時(shí)域反射計定位線(xiàn)纜故障METRACABLE TDR——診斷和精確定位鋪設電纜和導線(xiàn)的缺陷和故障

地下電纜是一種鋪設在地下的電線(xiàn)，其外部有特別耐用的絕緣層，即電纜護套，防止其因土壤中的化學(xué)腐蝕或生活在地下的小動(dòng)物(嚙齒動(dòng)物)而損壞。

與架空線(xiàn)路相比，地下電纜有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它們可以防止風(fēng)化的影響，而且不會(huì )在視覺(jué)上破壞景觀(guān)。缺點(diǎn)是維護成本較高，故障定位困難，如施工引起的故障 以及無(wú)意中損壞地下電纜。與這些因素相關(guān)的較高成本使之不適用于高壓電力工程應用。

在電信行業(yè)，當鋪設電纜外皮受損時(shí)，外界的潮氣或水分就會(huì )浸入到電纜內，影響通信質(zhì)量。因此，通常會(huì )采取對電纜進(jìn)行充氣維護。它會(huì )往電纜內加入干燥氣體，并維持在10mbar的氣壓水平。當發(fā)生表皮破損時(shí)，氣體外泄可以有效阻值水分的浸入。另外，氣體外泄會(huì )導致電纜內壓力下降，借助檢測設備可以定位到泄漏點(diǎn)。

故障源檢測
故障源檢測的目的是識別斷線(xiàn)或搭接電纜，精確定位故障。為了檢測介質(zhì)中發(fā)生的任何變化，利用了時(shí)域反射法的特性。TDR可用于定位電纜的末端、電纜斷線(xiàn)或內外導體之間的短路。

Underground Cable Laying with E-Power Pipe® Graphic : Herrenknecht AG

TDR / 時(shí)域反射計
所謂的TDR測量是檢查電纜的一種方法。TDR是時(shí)域反射法，可用于確定電纜長(cháng)度，檢測電纜故障、電纜斷裂、短路和搭接電纜。

Signals from the Time Domain Reflectometer

TDR測量?jì)x器，例如METRACABLE TDR，是發(fā)射一個(gè)電脈沖，然后根據脈沖返回發(fā)射機之前經(jīng)過(guò)的時(shí)間計算電纜長(cháng)度或故障位置。各種各樣的故障也可以通過(guò)分析各種波形來(lái)識別。

通過(guò)TDR方法，儀器向電纜發(fā)送脈沖，該脈沖被電纜故障截面反射后再返回到儀器。根據反射曲線(xiàn)特征可以判斷故障類(lèi)型。

TDR測量?jì)x是檢測對稱(chēng)線(xiàn)纜的有力工具。除了確定電纜長(cháng)度外，顯示的反射曲線(xiàn)還可用于識別和查明電纜故障。這樣可以節省故障處理的時(shí)間，避免不必要的工作。

借助階躍函數發(fā)生器，在電纜一端產(chǎn)生斜坡信號。信號邊緣通過(guò)介質(zhì)傳播，到達另一端時(shí)被反射，或者由于電纜內部的故障而被反射。在合適的評估電路或示波器的幫助下，將傳輸信號與反射信號進(jìn)行比較，并確定反射信號的傳輸時(shí)間和幅度，以及其電容、電阻和電感特性。示波器中反射的簡(jiǎn)單視圖使觀(guān)察者即使沒(méi)有深入的技術(shù)知識也可以評估其特性。

線(xiàn)纜類(lèi)型

電纜具有影響長(cháng)度測量的各種電氣特性。為了確保長(cháng)度測量盡可能準確，必須注意使用正確的傳播速度值(VP值)。該值越精確，顯示的電纜長(cháng)度就越精確。集成到METRACABLE TDR等測試儀器中的電纜數據庫包括各種電纜類(lèi)型，以及與長(cháng)度測量相關(guān)的電纜特性。支持對稱(chēng)電纜(舉例見(jiàn)圖)。下面幾節將詳細描述TDR提供的具體選項。

合適的電纜故障檢測器可以使用TDR方法檢查各種不同類(lèi)型的電纜，并確定可能的故障位置。METRACBLE TDR能夠檢測長(cháng)度達15公里的電纜。

長(cháng)度測量

脈沖信號在遇到突變的阻抗時(shí)產(chǎn)生反射-反射強度取決于阻抗的差異大小

測量電力工業(yè)中電纜的長(cháng)度是時(shí)域反射法的第一個(gè)應用。TDR用于測量發(fā)射的脈沖經(jīng)過(guò)反射后返回儀器所需的時(shí)間。如果電纜的傳播速度是已知的，測量時(shí)間可以用來(lái)直接推斷電纜的長(cháng)度。電纜雷達這個(gè)術(shù)語(yǔ)就是從這個(gè)應用
演變而來(lái)的。

在過(guò)去，這些測量需要示波器，而現在現成的測量?jì)x器可以直接顯示長(cháng)度值。該方法廣泛應用于電信和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)領(lǐng)域。在建筑物內敷設新布線(xiàn)時(shí)，安裝的網(wǎng)線(xiàn)按時(shí)域反射測量值計費。

故障源檢測

METRACABLE TDR /
Time Domain Reflectometer

故障源檢測的目標是識別比如斷裂或擠壓的地下電纜，并確定相應故障的位置。利用時(shí)域反射法的特性，不僅可以探測到全反射，還可以探測到介質(zhì)中的每一次變化。全反射只發(fā)生在電纜的末端、電纜斷裂或內外導體短路時(shí)。

只要脈沖沿著(zhù)不變的介質(zhì)傳播，電纜中的波阻抗就不會(huì )改變。然而，如果脈沖波遇到受擠壓線(xiàn)纜，阻抗就會(huì )發(fā)生變化并發(fā)生部分反射。然后可以從反射到達的時(shí)間及其性質(zhì)推斷出擠壓的位置和程度。

脈沖寬度和脈沖持續時(shí)間
脈沖寬度或脈沖持續時(shí)間也影響測量。較小的脈沖持續時(shí)間具有更好的分辨率，即。它們可以用來(lái)定位距離較近的故障。缺點(diǎn)是，由于長(cháng)電纜產(chǎn)生的衰減，短脈沖的反射太小而無(wú)法測量，因此無(wú)法測量更長(cháng)的電纜。對于較大的脈沖寬度，這種關(guān)系是相反的。

當測量較長(cháng)的電纜時(shí)，有些故障可能無(wú)法顯示。這可能需要進(jìn)行多次測量。

為了能夠為每種電纜類(lèi)型和長(cháng)度提供最佳分辨率，脈沖寬度在METRACABLE TDR上是可調的