WCA May 2017

59 / 64

57
Wire & Cable ASIA – May/June 2017
接地能力
高压交
流/直流
电源
❍ 图1: 在线故障定位的原理线路
❍ 图2: 模拟线路
❍ 图3: 模拟结果
在测量电缆两端的TDR信号时，情况会发生变化。这时便没
有必要获取传输速度（与局部放电故障定位类似），故障定
位的计算方式为：
方程式3
用 Tx 和 Ty 作为从电缆两端测得的信号传输。当然，通过传
输速度计算得出的值仍然有效，当获知电缆的正确长度时，
还可对该测量值进行验证。
测试线路由OrCAD PSpice电路仿真程序和真实电缆参数模拟
生成 [5]。它可以对超长电缆的信号传输以及测量线路在电缆终
端造成的信号畸变进行模拟。
模拟中采用的电缆长度为100千米，传输速度为 171.25m/µs。
模拟中的故障位置距离上述电缆终端83千米，该位置连接了
测量线路。
图3中的模拟结果显示，时间 T = 970µs，再结合上文所述
的速度 v，计算出故障部位的距离 lx = 83.06km 。所得结果
与参考值相比略有偏差，该偏差由模拟中的时间测量误差导
致，可以忽略。
测量设备
测量线路包括两个主要组件：高压分压器和瞬态记录器。来
自交流和直流电缆的测量信号，由同一类型的瞬态记录器进
行处理，但交流和直流电缆使用的高压分压器却不同。
对交流电缆的测量首选电容性高压分压器。对于直流电缆，
若要取得所需的响应特性，需要使用带电阻臂的宽带分压
器。使用其他电压测量设备（如电力网中安装的仪表变压
器）进行在线 TDR 测量时，响应特性同样十分关键。它们的
性能仍待审批。
触发信号处理对于测量的质量和准确性也十分关键。通过模
拟和实验可以得出，在直流电缆系统上只需进行简单的边缘
触发。在交流电缆系统上，工作电压自身便可阻止上述简单
的边缘触发。因此可安装一个超快速故障检测设备，用于释
放信号处理。瞬态记录器所需的组件取决于它被用于电缆测
试还是监控。用于电缆测试的瞬态记录器是一个小型内置设
备，依靠自身计算机或某个计算机化的高压测试系统运行。
它包含的主要是测量硬件(图4 )。用于电缆监控的瞬态记录
器是一个稳健的小型独立设备。除测量硬件外，它还包括一
个配有特别改编软件的计算机。此计算机连续运行多年，需
要通过远程控制进行重启和操作，而且必须由不间断电源
(UPS)供电，以免电缆发生故障(图4 )。
实验测试
通过对不同电缆样本进行实践测量，来验证测量理论和模拟
结果。因此这些交流或直流电缆样本被缠绕在电缆卷轴或转
盘上。
交流电缆（交联聚乙烯，20 kV）
测试配置包括两条长度略微不同的串联中压电缆(图5 )。
参数：
电缆 1： 758m
电缆 2： 708m
其他参数： 未知
交流电压： 高达10kV，50Hz ，连接至电缆1 的近端
(参见图1 和6 )
测量设备： 用于故障定位的瞬态记录器，宽带分压器
(电阻性-电容性)，交流高压分压器
(无阻尼电容）
❍ 图4: 电缆测试用瞬态记录器（左）和电缆监控仪（右）的3D 模型
❍ 图5: 带火花隙的交流电缆（详情）