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FZDW-B路燈電纜故障定位儀

概 述：

FZDW-B型路燈電纜故障定位儀是由發(fā)射機和路由接收機及對地接收機絕緣探測組成。本儀器是地埋線（低壓電纜）故障定位測試的儀表，適用于具有金屬導(dǎo)體（線對、護層、屏蔽層）的各種光纜、電纜、地埋線。其主要功能為對地絕緣不良點的定位測試，線纜路經(jīng)的探測。

本儀器采用了微電腦中央處理器及集成電路。其特點是接收靈敏度高，靜態(tài)漂移小，抗干擾能力強，工作更穩(wěn)定，準確度高。儀器更加皮實、耐用，從而降低了儀器返修率。由于儀器采用了電池供電，因此儀器具有體積小，重量輕，待電時間長便于攜帶等優(yōu)點

一、基本組成和主要用途

本儀表由以下三個部分組成：

l  發(fā)射機：自動測試地埋線（低壓電纜）對地阻抗，向被測地埋線（低壓電纜） 發(fā)送信號。

l  路由 接收機：在地埋線（低壓電纜）附近接收信號，探測地埋線電纜路由、埋深。

l  絕緣接收機（A字架）：探測地埋線（低壓電纜）金屬護套的對地絕緣故障。

FZDW-B路燈電纜故障定位儀

二、技術(shù)參數(shù)

2.1 發(fā)射機

輸出頻率：    4.8Hz　石英調(diào)制9.820KHz

輸出功率：    zui大2W

輸出電壓：    峰值zui大可達1000V

蜂 鳴 器：    提示發(fā)射機的工作狀態(tài)

故障指示：    連續(xù)監(jiān)控故障（范圍0～5MΩ）

電    池：    12V 7Ah 免維護鉛酸蓄電池（充滿后可連續(xù)工作5-12小時）

2.2 路由接收機

輸入    頻率： 9.820KHz

探測路由誤差： ±２cm

探測埋深誤差： ±５cm

電        池： 6節(jié)五號電池，連續(xù)工作80小時

2.3 絕緣接收機（A字架）

輸入 頻 率：    4.8Hz

靈  敏  度：    ≥500nV

靈敏度調(diào)節(jié)：    自動

動態(tài)  范圍：    >150dB

輸出  顯示：    箭頭指向故障點，12格條形碼指示信號強度，每格為６dB

電      池：    一節(jié)９V集成電池，連續(xù)工作100小時，開機時自動檢測電池電量

三、工作原理

3.1 基本理論

了解地埋線（低壓電纜）對地絕緣故障定位的理論,可以使操作者在探測過程中節(jié)省尋找故障的時間。電流和水流很像，當(dāng)檢測水管在何處有漏洞時，可以將管道的一端密封，在另一端注水，水就從管道的漏洞流出。地埋線（低壓電纜）金屬護套對地絕緣故障定位原理也是如此，將地埋線（低壓電纜）金屬護套的所有接地點斷開后，電流主要通過地埋線（低壓電纜）的故障點流向大地，用A字架可以探測到泄漏的電流。

待測地埋線（低壓電纜）故障定位的典型連接方式如圖1所示。

圖1　發(fā)射機連接

發(fā)射機發(fā)送4. 8Hz信號，地埋線（低壓電纜）故障點（F點）和地釬接地點(E點)構(gòu)成回路。電流從故障點流向大地，A字架的地針可以接收到此信號。電流經(jīng)過故障點流向大地，在大地中產(chǎn)生梯度分布電壓。如圖2所示。  

圖2  故障點和接地點處電場模型

A字架通過兩個地針拾取信號并判斷故障點的方向、遠近，顯示屏上的箭頭指向故障點，條形碼的多少(即信號強度)指示故障點的遠近、大小。

1.電壓梯度

圖2所示是故障點附近的情況。

2.等電位

圖2中同一圓上各點等電位。圖中長方框是A字架在不同位置的條形碼顯示。所以，當(dāng)A字架兩個地針插在同一圓上時，兩點間無電壓差，此時無條形碼顯示，箭頭將飄忽不定。當(dāng)故障點位于A字架兩個地針中間時會出現(xiàn)這種情況。當(dāng)A字架垂直于低壓電纜（地埋線），并處于地釬或故障點上時，也會出現(xiàn)上面的情況。因為在地釬附近也有一個電場，當(dāng)A字架從地釬向故障方向移動時，條形碼顯示降低；直到地釬和故障點中間位置處，此處信號強度zui弱，箭頭也將飄忽不定。

