用于电力电缆的故障测试，是一套集成化设备，包括两台仪器及相关附件：
1. （以下简称主机）
主机有以下功能：
l 低压脉冲测距
l 脉冲电流测距
l 声磁同步定点
l 路径探测
2. ST-500电缆路径探测信号发生器（以下简称信号发生器）
信号发生器用于路径探测的信号发射。
相对于传统的分体设备，其设备件数、体积、重量均大幅缩减，且功能强大、简单易用、小巧便携，是传统设备的换代产品。
1. 功能全：
l 低压脉冲故障测距
l 脉冲电流故障测距
l 声磁同步精准定点
l 电缆路径探测
2. 故障测距功能：
l 低压脉冲法：适用于低阻、短路、断线故障的精准测距。
l 脉冲电流法：适用于高阻、闪络型故障的测距，使用电流耦合器从地线上采集信号，与高压部分隔离，**可靠。
3. 精准定点功能：
l 声磁同步接收，抗干扰能力强。
l 声磁信号波形显示，信号和噪声易于区分。
l 光标测量声磁延时，精准判断故障点的远近。
l 可根据磁场波形的初始极性，在定点的同时进行路径探测。
4. 路径探测功能：
l 信号发生器：
Ø 大容量锂离子电池供电，摆脱市电束缚。
Ø 全自动功率匹配和保护，无需人工调整。
Ø 较大功率输出。
l 音峰／音谷法路径探测。
l 信号幅值显示。
l 可进行80％法或45°法测深。
5. 大屏幕液晶显示，界面友好、简单易用。
6. SD卡存储测试波形，存储容量大，可导入计算机进行存档、分析和打印。
7. 内置大容量锂离子电池供电，配快速充电器。
8. 电源管理：根据不同功能开启不同的电源通路，尽量减小功耗；若15分钟没有任何操作，仪器将自动关机；电池欠压时也将自动关机，以保护电池。
9. 集成化设备，小巧便携。
三、技术指标 (M为主机，T为信号发生器，M&T为共同特性)
1. 测距功能（M）：
(1) 测距模式：低压脉冲、脉冲电流。
(2) 采样频率：100MHz。
(3) 分辨率：低压脉冲模式1m；脉冲电流模式4m。
(4) 低压脉冲模式发射电压：30V。
(5) 测距范围：30km。
(6) 盲区：2m。
2. 声磁同步定点功能（M）：
(1) 声音信号通频带：中心频率400Hz，带宽200Hz。
(2) 信号增益：80dB。
(3) 定点精度：0.1m。
3. 路径探测功能（M）：
(1) 接收频率：1kHz。
(2) 增益：80dB。
4. 路径探测信号发生器（T）：
(1) 发射频率：1kHz。
(2) 发射功率：≥3.5W。
(3) 输出特性：开路电压≥100Vp-p；短路电流≥300mA；
根据实际负载全自动匹配；自动短路保护。
5. 电源：
(1) 电池（M&T）：内置锂离子电池组，标称电压7.4V，容量3000mAH。
(2) 功耗：主机（M）400mA，可连续使用时间>6小时；
信号发生器（T）500mA。可连续使用时间>5小时；
(3) 充电器（M&T）：输入AC220V±10%，50Hz；标称输出8.4V，DC1A。
(4) 充电时间（M&T）：<4小时。
6. 显示方式：主机（M）320×240点阵大屏幕液晶；信号发生器（T）：表头。
7. 体积（M&T）：210mm×160mm×65mm。
8. 质量：主机（M）0.7kg；信号发生器（T）0.7kg。
9. 使用条件（M&T）：温度:-10℃－40℃，湿度5-90％RH，海拔<4500m。
1、一般步骤：
（1） 故障性质诊断
（2） 故障测距
（3） 路径探测
（4） 精准定点
2、故障性质的诊断和测试方法的选择。
在电缆发生故障后，须首先判断电缆的故障性质。
首先用兆欧表在电缆的一端测量各相对地及相间的绝缘电阻。如果兆欧表的测量值为零，则可能还有零到上百kΩ的电阻，故还须用万用表测量电阻值；如各相对地及相间绝缘电阻很高，绝缘正常，则应测试导体是否断线：在电缆的一端将三相短接并对地短路，在另一端重复测量，判断是否断线。
明确故障性质后，需选择不同的测距和定点方法，见下表：
表1-4-2：故障性质和测试方法选择表
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故障
性质
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故障表现形式
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测距方法
