FZDW-B路灯电缆故障定位仪

概 述：

FZDW-B型路灯电缆故障定位仪是由发射机和路由接收机及对地接收机绝缘探测组成。本仪器是地埋线（低压电缆）故障定位测试的仪表，适用于具有金属导体（线对、护层、屏蔽层）的各种光缆、电缆、地埋线。其主要功能为对地绝缘不良点的定位测试，线缆路经的探测。

本仪器采用了微电脑中央处理器及集成电路。其特点是接收灵敏度高，静态漂移小，抗干扰能力强，工作更稳定，准确度高。仪器更加皮实、耐用，从而降低了仪器返修率。由于仪器采用了电池供电，因此仪器具有体积小，重量轻，待电时间长便于携带等优点

一、基本组成和主要用途

本仪表由以下三个部分组成：

l  发射机：自动测试地埋线（低压电缆）对地阻抗，向被测地埋线（低压电缆） 发送信号。

l  路由 接收机：在地埋线（低压电缆）附近接收信号，探测地埋线电缆路由、埋深。

l  绝缘接收机（A字架）：探测地埋线（低压电缆）金属护套的对地绝缘故障。

FZDW-B路灯电缆故障定位仪

二、技术参数

2.1 发射机

输出频率：    4.8Hz　石英调制9.820KHz

输出功率：    zui大2W

输出电压：    峰值zui大可达1000V

蜂 鸣 器：    提示发射机的工作状态

故障指示：    连续监控故障（范围0～5MΩ）

电    池：    12V 7Ah 免维护铅酸蓄电池（充满后可连续工作5-12小时）

2.2 路由接收机

输入    频率： 9.820KHz

探测路由误差： ±２cm

探测埋深误差： ±５cm

电        池： 6节五号电池，连续工作80小时

2.3 绝缘接收机（A字架）

输入 频 率：    4.8Hz

灵  敏  度：    ≥500nV

灵敏度调节：    自动

动态  范围：    >150dB

输出  显示：    箭头指向故障点，12格条形码指示信号强度，每格为６dB

电      池：    一节９V集成电池，连续工作100小时，开机时自动检测电池电量

三、工作原理

3.1 基本理论

了解地埋线（低压电缆）对地绝缘故障定位的理论,可以使操作者在探测过程中节省寻找故障的时间。电流和水流很像，当检测水管在何处有漏洞时，可以将管道的一端密封，在另一端注水，水就从管道的漏洞流出。地埋线（低压电缆）金属护套对地绝缘故障定位原理也是如此，将地埋线（低压电缆）金属护套的所有接地点断开后，电流主要通过地埋线（低压电缆）的故障点流向大地，用A字架可以探测到泄漏的电流。

待测地埋线（低压电缆）故障定位的典型连接方式如图1所示。

图1　发射机连接

发射机发送4. 8Hz信号，地埋线（低压电缆）故障点（F点）和地钎接地点(E点)构成回路。电流从故障点流向大地，A字架的地针可以接收到此信号。电流经过故障点流向大地，在大地中产生梯度分布电压。如图2所示。  

图2  故障点和接地点处电场模型

A字架通过两个地针拾取信号并判断故障点的方向、远近，显示屏上的箭头指向故障点，条形码的多少(即信号强度)指示故障点的远近、大小。

1.电压梯度

图2所示是故障点附近的情况。

2.等电位

图2中同一圆上各点等电位。图中长方框是A字架在不同位置的条形码显示。所以，当A字架两个地针插在同一圆上时，两点间无电压差，此时无条形码显示，箭头将飘忽不定。当故障点位于A字架两个地针中间时会出现这种情况。当A字架垂直于低压电缆（地埋线），并处于地钎或故障点上时，也会出现上面的情况。因为在地钎附近也有一个电场，当A字架从地钎向故障方向移动时，条形码显示降低；直到地钎和故障点中间位置处，此处信号强度zui弱，箭头也将飘忽不定。