判定某處是否為故障點或在兩個故障點中間，應(yīng)繼續(xù)向前探測。若箭頭方向改變，則該處為故障點。若箭頭繼續(xù)向前指，則此處為中間點（非故障點），應(yīng)繼續(xù)前進。在前進過程中，信號強度將逐步加強，直到到達故障點。過了故障點，信號減弱。

幾乎70％的信號存在于地釬和故障點之間，A字架上顯示的信號強度與A字架兩個地針間電位差成正比。所以，當(dāng)某個地針插在故障點時，信號強度zui大。操作者可以根據(jù)A字架在地釬周圍的反應(yīng)來了解A字架在故障點周圍的反應(yīng)。如圖2所示，若周圍無其他地埋線（低壓電纜），則A字架在地釬周圍和故障點周圍的反應(yīng)是一樣的。從地釬到故障點的前進過程中，條形碼顯示會降低，直到到達故障點和接地點的中間位置，繼續(xù)前進，信號強度將逐漸增大，直到到達故障點。

3.多個故障點

在同一地埋線（低壓電纜）上相鄰兩個故障點的模型如圖3所示。 

圖3 多個故障點的電場模型

圖中只有兩個故障點，而沒有接地點。從遠處看，兩個故障點與單一故障點一樣，每個故障點周圍都形成電位梯度、等位圓。在近處，兩個獨立故障點成為一體，在兩個故障點中間存在一個區(qū)域，A字架會錯誤指示出另一個故障點。這是由于兩個故障點相互抵消的結(jié)果。若按5.2中的第7點所講的方法可以在這種情況下避免錯誤。我們建議在同一時刻,著重探測多個故障點中的一個，當(dāng)這個故障點準確定位時，應(yīng)修補好這個故障點后再繼續(xù)查找其他故障點。

4.相鄰線纜的影響

當(dāng)在地埋線（低壓電纜）故障點和地釬間存在一條相鄰的不絕緣線纜時，絕大部分電流不從大地返回而是沿著相鄰線纜傳送。這將使故障點周圍的信號模式縮小，從而減小了從故障點流出的電流。在探測故障點前，應(yīng)先探測故障地埋線（低壓電纜）的路由及其相鄰線纜，即可避免上述問題。 

四、操作說明

4.1探測前的準備工作

1.檢測電池電量

發(fā)  射  機：開機后，顯示電池電壓。若低于11.5V,建議充電。

絕緣接收機：開機后有幾秒鐘的電量顯示，如果顯示低于2個格或無顯示，應(yīng)更換電池。

2.懸空所有可能接地點

一般情況下，被測地埋線（低壓電纜）兩端與地是斷開的。有時，有經(jīng)驗的測試者根據(jù)發(fā)射機的顯示即可判斷出故障非常嚴重(此時幾乎沒有信號能通過故障點繼續(xù)向前傳送)，在這種情況下，可使遠端接地。

注意：發(fā)射機工作時，外部輸出線電壓峰值可達1000V，不要用手觸摸，以防觸電。不要把發(fā)射機接在有電的電纜上，否則會損壞發(fā)射機或發(fā)生電擊。不要將兩個輸出插孔直接短路，或?qū)⒓t、黑輸出線連接在一起，否則會損壞發(fā)射機。

4.2連接發(fā)射機

1.關(guān)閉發(fā)射機。

2.將紅、黑輸出線插入發(fā)射機上對應(yīng)的輸出插孔。

3.紅色輸出線與地埋線（低壓電纜）芯線相連。注意紅色輸出線的夾子不要與樹葉、草、泥等相連，否則會造成讀數(shù)誤差。

4.黑色輸出線沿與地埋線（低壓電纜）相反方向（或垂直方向）拉開。

5.將地釬插入地中，若地面過硬，可澆上些水，把黑色輸出線的夾子夾在地釬上，并保證接觸良好。注意地釬不要與其他線纜過近或穿過其他線纜。

6.打開發(fā)射機，顯示屏首先顯示電池電壓，然后顯示線路上阻抗值，并連續(xù)監(jiān)視阻抗值的變化。

7.測試絕緣故障阻抗。0～100KΩ為輕微故障，100K～500KΩ為中等故障，1MΩ以上為嚴重故障。發(fā)射機同時發(fā)送4.8Hz定位故障信號和9.820KHz探測路由信號。