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定点方法
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1
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低阻
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兆欧表测量：0
万用表测量：＜ 200Ω
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低压脉冲
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音频法（备选）
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声磁同步
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2
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断线
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导体不连续
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声磁同步
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3
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高阻
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兆欧表测量：＞0
或：
兆欧表测量：0
万用表测量：≥ 200Ω
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脉冲电流
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4
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闪络
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兆欧表测量：绝缘正常
耐压试验：不通过
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备注：（1）表中阴影部分表示：脉冲电流测距和声磁同步定点需要配套使用高压冲击信号发生器（该高压发生器不包含在本套设备中，需另配）。
（2）音频法定点低阻故障为备选方案，声磁同步不成功时选用，需配套使用路径探测信号发生器。
包括两台仪器及相关附件：
1.ST-400电力电缆故障综合测试仪（简称主机）
主机有以下功能，并根据不同功能使用相应附件：
l 低压脉冲测距，附件：低压脉冲测试线
l 脉冲电流测距，附件：脉冲电流耦合器
l 声磁同步定点，附件：定点传感器、耳机
l 路径探测，附件：路径传感器、耳机
2. ST-500电缆路径探测信号发生器（简称信号发生器）
信号发生器用于路径探测的信号发射，附件：输出连接线、接地钎。
3. 通用附件：充电器。
主机外观结构如图2-1-1所示：
图2-1-1 主机外观和接口
主机面板如图2-1-2所示：
图2-1-2 主机面板
主机面板上有以下内容：
1. 液晶屏幕：
显示各种信息，显示的内容在以后章节中有详细介绍。
2. 模式选择键及相应指示灯：
面板右上角区域的按键用来选择仪器测试模式，选中后按键旁边的指示灯亮。
（1） 低压脉冲 键：进入低压脉冲测距模式（开机默认）。
（2） 脉冲电流 键：进入脉冲电流测距模式。
（3） 定点 键：进入声磁同步精准定点模式。
（4） 路径 键：进入路径探测接收模式。
3. 测试键和信号指示灯（面板右下角区域）：
（1） 测试 键：低压脉冲模式：按一下进行一次测试;
脉冲电流模式：按一下进入等待触发状态;
定点、路径模式：无效。
（2） 信号 指示灯：低压脉冲模式：进行测试时闪亮一次;