判定某处是否为故障点或在两个故障点中间，应继续向前探测。若箭头方向改变，则该处为故障点。若箭头继续向前指，则此处为中间点（非故障点），应继续前进。在前进过程中，信号强度将逐步加强，直到到达故障点。过了故障点，信号减弱。

几乎70％的信号存在于地钎和故障点之间，A字架上显示的信号强度与A字架两个地针间电位差成正比。所以，当某个地针插在故障点时，信号强度zui大。操作者可以根据A字架在地钎周围的反应来了解A字架在故障点周围的反应。如图2所示，若周围无其他地埋线（低压电缆），则A字架在地钎周围和故障点周围的反应是一样的。从地钎到故障点的前进过程中，条形码显示会降低，直到到达故障点和接地点的中间位置，继续前进，信号强度将逐渐增大，直到到达故障点。

3.多个故障点

在同一地埋线（低压电缆）上相邻两个故障点的模型如图3所示。 

图3 多个故障点的电场模型

图中只有两个故障点，而没有接地点。从远处看，两个故障点与单一故障点一样，每个故障点周围都形成电位梯度、等位圆。在近处，两个独立故障点成为一体，在两个故障点中间存在一个区域，A字架会错误指示出另一个故障点。这是由于两个故障点相互抵消的结果。若按5.2中的第7点所讲的方法可以在这种情况下避免错误。我们建议在同一时刻,着重探测多个故障点中的一个，当这个故障点准确定位时，应修补好这个故障点后再继续查找其他故障点。

4.相邻线缆的影响

当在地埋线（低压电缆）故障点和地钎间存在一条相邻的不绝缘线缆时，绝大部分电流不从大地返回而是沿着相邻线缆传送。这将使故障点周围的信号模式缩小，从而减小了从故障点流出的电流。在探测故障点前，应先探测故障地埋线（低压电缆）的路由及其相邻线缆，即可避免上述问题。 

四、操作说明

4.1探测前的准备工作

1.检测电池电量

发  射  机：开机后，显示电池电压。若低于11.5V,建议充电。

绝缘接收机：开机后有几秒钟的电量显示，如果显示低于2个格或无显示，应更换电池。

2.悬空所有可能接地点

一般情况下，被测地埋线（低压电缆）两端与地是断开的。有时，有经验的测试者根据发射机的显示即可判断出故障非常严重(此时几乎没有信号能通过故障点继续向前传送)，在这种情况下，可使远端接地。

注意：发射机工作时，外部输出线电压峰值可达1000V，不要用手触摸，以防触电。不要把发射机接在有电的电缆上，否则会损坏发射机或发生电击。不要将两个输出插孔直接短路，或将红、黑输出线连接在一起，否则会损坏发射机。

4.2连接发射机

1.关闭发射机。

2.将红、黑输出线插入发射机上对应的输出插孔。

3.红色输出线与地埋线（低压电缆）芯线相连。注意红色输出线的夹子不要与树叶、草、泥等相连，否则会造成读数误差。

4.黑色输出线沿与地埋线（低压电缆）相反方向（或垂直方向）拉开。

5.将地钎插入地中，若地面过硬，可浇上些水，把黑色输出线的夹子夹在地钎上，并保证接触良好。注意地钎不要与其他线缆过近或穿过其他线缆。

6.打开发射机，显示屏首先显示电池电压，然后显示线路上阻抗值，并连续监视阻抗值的变化。

7.测试绝缘故障阻抗。0～100KΩ为轻微故障，100K～500KΩ为中等故障，1MΩ以上为严重故障。发射机同时发送4.8Hz定位故障信号和9.820KHz探测路由信号。

4.3使用路由接收机探测线路路由和埋深

1.在发射机附近探测地埋线（低压电缆）走向

在距发射机３米远处绕发射机探测，用峰值法确定地埋线（低压电缆）的走向。 

峰值法（粗测法）：当探头与探杆构成90度角且平行于地面，并与地埋线（低压电缆）走向垂直且在地埋线（低压电缆）的正上方时接收信号zui强（表头指针指示zui大，此点即为峰值点），这种探测方法称为峰值法（见图4）。沿地埋线（低压电缆）走向左右移动探头，信号均减弱（表头指针指示下降），即中间声音大（表头指针指示较大），两边声音小（表头指针指示较小）。所测得峰值点的连线即为地埋线（低压电缆）的走向。用于路由的粗测。