4.3使用路由接收機探測線路路由和埋深

1.在發(fā)射機附近探測地埋線（低壓電纜）走向

在距發(fā)射機３米遠處繞發(fā)射機探測，用峰值法確定地埋線（低壓電纜）的走向。 

峰值法（粗測法）：當(dāng)探頭與探桿構(gòu)成90度角且平行于地面，并與地埋線（低壓電纜）走向垂直且在地埋線（低壓電纜）的正上方時接收信號zui強（表頭指針指示zui大，此點即為峰值點），這種探測方法稱為峰值法（見圖4）。沿地埋線（低壓電纜）走向左右移動探頭，信號均減弱（表頭指針指示下降），即中間聲音大（表頭指針指示較大），兩邊聲音?。ū眍^指針指示較?。?。所測得峰值點的連線即為地埋線（低壓電纜）的走向。用于路由的粗測。

 圖4  峰值法                                

   圖5  空值法（啞點法）

空值法（也叫啞點法）：如果將探頭與探桿轉(zhuǎn)成0度角，探頭垂直于地面，在地埋線（低壓電纜）正上方時，接收到的信號zui弱（表頭指針指示zui小，此點即為空值點），這種探測方法稱為空值法，或叫啞點法（見圖5）。沿地埋線（低壓電纜）走向左右移動探頭，接收的信號變強（表頭指針指示增大），即中間聲音?。ū眍^指針指示較小），兩邊聲音大（表頭指針指示較大）。其空值點（或啞點）的連線就是地埋線（低壓電纜）的走向。用于路由的精測

路由接收機蜂鳴器所發(fā)出聲音的大小與表頭指針指示的大小同步。以下為探測地埋線（低壓電纜）路由的步驟：

① 打開路由接收機電源旋鈕

② 在起始處尋找所測地埋線（低壓電纜）走向

距離發(fā)射機連接處３米以外，用上面所講的峰值法探測附近的每一根線纜，表頭指針指示zui高處即是待測地埋線（低壓電纜）。

③ 繼續(xù)前進探測地埋線（低壓電纜）路由

此時換用空值法探測地埋線（低壓電纜）路由，因為這種方法在沒有其他干擾的情況下探測更準確。在探測過程中，地埋線（低壓電纜）上的信號強度會隨著距離增加而減弱。為保證探測的準確性，應(yīng)使路由接收機在接收強信號時，表頭指針處在60-80μA之間，所以應(yīng)及時調(diào)整電源旋鈕。

3.探測地埋線（低壓電纜）埋深

探測地埋線（低壓電纜）埋深的準確度會受到土壤條件、相鄰線纜和線纜金屬材料的影響。

三角法：首先用空值法找出地埋線（低壓電纜）路由，定此點為A點；然后再將探頭轉(zhuǎn)45度角（與探桿），探頭筒軸線下端貼地面垂直對準地埋線（低壓電纜）的走向，左（右）水平移動，當(dāng)接收到的信號*次出現(xiàn)空值，即表針回到zui小點上時，記下該點為B（C），其地面上AB（AC）點的直線距離就是地埋線（低壓電纜）的埋深 AD。一般誤差在±5CM左右。（見圖6）

實際埋深＝AD+修正系數(shù)δ（δ＝±5CM）

圖6

4.4使用絕緣接收機（Ａ字架）探測對地絕緣故障

1.電源開關(guān)

按一下電源開關(guān)將打開絕緣接收機，再按一下將關(guān)閉絕緣接收機。

2.液晶屏顯示

絕緣接收機開機后，開始幾秒鐘內(nèi)顯示電池電量。在正常工作過程中，顯示所接收的信號強度，如圖7所示。

3.海綿 

圖7?。磷旨芸刂萍帮@示

A字架可選配海綿套，在干燥或較硬的地面上測量時可以把海綿套加濕后套在地針上來探測。

4.校準

連續(xù)工作30分鐘應(yīng)重新開關(guān)機一次，使絕緣接收機與發(fā)射機同步（即同時開、關(guān)接收機和發(fā)射機），保持校準。校準工作可以在接地點或故障點附近實現(xiàn)。在接地點，A字架黑色地針靠近接地點方向；在故障點處，A字架白色地針必須靠近故障點方向。建議每當(dāng)靠近故障點時,就重新校準一次。

在接地點附近時,校準步驟如下：

① 將黑色地針指向接地點，另一地針遠離接地點；

② 將A字架地針插入地中；

③ 打開絕緣接收機，等到有箭頭閃爍(即電池電量測試完畢)；

④ 如果箭頭指向遠離接地點的方向，則線路存在絕緣故障點；

⑤ 如果箭頭指向接地點，則*點或發(fā)射機和A字架接地不良。

5.檢驗地埋線（低壓電纜）上是否存在故障點

① 將A字架地針從地中拔出；

② 旋轉(zhuǎn)180°再插入地中，箭頭仍指向遠離地釬方向。此時,可斷定線路上有故障點存在。

6.探測絕緣故障

① A字架沿與被測地埋線（低壓電纜）平行方向前進；

② 每３～６米插一次A字架(具體間隔應(yīng)視實際地面狀況而定。若地面較濕潤時,間隔可稍大；反之,間隔要稍小)，沿著箭頭方向前進。前進過程中,應(yīng)確保A字架兩個地針插入地中時與大地接觸良好，這樣可以保證接收到信號；