脉冲电流模式：触发时闪亮一次;
定点模式：磁场触发时闪亮一次;
路径模式：无效。
4. 测距模式（低压脉冲/脉冲电流）相关按键的基本功能：
面板左下角区域的按键基本是为了测距功能服务。按键上直接标注的功能为其基本功能定义，直接按键即执行基本功能：
（1） 范围 ＋/－键：用来改变当前测试范围（量程）。
（2） 
和
键：用来移动光标。
（3） 定位／确定 键：定位功能：自动移动光标，定位故障点。
确定功能：当某些操作需要时，用来进行确认。
（4） 增益 ＋/－：用来调整信号增益。
（5） 开关 键：长按1秒钟有效，用来打开或关闭仪器电源。
（6） 
键：背光键，用来打开和关闭液晶屏背光。背光功能为按键抬起执行。
（7） 存储 键：用来存储当前波形。
（8） 后翻 和 前翻 键：当调出SD卡已存储的波形时，用来选择需要查看的波形，后翻选择上一个，前翻选择下一个。
5. 测距模式相关按键的上档（Shift）功能：
按住Shift键（基本功能的键）不放，再按其它键，则执行键旁边标注的上档功能：
（1） 波速 ＋/－键：用来调整电缆波速度。
（2）
和
键：比例缩放键，用于对波形的缩小／放大显示。
（3） 光标切换 键：用来切换虚实光标。
（4） 暂存 键：在仪器内存中暂存当前波形，以备双波形比较。
（5） 比较 键：同时显示当前波形和暂存波形，以便比较两波形的异同。
（6） 调出 键：调出SD卡中存储的历史波形。
仪器顶部接口板见图2-2-2所示：
图2-1-3 主机顶接口板
6. 测距插口：低压脉冲模式下，接低压脉冲测试线；
脉冲电流模式下，接脉冲电流耦合器。
7. 定点插口：定点模式下，接定点传感器。
图2-1-4 主机侧接口板
8. 路径插口：路径模式下，接路径传感器。
9. SD存储卡插槽：SD卡用来存储测距波形。需要时将SD卡插入插槽，按压到底；需要取出时，按一下SD卡，将自动弹出。
主机侧面接口板见图2-1-4所示：
10.耳机插口：用来在定点、路径模式下，接耳机监听声音。
11.充电插口：用来接充电器，对仪器内置电池充电。
12.声音增益：定点模式下，用来调整声音信号增益。
13.磁场/路径增益：定点模式下，用来调整磁场信号增益。
路径模式下，用来调整路径信号增益。
二、ST-500电缆路径探测信号发生器（T：信号发生器）
信号发生器外观结构如图2-2-1所示：
图2-2-1 信号发生器外观和接口
信号发生器面板如图2-2-2所示：
图2-2-2 信号发生器面板
信号发生器面板上有以下内容：
1. 表头：正常情况下用来显示输出电流，其满幅值为500mA；
按 电池检测 键则显示电池水平，指针位于绿**域表示电池电量正常，若指针位于黄**域，表示电池欠压，仍可工作一小段时间，建议充电；若指针低于黄**域，表示电池电量不足，可能无法开机，需充电后再使用。
2. 开关 键：长按1秒钟有效，用来打开或关闭仪器电源。
图2-2-3 信号发生器侧接口板
3. 电池检测 键：用来检测电池电量水平，按下后观察表头显示可判断电池电量是否正常。本功能在开机和关机状态下均可使用，
4. “电源“指示灯：用来表示电源状态。开机后，本指示灯亮。若电池电量正常，则常亮；若电池欠压，则闪烁；若严重欠压，则自动关机，灯灭。
5. “信号”指示灯：用来表示信号输出状态。若选择“连续”输出模式，则常亮；若选择“断续”输出模式，则闪烁。
主机侧面接口板见图2-1-4所示：
6. 输出模式选择开关：用来选择连续或断续输出。断续输出时以输出0.5秒，停止0.5秒的节奏发射信号。
7. 输出插口：用来接输出连接线，对目标电缆发射信号。
8. 充电插口：用来接充电器，对仪器内置电池充电。
低压脉冲法用于电缆的低阻、短路及断线故障；还可用于测量电缆的长度、波速度；也可用于区分电缆的中间头、T型接头和终端头。
低压脉冲法使用时域反射法（TDR）原理，又叫脉冲反射法。测试时向电缆注入一低压脉冲，脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点，如短路点、故障点、中间接头等，脉冲产生反射，回送到测量点被仪器记录下来,如图3-2-1所示：
图3-2-1 低压脉冲法原理图
从ST电力电缆故障综合测试仪发射脉冲开始计时，到接收到故障点的反射脉冲共需时Δt；脉冲行波传播速度为V，则故障点距离Lx为： 
（3-1）
（3-2）