 图4  峰值法                                

   图5  空值法（哑点法）

空值法（也叫哑点法）：如果将探头与探杆转成0度角，探头垂直于地面，在地埋线（低压电缆）正上方时，接收到的信号zui弱（表头指针指示zui小，此点即为空值点），这种探测方法称为空值法，或叫哑点法（见图5）。沿地埋线（低压电缆）走向左右移动探头，接收的信号变强（表头指针指示增大），即中间声音小（表头指针指示较小），两边声音大（表头指针指示较大）。其空值点（或哑点）的连线就是地埋线（低压电缆）的走向。用于路由的精测

路由接收机蜂鸣器所发出声音的大小与表头指针指示的大小同步。以下为探测地埋线（低压电缆）路由的步骤：

① 打开路由接收机电源旋钮

② 在起始处寻找所测地埋线（低压电缆）走向

距离发射机连接处３米以外，用上面所讲的峰值法探测附近的每一根线缆，表头指针指示zui高处即是待测地埋线（低压电缆）。

③ 继续前进探测地埋线（低压电缆）路由

此时换用空值法探测地埋线（低压电缆）路由，因为这种方法在没有其他干扰的情况下探测更准确。在探测过程中，地埋线（低压电缆）上的信号强度会随着距离增加而减弱。为保证探测的准确性，应使路由接收机在接收强信号时，表头指针处在60-80μA之间，所以应及时调整电源旋钮。

3.探测地埋线（低压电缆）埋深

探测地埋线（低压电缆）埋深的准确度会受到土壤条件、相邻线缆和线缆金属材料的影响。

三角法：首先用空值法找出地埋线（低压电缆）路由，定此点为A点；然后再将探头转45度角（与探杆），探头筒轴线下端贴地面垂直对准地埋线（低压电缆）的走向，左（右）水平移动，当接收到的信号*次出现空值，即表针回到zui小点上时，记下该点为B（C），其地面上AB（AC）点的直线距离就是地埋线（低压电缆）的埋深 AD。一般误差在±5CM左右。（见图6）

实际埋深＝AD+修正系数δ（δ＝±5CM）

图6

4.4使用绝缘接收机（Ａ字架）探测对地绝缘故障

1.电源开关

按一下电源开关将打开绝缘接收机，再按一下将关闭绝缘接收机。

2.液晶屏显示

绝缘接收机开机后，开始几秒钟内显示电池电量。在正常工作过程中，显示所接收的信号强度，如图7所示。

3.海绵 

图7　Ａ字架控制及显示

A字架可选配海绵套，在干燥或较硬的地面上测量时可以把海绵套加湿后套在地针上来探测。

4.校准

连续工作30分钟应重新开关机一次，使绝缘接收机与发射机同步（即同时开、关接收机和发射机），保持校准。校准工作可以在接地点或故障点附近实现。在接地点，A字架黑色地针靠近接地点方向；在故障点处，A字架白色地针必须靠近故障点方向。建议每当靠近故障点时,就重新校准一次。

在接地点附近时,校准步骤如下：

① 将黑色地针指向接地点，另一地针远离接地点；

② 将A字架地针插入地中；

③ 打开绝缘接收机，等到有箭头闪烁(即电池电量测试完毕)；

④ 如果箭头指向远离接地点的方向，则线路存在绝缘故障点；

⑤ 如果箭头指向接地点，则*点或发射机和A字架接地不良。

5.检验地埋线（低压电缆）上是否存在故障点

① 将A字架地针从地中拔出；

② 旋转180°再插入地中，箭头仍指向远离地钎方向。此时,可断定线路上有故障点存在。

6.探测绝缘故障

① A字架沿与被测地埋线（低压电缆）平行方向前进；

② 每３～６米插一次A字架(具体间隔应视实际地面状况而定。若地面较湿润时,间隔可稍大；反之,间隔要稍小)，沿着箭头方向前进。前进过程中,应确保A字架两个地针插入地中时与大地接触良好，这样可以保证接收到信号；

