如已知被測(cè)電纜的長(zhǎng)度，根據(jù)發(fā)送脈沖與電纜終端反射脈沖之間的時(shí)間△t，可推算出

電纜中的波速度：

                    V=2·L/△t 

   3. 發(fā)射脈沖的選擇

  （1) 脈沖的形狀

  電纜故障測(cè)量?jī)x器使用的電壓脈沖一般有矩形、指數(shù)、鐘形（又叫升余弦）等。由于矩形脈沖形成比較容易，故應(yīng)用的比較多。

  （2) 脈沖的寬度

  脈沖總有一定的時(shí)間寬度，假定為τ，則在τ時(shí)刻以內(nèi)到來(lái)的反射脈沖與發(fā)射脈沖相重迭，無(wú)法區(qū)分出來(lái)，因此就不能測(cè)出故障點(diǎn)距離，出現(xiàn)了測(cè)試盲區(qū)。假設(shè)脈沖發(fā)射寬度是0.2 μs，電纜波速度是160m / μs，其測(cè)量盲區(qū)就是16米，儀器發(fā)送脈沖愈寬，測(cè)量盲區(qū)愈大。從減小盲區(qū)的角度看，發(fā)送脈沖寬度窄一些好，但脈沖愈窄，它所包含的高頻成分愈豐富，而線路高頻損耗大，使反射脈沖幅值過(guò)小，畸變嚴(yán)重，影響遠(yuǎn)距離故障的測(cè)量效果。為解決這一問題，脈沖反射儀器（也叫閃測(cè)儀）把脈沖寬度分成幾個(gè)范圍，根據(jù)測(cè)量距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇脈沖寬度，測(cè)量距離愈遠(yuǎn)，脈沖愈寬。
    目前市場(chǎng)上技術(shù)zui為成熟的單片機(jī)型電纜故障測(cè)試儀，采用的低壓脈沖寬度為0.2μs/2 μs兩檔，分別用于測(cè)量短電纜以及長(zhǎng)電纜。

   二、脈沖反射波形的分析理解

   1. 脈沖反射波形反映電纜故障相知與電纜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

   觀察電纜的低壓脈沖反射波形除，可以找出故障點(diǎn)的位置以及判別故障性質(zhì)，還有利于了解復(fù)雜電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這一優(yōu)點(diǎn)是電橋法*的。而實(shí)際的測(cè)量波形往往變化較多，需要操作人員具有起碼的測(cè)試訓(xùn)練和一定的測(cè)量經(jīng)驗(yàn)和技巧，能否正確地理解反射波形是準(zhǔn)確地測(cè)出故障距離及了解電纜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

   圖 2.a 給出了一個(gè)有低阻故障的電纜，中間有接頭J，圖2.b給出了向電纜注入一低壓脈沖測(cè)得的脈沖反射波形。類似于透視用的X光片，被測(cè)電纜結(jié)構(gòu)（狀態(tài)）以波形的形式直觀地呈現(xiàn)在儀器的屏幕上。

                圖2   中間有接頭的電纜脈沖反射波形

   把波形上任一點(diǎn)的時(shí)間坐標(biāo)乘以二分之一的波速度，換算成距離，則電纜上所有的阻抗不匹配點(diǎn)，如中間接頭J、故障點(diǎn)F、電纜的開路終端B，均按實(shí)

際的距離以脈沖的形式出現(xiàn)在波形上。根據(jù)脈沖的極性與大小可判別阻抗不匹配的性質(zhì)（例如低阻還是開路）與嚴(yán)重程度。一般來(lái)說(shuō)，開路與短路故障反射比較強(qiáng)，而中間接頭反射較弱。低阻故障電阻值愈小，反射愈強(qiáng)烈。
   需要說(shuō)明的是，中間接頭的反射，不一定一定是正反射，有可能是負(fù)反射，或者沒有反射，這個(gè)*與接頭處特性阻抗有關(guān)，與絕緣電阻無(wú)關(guān)。接頭點(diǎn)反射大小，不一定代表該接頭有故障，要綜合分析判斷。