其中为故障点的输入阻抗，
为线路的特性阻抗。从式3-2可得到：断线故障反射脉冲与发射脉冲极性相同；而短路（混线）故障的反射脉冲与发射脉冲极性相反。因此通过识别反射脉冲的极性，可以判定故障的性质。如图3-2-1和图3-2-2所示：
首先用放**将电缆各相线对地充分放电；将低压脉冲测试线的插头接主机顶接口板的 测距 信号插口，测试线的的两个夹钳接故障相和地（或两故障相），如图3-4-1所示：
图3-3-1 低压脉冲法接线图
长按 开关 键打开电源，按 低压脉冲 键，进入低压脉冲测距模式（开机默认），低压脉冲法的显示界面如图3-3-2所示：
图3-3-2 低压脉冲法显示界面
初始测试时选择的范围应大于电缆全长至少几百米，如：电缆全长为800m，则应选择2km范围，而不应选择1km。若发现可疑点较近，为了得到更高的测距分辨率，可以适当将范围缩小。每改变一次范围，仪器会自动进行一次测试。
根据电缆的类型设定合适的波速。
几种常用电力电缆的波速为：
l 交联聚乙烯电缆：波速170m/us
l 油浸纸电缆：波速160m/us
l 聚乙烯全塑电缆：波速201m/us
l 橡胶电缆：波速220m/us
不同生产厂家或不同批次的电缆，即使是相同型号，其波速也会有细微差别，当需要精准测距时，需根据已知的电缆全长校准波速度，参见本节第11条。
按一次测试 键，即进行一次脉冲发射，“信号”指示灯闪烁，仪器接收和处理脉冲反射信号，并进行显示。
增益是指仪器对信号的放大倍数，调节增益可以改变的波形幅值，一般要调到需要的波形幅值足够大且不失真。
增益调整方法：按 增益 ＋/－键，可以调整信号增益。每改变一次增益，仪器自动进行一次测试。
反射脉冲波形的起始位置是故障位置。将光标移动到脉冲波形开始有明显变化的位置（如图3.4.2虚光标位置），屏幕右上角显示的距离就是故障距离。
注意：光标在其他位置时，显示的距离没有意义。
自动定位方法：按 定位/确认 键，仪器进行自动光标定位。如果自动定位没有得到正确结果，应进行人工定标。
手动光标定位方法：按
和
键，可以左右移动光标。图3-3-3为一个典型的混线故障波形，虚线光标位置即为故障点距离：320m。因为波形向下，故判断为混线故障；若波形向上，则为断线故障。
图3-3-3典型的混线故障波形定位
如果需要精细观察，从而得到更高的测距分辨率，可以将波形进行水平缩放。
波形缩放方法：按放大键将波形放大；按缩小键将波形缩小。
在波形放大状态，无法进行自动定位。
通过比较电缆故障线对和完好线对的波形，可以更容易识别故障点。
波形比较方法：首先测试得到故障线对波形，按暂存键，将当前波形在仪器内存中暂存，屏幕左上角显示暂存标志。然后在条件不变的情况下测试一条完好线对的波形，按比较键，屏幕上将同时显示两条波形，屏幕上部显示双波形比较标志。通过比较两波形的异同，可以帮助寻找故障点。如图3-3-4所示：
图3-3-4波形比较
若需得到故障点和参照点（如电缆接头）的相对距离，操作如下：
ST电力电缆故障综合测试仪开机后默认实光标在***位置；调整虚光标将其移动到参照点；按光标切换 键，实光标和虚光标的位置互换，现在实光标位于参照点，虚光标位于***；调整虚光标移动到故障点，显示的距离值即为两者之间的相对距离，如图3-3-5所示。
图3-3-5 相对距离测量
根据已知的电缆全长，可以精准校准波速度。
用一段已知长度的同类型电缆，测量其对端开路和短路波形并比较，将虚光标移动到波形明显分叉处，调整波速使得长度测量值和已知长度相同，则此时的波速为本条电缆的实际波速。
按 存储 键将在SD卡中存储当前测试的波形，按 调出 键（即同时按 Shift 键和 存储 键）后，屏幕显示*后一次存储的波形，用后翻 和 前翻 键可以选择显示其他波形。
若需要进行计算机存档管理，或需要进一步分析以及打印，需将SD卡取出，插入卡器并和计算机连接，将SD卡中存储的波形数据导入计算机，在后台软件的支持下可以进行存档、分析和打印。
脉冲电流法用于电缆的高阻和闪络性故障的测距，需要和高压冲击信号发生器配合使用。
当电缆故障点绝缘电阻较大(大于10倍电缆特性阻抗,Rf＞10Zc≈200Ω)时，故障点的反射系数很小，造成反射脉冲无法分辨，因此低压脉冲法无法测距。
使用高压发生器向故障电缆施加高压，使得故障点击穿放电，放电脉冲在故障点和测试端之间来回反射，用仪器采样记录此信号并测量时间差，将得到故障点的距离。