③ 在前进过程中，若A字架上条形码的显示格数发生显著变化(即接收到的信号强度增加很大)，说明A字架已靠近故障点，此时应减小A字架每次移动的距离，以免漏过故障点。此时，建议重新校准A字架；

④ 当箭头改变方向时，往回探测；

⑤ 每0.5米插一次A字架，直到箭头再次改变方向；然后将A字架旋转180°，查找可疑故障点的原因，如是否zui近挖掘过土地；

⑥ 继续移动A字架，直到一点轻微的移动引起箭头方向改变，则故障点位于A字架的中心处下方。

注意:在A字架前进的过程中,若A字架上条形码的显示格数几乎没有变化,而箭头突然反向时,应重新校准A字架或检查发射机是否工作正常。

7.检验故障点

① 将A字架移到地埋线（低压电缆）的一侧；

② 在可疑点处，将A字架地针沿各个方向插入地中（如顺时针方向）；

③ 箭头应一直指向故障点；

图8确认故障点④ 将另一个地针插入可疑故障点处重复以上过程，箭头也一直指向故障点。如图8所示。 

五、 特殊情况

5.1路由探测

1.相邻线缆的影响

当在地埋线（低压电缆）一侧所测信号强度比另一侧低很多时，可能是受到与地埋线（低压电缆）相邻的其他线缆的影响。这时，应重新插地钎，使地线尽量不穿过任何相邻线缆，且地钎与被测地埋线（低压电缆）尽量远些。此时采用峰值法测试，在表头指针指示zui高处下方的线缆即为被测地埋线（低压电缆）。

2.探测地埋线（低压电缆）转弯处

用空值法测试地埋线（低压电缆）方位，应以缓慢的速度接近地埋线（低压电缆）转弯处，这样靠近地埋线（低压电缆）的外侧可测出转弯的具体位置。而如果以较快的行进速度探测时，则会走过转弯处而突然发现表头指针升高，使人误判。

3.环绕处探测

采用空值法探测。当探头到地埋线（低压电缆）的环绕处时，如果探头摆动到与环绕处相对的一侧，路由接收机会反映出正常的峰值；而摆动到环绕处正上方时则会出现非常强的峰值。

4.在密集区探测

相邻线缆会干扰路由接收机的正常接收。此时应提高被测地埋线（低压电缆）上的信号强度，降低相邻线缆的信号强度。方法如下：

①把发射机换到被测地埋线（低压电缆）的另一端发送信号；

②改善接地情况，移动地钎接地点。

5.2绝缘探测

当故障点位于路面或其他不能测量的区域下面，应使用以下方法测量：

1.垂直方法探测

仔细探测故障地埋线（低压电缆）的路由，A字架与地埋线（低压电缆）平行。当从接地点离开时，条形码显示格数会不断下降至某一值，当接近故障点时条形码显示格数开始上升,直到到达故障点。当A字架的中间点位于护套绝缘故障点的垂直线上时，箭头方向指示将快速变化，显示格数变为零(实际中,显示格数多为1～2格)。如图9所示。

                         图9　垂直方法探测

2.三角法探测

如图10所示，此处为接收信号强度zui小点。若A字架的位置在一个等位圆上，A字架中间点的垂直线经过故障点，任何两条这种垂直线的交点就是故障点的位置。为找到等位圆（如图11所示），将A字架一个地针插入地中，以该地针为轴旋转A字架，直到找到一点，在此处箭头显示飘忽不定。此时A字架两地针位于一个等位圆上，其中垂线指向故障点。记下这条中垂线，并在附近再用A字架找到一条中垂线，两条线的交点即为故障点处。

