WCA May 2017

高压交 流 / 直流 电源

❍ 图 1 : 在线故障定位的原理线路

❍ 图 3 : 模拟结果

❍ 图 4 : 电缆测试用瞬态记录器（左）和电缆监控仪（右）的 3D 模型

接地能力

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 )。

❍ 图 2 : 模拟线路

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：

实验测试

方程式 3

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。

和 T y

用 T x

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 l x = 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。

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 ： 电缆 2 ：

758m 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 5 : 带火花隙的交流电缆（详情）

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。

57

www.read-wca.com

Wire & Cable ASIA – May/June 2017