時域反射計定位線纜故障METRACABLE TDR——診斷和精確定位鋪設電纜和導線的缺陷和故障

地下電纜是一種鋪設在地下的電線，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腐蝕或生活在地下的小動物(嚙齒動物)而損壞。

與架空線路相比，地下電纜有幾個優(yōu)點。它們可以防止風化的影響，而且不會在視覺上破壞景觀。缺點是維護成本較高，故障定位困難，如施工引起的故障 以及無意中損壞地下電纜。與這些因素相關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，外界的潮氣或水分就會浸入到電纜內(nèi)，影響通信質(zhì)量。因此，通常會采取對電纜進行充氣維護。它會往電纜內(nèi)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，氣體外泄可以有效阻值水分的浸入。另外，氣體外泄會導致電纜內(nèi)壓力下降，借助檢測設備可以定位到泄漏點。

故障源檢測
故障源檢測的目的是識別斷線或搭接電纜，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)外導體之間的短路。

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

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

Signals from the Time Domain Reflectometer

TDR測量儀器，例如METRACABLE TDR，是發(fā)射一個電脈沖，然后根據(jù)脈沖返回發(fā)射機之前經(jīng)過的時間計算電纜長度或故障位置。各種各樣的故障也可以通過分析各種波形來識別。

通過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型。

TDR測量儀是檢測對稱線纜的有力工具。除了確定電纜長度外，顯示的反射曲線還可用于識別和查明電纜故障。這樣可以節(jié)省故障處理的時間，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。信號邊緣通過介質(zhì)傳播，到達另一端時被反射，或者由于電纜內(nèi)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行比較，并確定反射信號的傳輸時間和幅度，以及其電容、電阻和電感特性。示波器中反射的簡單視圖使觀察者即使沒有深入的技術(shù)知識也可以評估其特性。

線纜類型

電纜具有影響長度測量的各種電氣特性。為了確保長度測量盡可能準確，必須注意使用正確的傳播速度值(VP值)。該值越精確，顯示的電纜長度就越精確。集成到METRACABLE TDR等測試儀器中的電纜數(shù)據(jù)庫包括各種電纜類型，以及與長度測量相關的電纜特性。支持對稱電纜(舉例見圖)。下面幾節(jié)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型的電纜，并確定可能的故障位置。METRACBLE TDR能夠檢測長度達15公里的電纜。

長度測量

脈沖信號在遇到突變的阻抗時產(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)中電纜的長度是時域反射法的第一個應用。TDR用于測量發(fā)射的脈沖經(jīng)過反射后返回儀器所需的時間。如果電纜的傳播速度是已知的，測量時間可以用來直接推斷電纜的長度。電纜雷達這個術(shù)語就是從這個應用
演變而來的。

在過去，這些測量需要示波器，而現(xiàn)在現(xiàn)成的測量儀器可以直接顯示長度值。該方法廣泛應用于電信和網(wǎng)絡技術(shù)領域。在建筑物內(nèi)敷設新布線時，安裝的網(wǎng)線按時域反射測量值計費。

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(nèi)外導體短路時。

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

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

當測量較長的電纜時，有些故障可能無法顯示。這可能需要進行多次測量。

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

審核編輯 黃宇