图10　三角法探测                                   图11　等位圆定位

3.位于路面下的故障点的探测方法

故障点位于路面或其他硬表面下方时，可使用海绵套。将海绵套浸上水，将A字架地针插入海绵套，按正常情况的方法探测即可。探测时应保证海绵套尽量潮湿，但不要使两个海绵套被水形成连接，而使信号短路。

4.长线路的探测方法

探测绝缘故障点的过程中，随着故障点与发射机距离的增加，A字架接收的信号会有比例的下降。当信号强度降低到A字架无法接收到时，就会无法探测。

于地埋线（低压电缆）较长或其他原因引起接收信号较弱而无法探测时，可以通过使用附加线缆的方法增大A字架两个地针间的距离，从而提高A字架的灵敏度。如图12所示。图12　附加线缆的使用 

5.高低阻抗绝缘故障点的探测

在探测故障点前了解地埋线（低压电缆）金属护套对地绝缘故障的严重性，即测量地埋线（低压电缆）金属护套对地绝缘阻抗，对探测故障点很有好处。当地面湿度较大或地埋线（低压电缆）破损较严重时，所探测的故障点阻抗较低，一般小于５ＫΩ。当地面湿度较小或地埋线（低压电缆）破损较轻时，所探测的故障点阻抗较高，一般为１～３ＭΩ。地埋线（低压电缆）上的故障点阻抗较小时，由于地埋线（低压电缆）上的信号强度较强，所以很容易探测到故障点。一般来说，故障越严重，Ａ字架显示屏显示的条形码格数越多。

地埋线（低压电缆）金属护套对地阻抗较大的故障点较难探测。一般来说，故障点阻抗越大，A字架对故障信号响应的范围越小。因此在探测阻抗较大的故障点时，应先探测出地埋线（低压电缆）的路由。

6.高阻抗故障地埋线（低压电缆）阻抗的降低

地埋线（低压电缆）探测几分钟后，由于地埋线（低压电缆）上传输的发射机信号会增强故障点的导电性，将引起地埋线（低压电缆）绝缘阻抗的降低。

7.多个故障点的探测

探测地埋线（低压电缆）上同时存在的多个故障点是zui困难的。在这种情况下，应先准确定位地埋线（低压电缆）的路由。尽量在地埋线（低压电缆）上方探测，并确认每一个可疑故障点。在探测多个故障点时*的方法是：尽可能先修补已确认的故障点，然后再继续探测。如图3所示。

FZDW-B路灯电缆故障定位仪

六、 注意事项

发射机、路由接收机和绝缘接收机的电池电量不足时应给电池充电或更换电池，发射机和绝缘接收机有自动测试电池电压的功能，可以随时检测电池电压，路由接收机的电池可连续使用10个工作日。

此仪器用于户外工作。应保持仪器清洁、干燥，不使用时，应将仪器放入包装箱内，在低温、干燥的地方保存。在每次工作前，应检测发射机、路由接收机和绝缘接收机的电池电量。在长时间不使用该仪表时，应取出路由接收机中的电池；应每隔５～６个月给发射机充一次电，以防蓄电池老化。

６.1 发射机电池充电方法

*充电需要10－20小时。

1.关闭发射机；

2.将充电器的电源插头插入220V/50Hz交流电插座，充电器亮绿灯；

3.将充电器的充电塞头插入发射机上的充电塞孔，充电器亮红灯，充电器进入充电状态，充电10-20小时后可认为充电完毕；

4.充电完毕后，拔出充电塞头。打开发射机，显示电池电压。

６.2 路由接收机电池更换方法

1.准备6节五号电池；

2.打开电池盒盖；

3.取出旧电池，换上新电池，注意电池极性；

4.盖上电池盒盖。

６.3 绝缘接收机电池更换方法

在绝缘接收机主体部分的下面有两个螺钉，拧下这两个螺钉就可以打开电池盒盖，用一节新的9V集成电池更换旧电池，然后合上电池盒盖，拧紧螺钉。