③ 在前進過程中，若A字架上條形碼的顯示格數(shù)發(fā)生顯著變化(即接收到的信號強度增加很大)，說明A字架已靠近故障點，此時應(yīng)減小A字架每次移動的距離，以免漏過故障點。此時，建議重新校準A字架；

④ 當(dāng)箭頭改變方向時，往回探測；

⑤ 每0.5米插一次A字架，直到箭頭再次改變方向；然后將A字架旋轉(zhuǎn)180°，查找可疑故障點的原因，如是否zui近挖掘過土地；

⑥ 繼續(xù)移動A字架，直到一點輕微的移動引起箭頭方向改變，則故障點位于A字架的中心處下方。

注意:在A字架前進的過程中,若A字架上條形碼的顯示格數(shù)幾乎沒有變化,而箭頭突然反向時,應(yīng)重新校準A字架或檢查發(fā)射機是否工作正常。

7.檢驗故障點

① 將A字架移到地埋線（低壓電纜）的一側(cè)；

② 在可疑點處，將A字架地針沿各個方向插入地中（如順時針方向）；

③ 箭頭應(yīng)一直指向故障點；

圖8確認故障點④ 將另一個地針插入可疑故障點處重復(fù)以上過程，箭頭也一直指向故障點。如圖8所示。 

五、 特殊情況

5.1路由探測

1.相鄰線纜的影響

當(dāng)在地埋線（低壓電纜）一側(cè)所測信號強度比另一側(cè)低很多時，可能是受到與地埋線（低壓電纜）相鄰的其他線纜的影響。這時，應(yīng)重新插地釬，使地線盡量不穿過任何相鄰線纜，且地釬與被測地埋線（低壓電纜）盡量遠些。此時采用峰值法測試，在表頭指針指示zui高處下方的線纜即為被測地埋線（低壓電纜）。

2.探測地埋線（低壓電纜）轉(zhuǎn)彎處

用空值法測試地埋線（低壓電纜）方位，應(yīng)以緩慢的速度接近地埋線（低壓電纜）轉(zhuǎn)彎處，這樣靠近地埋線（低壓電纜）的外側(cè)可測出轉(zhuǎn)彎的具體位置。而如果以較快的行進速度探測時，則會走過轉(zhuǎn)彎處而突然發(fā)現(xiàn)表頭指針升高，使人誤判。

3.環(huán)繞處探測

采用空值法探測。當(dāng)探頭到地埋線（低壓電纜）的環(huán)繞處時，如果探頭擺動到與環(huán)繞處相對的一側(cè)，路由接收機會反映出正常的峰值；而擺動到環(huán)繞處正上方時則會出現(xiàn)非常強的峰值。

4.在密集區(qū)探測

相鄰線纜會干擾路由接收機的正常接收。此時應(yīng)提高被測地埋線（低壓電纜）上的信號強度，降低相鄰線纜的信號強度。方法如下：

①把發(fā)射機換到被測地埋線（低壓電纜）的另一端發(fā)送信號；

②改善接地情況，移動地釬接地點。

5.2絕緣探測

當(dāng)故障點位于路面或其他不能測量的區(qū)域下面，應(yīng)使用以下方法測量：

1.垂直方法探測

仔細探測故障地埋線（低壓電纜）的路由，A字架與地埋線（低壓電纜）平行。當(dāng)從接地點離開時，條形碼顯示格數(shù)會不斷下降至某一值，當(dāng)接近故障點時條形碼顯示格數(shù)開始上升,直到到達故障點。當(dāng)A字架的中間點位于護套絕緣故障點的垂直線上時，箭頭方向指示將快速變化，顯示格數(shù)變?yōu)榱?實際中,顯示格數(shù)多為1～2格)。如圖9所示。

                         圖9　垂直方法探測

2.三角法探測

如圖10所示，此處為接收信號強度zui小點。若A字架的位置在一個等位圓上，A字架中間點的垂直線經(jīng)過故障點，任何兩條這種垂直線的交點就是故障點的位置。為找到等位圓（如圖11所示），將A字架一個地針插入地中，以該地針為軸旋轉(zhuǎn)A字架，直到找到一點，在此處箭頭顯示飄忽不定。此時A字架兩地針位于一個等位圓上，其中垂線指向故障點。記下這條中垂線，并在附近再用A字架找到一條中垂線，兩條線的交點即為故障點處。

