時(shí)域反射計(jì)定位線纜故障METRACABLE TDR——診斷和精確定位鋪設(shè)電纜和導(dǎo)線的缺陷和故障

地下電纜是一種鋪設(shè)在地下的電線，其外部有特別耐用的絕緣層，即電纜護(hù)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。缺點(diǎn)是維護(hù)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(yīng)用。

在電信行業(yè)，當(dāng)鋪設(shè)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(nèi)，影響通信質(zhì)量。因此，通常會(huì)采取對(duì)電纜進(jìn)行充氣維護(hù)。它會(huì)往電纜內(nèi)加入干燥氣體，并維持在10mbar的氣壓水平。當(dāng)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(dǎo)致電纜內(nèi)壓力下降，借助檢測(cè)設(shè)備可以定位到泄漏點(diǎn)。

故障源檢測(cè)
故障源檢測(cè)的目的是識(shí)別斷線或搭接電纜，精確定位故障。為了檢測(cè)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、電纜斷線或內(nèi)外導(dǎo)體之間的短路。

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

TDR / 時(shí)域反射計(jì)
所謂的TDR測(cè)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(zhǎng)度，檢測(cè)電纜故障、電纜斷裂、短路和搭接電纜。

Signals from the Time Domain Reflectometer

TDR測(cè)量?jī)x器，例如METRACABLE TDR，是發(fā)射一個(gè)電脈沖，然后根據(jù)脈沖返回發(fā)射機(jī)之前經(jīng)過(guò)的時(shí)間計(jì)算電纜長(zhǎng)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(shí)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(jù)反射曲線特征可以判斷故障類(lèi)型。

TDR測(cè)量?jī)x是檢測(cè)對(duì)稱(chēng)線纜的有力工具。除了確定電纜長(zhǎng)度外，顯示的反射曲線還可用于識(shí)別和查明電纜故障。這樣可以節(jié)省故障處理的時(shí)間，避免不必要的工作。

借助階躍函數(shù)發(fā)生器，在電纜一端產(chǎn)生斜坡信號(hào)。信號(hào)邊緣通過(guò)介質(zhì)傳播，到達(dá)另一端時(shí)被反射，或者由于電纜內(nèi)部的故障而被反射。在合適的評(píng)估電路或示波器的幫助下，將傳輸信號(hào)與反射信號(hào)進(jìn)行比較，并確定反射信號(hào)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)單視圖使觀察者即使沒(méi)有深入的技術(shù)知識(shí)也可以評(píng)估其特性。

線纜類(lèi)型

電纜具有影響長(zhǎng)度測(cè)量的各種電氣特性。為了確保長(zhǎng)度測(cè)量盡可能準(zhǔn)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(zhǎng)度就越精確。集成到METRACABLE TDR等測(cè)試儀器中的電纜數(shù)據(jù)庫(kù)包括各種電纜類(lèi)型，以及與長(zhǎng)度測(cè)量相關(guān)的電纜特性。支持對(duì)稱(chēng)電纜(舉例見(jiàn)圖)。下面幾節(jié)將詳細(xì)描述TDR提供的具體選項(xiàng)。

合適的電纜故障檢測(cè)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(cè)長(zhǎng)度達(dá)15公里的電纜。

長(zhǎng)度測(cè)量

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

測(cè)量電力工業(yè)中電纜的長(zhǎng)度是時(shí)域反射法的第一個(gè)應(yīng)用。TDR用于測(cè)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(cè)量時(shí)間可以用來(lái)直接推斷電纜的長(zhǎng)度。電纜雷達(dá)這個(gè)術(shù)語(yǔ)就是從這個(gè)應(yīng)用
演變而來(lái)的。

在過(guò)去，這些測(cè)量需要示波器，而現(xiàn)在現(xiàn)成的測(cè)量?jī)x器可以直接顯示長(zhǎng)度值。該方法廣泛應(yīng)用于電信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。在建筑物內(nèi)敷設(shè)新布線時(shí)，安裝的網(wǎng)線按時(shí)域反射測(cè)量值計(jì)費(fèi)。

故障源檢測(cè)

METRACABLE TDR /
Time Domain Reflectometer

故障源檢測(cè)的目標(biāo)是識(shí)別比如斷裂或擠壓的地下電纜，并確定相應(yīng)故障的位置。利用時(shí)域反射法的特性，不僅可以探測(cè)到全反射，還可以探測(cè)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(nèi)外導(dǎo)體短路時(shí)。

只要脈沖沿著不變的介質(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(dá)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(xù)時(shí)間
脈沖寬度或脈沖持續(xù)時(shí)間也影響測(cè)量。較小的脈沖持續(xù)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(zhǎng)電纜產(chǎn)生的衰減，短脈沖的反射太小而無(wú)法測(cè)量，因此無(wú)法測(cè)量更長(zhǎng)的電纜。對(duì)于較大的脈沖寬度，這種關(guān)系是相反的。

當(dāng)測(cè)量較長(zhǎng)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(cè)量。

為了能夠?yàn)槊糠N電纜類(lèi)型和長(zhǎng)度提供最佳分辨率，脈沖寬度在METRACABLE TDR上是可調(diào)的