有两种方法可以采集放电脉冲信号：电压取样和电流取样，采用电流取样即为脉冲电流法：电流耦合器采集测试地（电缆金属外皮）流回高压储能电容的电流，与高压部分完全隔离，**可靠，波形较易识别。
直流高压闪络法（直闪法）用于测量闪络性故障，即故障点绝缘电阻极高，但在做耐压试验时电压上升到一定水平产生闪络击穿的故障。
直闪法原理如图4-2-1所示，其中T1为调压器；T2为高压变压器，容量应在1KVA左右；VD为高压硅堆；C为高压储能电容器，容量在2μF以上；L为电流耦合器。调节T1调压器，使得输出电压逐渐升高，直至故障点击穿。
图4-2-1 直闪法原理图
直闪法的波形如图4-2-2所示:
图4-2-2 直闪法波形
当电缆故障点的电阻不是很高时，故障点的泄漏电流较大，如果使用直闪法，因T2高压变压器的内阻很大，输出电压将无法升高到闪络电压，这时必须使用冲击高压闪络法（冲闪法）。冲闪法也适用于大多数闪络型故障。
冲闪法原理如图4-2-3所示，它与直闪法基本相同，区别在于在储能电容C和电缆之间串入一球间隙G。调节T1调压器对电容C充电，当电容电压上升到一定程度时，球间隙G击穿，电容C对电缆放电，由于电容的内阻极小，输出电压将能足够高并使得故障点击穿。
图4-2-3 冲闪法原理图
冲闪法的波形如图4-2-4所示:
图4-2-4 冲闪法波形
使用脉冲电流法必须配合使用高压冲击信号发生器，推荐使用集成化的设备，操作简单，**可靠；也可以使用由分立器件组合成的高压冲击放电装置。
测试接线如图4-3-1所示。
图4-3-1 与其他高压设备配合使用
以电缆相对地故障为例，将高压发生器的高压输出线连接电缆故障相，测试地线连接电缆的金属护套；将脉冲电流耦合器挂在测试地线上，耦合器输出插头接主机 测距 信号插口。
若电缆是相间故障，则需将高压发生器测试地线连接另一故障相，并将其接地。
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接线注意事项
l 接线前须对电缆充分放电！
l 高压发生器的保护地必须接好，并不得直接接测试地！
l 耦合器的箭头必须指向电缆地方向。
l 耦合器挂接的测试地线越直越好（尤其在耦合器附近）。
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按脉冲电流键，进入脉冲电流测距模式，其显示界面和低压脉冲法基本相同。
初始测试时选择的范围应大于电缆全长至少几百米，如：电缆全长为800m，则应选择2km范围，而不应选择1km。
若发现可疑点较近，为了得到更高的测距分辨率，可以适当将范围缩小。
如果确信故障点已经放电（观察高压发生器的高压表，发现放电时电压跌落明显，说明已放电），但仍然没有得到放电波形，说明故障点的击穿延时有可能较长，可以适当将范围增大再测试。
4、设定波速：
根据电缆类型设定合适的波速。
按测试键，仪器进入等待触发状态，当高压发生器对电缆放电后，仪器触发、采集并显示波形。若波形过小须调高增益，反之调低，再重复测试，直至获得满意的脉冲电流波形。
采集到波形后，按 和 键 将虚光标定位在**个放电脉冲起始点，再按光标切换键，将虚光标变为实光标，再移动虚光标移动到**个脉冲起始点，其相对距离即为故障点。
按定位／确定键，仪器能自动进行计算和定标。
图4-3-2为一组典型的直闪法波形：
图4-3-2典型的直闪法波形
图4-3-3为一组典型的冲闪法波形：
图4-3-3 典型的冲闪法波形
6、定标时的注意事项：
（1） 直闪法和冲闪法的区别在于冲闪波形往往有球间隙放电形成的脉冲，而且从球间隙放电到故障点击穿有一定延时；
（2） 由于杂散电感的影响，往往在反射脉冲波头有向上凸起，应注意将虚光标定位于向上凸起的起始点；
（3） 利用比例放大功能精准定标；
（4） 反射波头的凸起起始点有时不易精准定位，往往造成测距值略大于实际故障距离；
（5） 故障点必须击穿才能正确测距，判断故障点是否击穿的方法：
①. 故障点击穿时，球间隙放电声清脆响亮，火花较大。而没击穿时，一般球间隙放电声嘶哑，不清脆，而且火花较弱。
②. 电缆故障点击穿时，电压表指针摆动范围较大。而未击穿时，电压表摆动较小，
③. 根据仪器记录波形判断。图4-3-5为电缆未击穿时的典型波形。
图 4-3-5 故障点未击穿时的典型波形