圖10　三角法探測                                   圖11　等位圓定位

3.位于路面下的故障點的探測方法

故障點位于路面或其他硬表面下方時，可使用海綿套。將海綿套浸上水，將A字架地針插入海綿套，按正常情況的方法探測即可。探測時應(yīng)保證海綿套盡量潮濕，但不要使兩個海綿套被水形成連接，而使信號短路。

4.長線路的探測方法

探測絕緣故障點的過程中，隨著故障點與發(fā)射機距離的增加，A字架接收的信號會有比例的下降。當(dāng)信號強度降低到A字架無法接收到時，就會無法探測。

于地埋線（低壓電纜）較長或其他原因引起接收信號較弱而無法探測時，可以通過使用附加線纜的方法增大A字架兩個地針間的距離，從而提高A字架的靈敏度。如圖12所示。圖12　附加線纜的使用 

5.高低阻抗絕緣故障點的探測

在探測故障點前了解地埋線（低壓電纜）金屬護套對地絕緣故障的嚴重性，即測量地埋線（低壓電纜）金屬護套對地絕緣阻抗，對探測故障點很有好處。當(dāng)?shù)孛鏉穸容^大或地埋線（低壓電纜）破損較嚴重時，所探測的故障點阻抗較低，一般小于５ＫΩ。當(dāng)?shù)孛鏉穸容^小或地埋線（低壓電纜）破損較輕時，所探測的故障點阻抗較高，一般為１～３ＭΩ。地埋線（低壓電纜）上的故障點阻抗較小時，由于地埋線（低壓電纜）上的信號強度較強，所以很容易探測到故障點。一般來說，故障越嚴重，Ａ字架顯示屏顯示的條形碼格數(shù)越多。

地埋線（低壓電纜）金屬護套對地阻抗較大的故障點較難探測。一般來說，故障點阻抗越大，A字架對故障信號響應(yīng)的范圍越小。因此在探測阻抗較大的故障點時，應(yīng)先探測出地埋線（低壓電纜）的路由。

6.高阻抗故障地埋線（低壓電纜）阻抗的降低

地埋線（低壓電纜）探測幾分鐘后，由于地埋線（低壓電纜）上傳輸?shù)陌l(fā)射機信號會增強故障點的導(dǎo)電性，將引起地埋線（低壓電纜）絕緣阻抗的降低。

7.多個故障點的探測

探測地埋線（低壓電纜）上同時存在的多個故障點是zui困難的。在這種情況下，應(yīng)先準確定位地埋線（低壓電纜）的路由。盡量在地埋線（低壓電纜）上方探測，并確認每一個可疑故障點。在探測多個故障點時*的方法是：盡可能先修補已確認的故障點，然后再繼續(xù)探測。如圖3所示。

FZDW-B路燈電纜故障定位儀

六、 注意事項

發(fā)射機、路由接收機和絕緣接收機的電池電量不足時應(yīng)給電池充電或更換電池，發(fā)射機和絕緣接收機有自動測試電池電壓的功能，可以隨時檢測電池電壓，路由接收機的電池可連續(xù)使用10個工作日。

此儀器用于戶外工作。應(yīng)保持儀器清潔、干燥，不使用時，應(yīng)將儀器放入包裝箱內(nèi)，在低溫、干燥的地方保存。在每次工作前，應(yīng)檢測發(fā)射機、路由接收機和絕緣接收機的電池電量。在長時間不使用該儀表時，應(yīng)取出路由接收機中的電池；應(yīng)每隔５～６個月給發(fā)射機充一次電，以防蓄電池老化。

６.1 發(fā)射機電池充電方法

*充電需要10－20小時。

1.關(guān)閉發(fā)射機；

2.將充電器的電源插頭插入220V/50Hz交流電插座，充電器亮綠燈；

3.將充電器的充電塞頭插入發(fā)射機上的充電塞孔，充電器亮紅燈，充電器進入充電狀態(tài)，充電10-20小時后可認為充電完畢；

4.充電完畢后，拔出充電塞頭。打開發(fā)射機，顯示電池電壓。

６.2 路由接收機電池更換方法

1.準備6節(jié)五號電池；

2.打開電池盒蓋；

3.取出舊電池，換上新電池，注意電池極性；

4.蓋上電池盒蓋。

６.3 絕緣接收機電池更換方法

在絕緣接收機主體部分的下面有兩個螺釘，擰下這兩個螺釘就可以打開電池盒蓋，用一節(jié)新的9V集成電池更換舊電池，然后合上電池盒蓋，擰緊螺釘。